15.3 电热器 电流的热效应（第2课时）（考点解读）-2023-2024学年九年级物理下册同步考点解读与专题训练（苏科版）

15.3 电热器 电流的热效应（第2课时）（考点解读）（原卷版） 4、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。 （4）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； 5、焦耳定律的应用 （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。 6、电功与热量的综合计算 （1）电能与电热的关系：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q=W），这时以下公式均成立；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。 （2）串并联电路电功特点： ①在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和； ②串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即； ③并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即（各支路通电时间都相同） （3）电热的综合计算： ①水吸收的热量的计算：Q=cmΔt。 ②用电器消耗电能放出的热量的计算：I2Rt=Q=W=Pt=UIt=（纯电阻电路）。 ③明确Q与W的比例关系。根据比例关系列出等式，求出未知量。 【考点4 焦耳定律】 【典例4-1】（2023•华蓥市二模）如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路（R1＞R2）．根据不同的连接方式，比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是（　　） A．若将甲、乙串联，U甲＞U乙，Q甲＞Q乙 B．若将甲、乙并联，U甲＝U乙，Q甲＞Q乙 C．若将甲、乙串联，U甲＞U乙，Q甲＜Q D．若将甲、乙并联，U甲＝U乙，Q甲＝Q乙 【典例4-2】（2022秋•集贤县期末）如图是焦耳定律的实验装置。通电一段时间后，发现 　 　 侧容器连接的U形管液面高度差较大，若将R3拆下，R1换成10Ω的电阻，此装置还能探究电流产生的热量与 　 　的关系。 【典例4-3】（2023•云南）实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图甲所示的电路。 （1）用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉。 （2）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R 　 　 （选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察 　 　 来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。 （3）调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法：