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1、专题30焦耳定理的实验探究及其应用知识点1：探究焦耳定理实验思路1.控制变量法在探究电热的多少与电压的关系时，应控制两个阻值丝的电阻相同；在探究电热的多少与阻值的关系时，要控制通过两个阻值丝的电压相同，最好的方式其实是采用串联。这儿就应用了控制变量法。当要研究的一个数学量与另外几个数学量都有关系时，为简化和便捷，先研究与其中一个量的关系，而要控制其余几个量不变这些研究问题的方式叫控制变量法。这些技巧在实验数据的表格上的反映为：某两次试验只有一个条件不相同，若两次试验结果不同，则与该条件有关，否则无关。反过来，若要研究的问题是数学量与某一诱因是否有关，则应只使该诱因不同，而其他诱因均应相同。
2、控制变量法是学校数学中最常用的技巧。2.转化法实验中电流形成的热量不能直接观察到，但热量的变化可以用体温的变化来感知。通过体温的变化多少来间接晓得电压形成的热量的多少，这是转化法。化学学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接检测的数学量，一般用一些特别直观的现象去认识，或用易检测的化学量间接检测，这些研究问题的方式叫转换法。3.注意的问题因为实验中电流形成的热量较少，液体气温下降的也较小焦耳定律实验实物图，所以用体温计不易直接检测比较。为了使现象显著，实验采用了两种方式：不用体温计，但采用了放大的“温度计”。整个烧杯相当于一个气温计的玻璃泡。因为烧杯里的液体较多，使升温膨胀疗效更显著。采用煤油代替常见的水，用
3、玻璃管插入密封烧杯里的煤油中取代体温计。用煤油取代水，是由于煤油比水的比热容小，在吸收相等的热量时气温上升的多，这样现象更显著。其实还有一个重要诱因，那就是煤油不导电。可以构想因为水导电，若用水由水形成的内阻就难以控制电路中的内阻情况。知识点2：焦耳定律及其应用1.电压通过导体形成的热量求解公式（1）焦耳定理：QI2Rt（2）纯内阻电路中，QW=Pt=U2t/R=UIt=I2Rt2.在借助焦耳定理求解估算题注意（1）涉及的四个化学量要一一对应，简单来说就是导体的内阻为R，通过这个导体的电压为I，通电时间为t，则电压通过导体形成的热量为QI2Rt（2）公式中各个数学量的单位必须都得是国际单位，即
4、电流I的单位是安培（A）、电阻R的单位是欧姆（）、时间t的单位是秒（s），则热量的单位是焦耳（J）3.当发电厂电功率一定，送电电流与送电电压成正比，输电时电流越高，电压就越小。此时由于输电缆线路上有内阻，按照P=I2R可知，电压越小时，在电缆线上消耗的电能才会越少。所以电站在输电时减小送电电流，降低电能在输电缆线路上的损失。4.应用和避免电热的实例借助电热的事例：冷水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。避免电热的事例：电视机机壳的散热窗；计算机内的散热吊扇、电动机机壳的散热片等。【例题1】（2020重庆涪陵）小明将线圈内阻为4.84的电动机接人220V的家庭电路中，关掉其它用家电，只让电动机工作时
5、，观察到他家标有/(kW.h)的电能表3min内闪动了100次，则电动机在这段时间内消耗的电能为_kW.h，电动机线圈形成_J的热量。【答案】(1)0.05(2)【解析】（1）电动机在这段时间内消耗的电能为（2）依据公式可以求出电动机线圈的电压为电动机线圈形成热量为【对点练习】一只标有”8V0.4A”的小灯泡，接在电源电流为12V的电路中，为使其正常发光，应串联一个的内阻；该内阻通电10s所形成的热量是J。【答案】10；16。【解析】根据串联电路中总电流等于各分电流之和，则串联内阻R两端电流：UR=UUL=12V8V=4V，因串联电路中各处的电压相等，所以灯泡正常工作
6、时电路中的电压：I=0.4A，由I=U/R可得，串联内阻R的电阻：R=UR/I=10；此时该内阻通电10s形成的热量为：QR=I2Rt=（0.4A）=16J。【例题2】（2020扬州模拟）已知电压通过导体形成的热量跟电压、电阻和通电时间有关在探究“电流通过导体形成的热量跟电压的关系”时，可供选择的器材有：8V稳压电源一个；20和50的滑动变阻器各一个；停表和开关各一个；塑胶盒与U形管相连的实验装置一个，盒内密封着空气，盒内内阻丝的阻值为20；导线若干（1）该实验选用的滑动变阻器更好（2）联接好的实验图如图所示每次实验（即获得一组数据）后，都要断掉开关，打开盖子上的通气孔，U形管
7、内两液面迅速回到原位，等片刻后，关掉通气孔，再进行下一次实验请画出实验用的表格，表中要有必要的信息（3）某同事对实验方案进行了重新设计：第一次实验记录高度差后，立刻联通滑片减小电压做第二次实验，每次实验加热时间相同，记录的U形管内两液面高度差依次为h1、h2在处理数据时，该朋友想用h2来间接反映第二次实验电压通过导体形成的热量，他这样处理数据是否正确？理由是【答案】（1）50（2）记录的实验数据如下表（3）不正确h2间接反映了第一次和第二次实验电压通过导体形成的热量的和不是第二次实验电压通过导体形成的热量【解析】（1）盒内内阻丝的电阻为20为定值内阻，选滑动变阻器的内阻要大得好，由于这
8、样通过改变滑动变阻器内阻焦耳定律实验实物图，电路电压能有效控制，不会太大，保护电源。（2）所画表格要彰显每次实验内阻丝内阻为20为定值内阻。时间一定。要彰显U形管液面高度差，电压大小，热量。（3）该朋友想用h2来间接反映第二次实验电压通过导体形成的热量实错误的。由于h2间接反映了第一次和第二次实验电压通过导体形成的热量的和不是第二次实验电压通过导体形成的热量该朋友在设计方案就是错误的。【对点练习】我们晓得：“电流通过导体时形成的热量，与电压的平方成反比，与导体的内阻成反比，与通电时间成反比。”这就是焦耳定理，用公式可抒发为：Q=I2Rt。爱动脑筋的小明在探究这个问题时，设计了图所示的实验，只联接一次电路就完成了
9、实验探究。他的方式是用内阻丝（其中R甲R乙）给烧杯中的煤油（煤油质量相同）加热，之后观察煤油在插入密封烧杯里的玻璃管中上升的高度，就可以对比内阻丝吸热的多少。请你仔细观察小明设计的实验电路，并应用所学知识剖析回答下述问题：（1）探究电热的多少与电压的关系，应当对比两个烧杯中煤油柱上升的高度，而这两个烧杯中电阻丝电阻应当。（2）探究电热的多少与内阻的关系，应当对比两个烧杯中煤油柱上升的高度。（3）有许多家用家电的工作原理即为焦耳定理，请举两个反例。【答案】（1）甲、丙或乙、丙相等（2）甲、乙（3）电饭煲、电热毯、电暖炉等【解析】本题主要涉及两种化学研究方式：一是控制变量法。另一种是转化放
10、大的方式。（1）探究电热的多少与电压的关系，应当控制内阻和通电时间保持不变，甲和丙内阻控制相等，电压不等，可以通过玻璃管煤油上升高度，借助转化法晓得电热与电压的关系。同理乙和丙也可以做到。（2）探究电热的多少与内阻的关系，控制电压和通电时间不变。显著甲乙内阻丝串联，电压相同，所以答案很容易晓得。（3）借助通浊度体形成的热量来工作，达到目的的设备，工作原理就是焦耳定理。一、选择题1.图甲是小灯泡的电流电压图象。将此灯泡L与滑动变阻器R串联在电流为4.5V的电路中（如图乙），闭合开关，联通滑片P，当小灯泡的功率为0.75W时，（）A电压表的示数为0.2AB滑动变阻器R接入电路中的内阻为15C电路消耗的总功率为1.35W。D10s内滑动变阻器R形成的热量为13.5J【答案】C【解析】当小灯泡的功率为0.75W时，按照图甲，可知，灯泡L两端的电流为2.5V，通过灯泡的电压为0.3A，电路中的等效内阻15.电路消耗的总功率P=IU总=4.5V0.3A=1.35W。变阻器R在10s形成的热量Q=W=UIt=2V0.3A10s=6J。A电压表的示数为0.2A，错误。B滑动变阻器R接入