【焦耳定律经典练习题(含答案详解)】焦耳定律是电学中非常重要的一个知识点，它揭示了电流通过导体时产生热量的规律。掌握好焦耳定律，不仅能帮助我们理解电热现象，还能在实际应用中解决许多问题。以下是一些关于焦耳定律的经典练习题，并附有详细解答，帮助同学们更好地理解和掌握这一知识点。
一、选择题
1. 下列说法中正确的是：
A. 电流越大，产生的热量越多
B. 电阻越大，产生的热量越多
C. 通电时间越长，产生的热量越多
D. 以上说法都正确
解析：
根据焦耳定律公式 $ Q = I^2 R t $，热量与电流的平方、电阻和通电时间成正比。因此，仅当其他条件不变时，电流、电阻或时间增大，热量才会增加。但若其中某一项变化而其他项也变化，则不能简单判断。因此，选项 D 的说法不严谨，正确答案应为 C。
2. 一个电阻为 $ R $ 的电热器接在电压为 $ U $ 的电源上，工作时间为 $ t $，则其产生的热量为：
A. $ \frac{U^2}{R} \cdot t $
B. $ I^2 R t $
C. $ UI t $
D. 以上都可以
解析：
根据焦耳定律的三种表达式：
- $ Q = I^2 R t $
- $ Q = \frac{U^2}{R} t $
- $ Q = U I t $
只要满足欧姆定律，这三种形式都可以使用。因此，D 是正确的。
二、填空题
3. 一个电炉的电阻为 40 Ω，接在 220 V 的电源上，通电 5 分钟，产生的热量为 ______ J。
解析：
先计算电流：
$ I = \frac{U}{R} = \frac{220}{40} = 5.5 \, A $
再代入焦耳定律：
$ Q = I^2 R t = (5.5)^2 \times 40 \times 300 = 3025 \times 40 \times 300 = 3630000 \, J $
答案：3630000 J
三、计算题
4. 一台电热水壶的电阻为 20 Ω，接在 220 V 的电路中，求：
（1）通电 10 秒内产生的热量；
（2）如果水的质量为 1 kg，温度从 20℃ 升高到 80℃，水吸收的热量是多少？（水的比热容为 $ c = 4.2 \times 10^3 \, J/(kg·℃) $）
解析：
（1）先求电流：
$ I = \frac{U}{R} = \frac{220}{20} = 11 \, A $
热量：
$ Q = I^2 R t = (11)^2 \times 20 \times 10 = 121 \times 200 = 24200 \, J $
（2）水吸收的热量：
$ Q = m c \Delta T = 1 \times 4.2 \times 10^3 \times (80 - 20) = 4.2 \times 10^3 \times 60 = 252000 \, J $
答案：
（1）24200 J；（2）252000 J
四、简答题
5. 焦耳定律在实际生活中有哪些应用？请举出两个例子。
答：
焦耳定律广泛应用于各种电器设备中，如：
- 电饭锅：利用电阻丝发热来加热食物；
- 电熨斗：通过电流产生的热量熨平衣物。
此外，电热器、电热水器等也都基于焦耳定律设计。
五、拓展题
6. 在一个家庭电路中，总功率为 2000 W，若将一个 1000 W 的电热器接入电路中，问：
（1）此时电路中的电流是多少？（假设家庭电压为 220 V）
（2）如果电热器工作 1 小时，产生的热量是多少？
解析：
（1）总功率为 2000 W，电热器功率为 1000 W，说明还有其他电器同时工作。但题目未给出其他电器的具体功率，因此只能计算电热器本身的电流：
$ I = \frac{P}{U} = \frac{1000}{220} \approx 4.55 \, A $
（2）热量：
$ Q = P \times t = 1000 \times 3600 = 3.6 \times 10^6 \, J $
答案：
（1）约 4.55 A；（2）3.6×10⁶ J
总结
焦耳定律是电学中非常基础且实用的知识点，掌握好该定律有助于我们理解电能转化为热能的过程。通过多做练习题，可以加深对公式的理解，并提高解题能力。希望同学们在学习过程中不断巩固，灵活运用所学知识。
