18.4 焦耳定律（考点解读）-2023-2024学年九年级物理全一册同步考点解读与专题训练（人教版）

18.4 焦耳定律（考点解读）（原卷版） 1、电热的利用与防止 （1）电流的热效应：电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做电流的热效应。 （2）电流热效应的实质：是电流通过导体时，由电能转化为内能。 （3）电热器：电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、 热效率高，且便于控制和调节电流。 （4）有时人们利用电热，如电饭锅、电熨斗等；有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、 散热片、散热风扇等。 （5）方法点拨：①电流有三大效应：热效应、磁效应、化学效应。②任何用电器，只要 有电阻存在，电流通过时就会有热效应；电流流过超导体不会有热效应。 2、焦耳定律 （1）内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律； （2）公式：Q=I2Rt，公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Ω），通过的时间t的单位要用秒（s）这样，热量Q的单位就是焦耳（J）； （3）变形公式：，Q=UIt。 （3）在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即W=Q；在非纯电阻电路中，电能大部分转化为其他能，已小部分转化为热能，电功大于电热，W=Q+W其他； （4）探究电热与哪些因素有关：①怎样用转换法体现电热：用温度计升高的度数；用细管内液柱升高的高度；用气球膨胀的大小；②怎样用控制变量法研究与电阻的关系：串联时控制电流和通电时间一定，并联时控制电压与通电时间一定。 3、焦耳定律在实际中的应用 （1）纯电阻电路：纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略．电压与电流同频且同相位．电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路．　基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路； （2）焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路； （3）电热器的“双挡”问题： ①“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡”和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大，所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。 ②“双挡”的控制开关 a短路式：两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。 当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡； b单刀双掷式：主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。 当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。 ※注意：电流通过电动机做功消耗的电能，一部分转化为机械能，另一部分是转化为内能，也就是W≠Q．那么，用来计算电功的公式W=UIt不能用来计算电热，电热智能用焦耳定律Q=I2Rt来计算。 4、焦耳定律的计算公式及其应用 （1）公式：Q=I2Rt。 Q表示电热，单位是焦耳J； I表示电流，单位是安培A； R表示电阻，单位是欧姆Ω； t表示时间，单位是秒s。 （2）推导式：和Q=UIt。（仅适用于纯电阻电路） （3）电热与电能的关系：纯电阻电路时Q=W；非纯电阻电路时Q＜W； （4）电热与电功的关系： 应用公式 电功 电功率 焦耳定律 适用范围 基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍适用 导出公式 =I2Rt  =I2R =UIt  纯电阻电路W=Q （5）公式Q=I2Rt是电流产生热效应的公式，与W=UIt不能通用．W=UIt是电流做功的计算公式，如果电流做功时，只有热效应，则两公式是等效的；如果电流做功时，同时有其他能量转化，像电动机工作时，电能既转化为热能，也转化为动能，则Q=I2Rt只是转化为电热的部分，W=UIt则是总的电功，只有对纯电阻电路才有W=Q，对非纯电阻电路Q＜W。 【考点1 电流的热效应】 【典例1-1】（2022秋•武冈市期末）下列家用电器正常工作时，在相等的时间内产生热量最多的是（　　） A．抽油烟机 B．电视机 C．电饭锅 D．电风扇 【典例1-2】（2022秋•祁阳县期末）石墨烯是一种新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，石墨烯还具有很好的韧性，且可以弯曲。北京冬奥会运动场馆的最低温度可达﹣30℃左右，利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷，有效提升保暖效果。可见，这种材料具有密度 　 　（选填“较大”或“较小”）、电阻 　 　（选填“较大”或“较小”）的特点。 【变式1-1】（2022秋•天河区期末）下列电器属于利用电流热效应工作的是（　　） A．LED灯 B．电热毯 C．电视机 D．电风扇 【变式1-2】（20