11.4电流的热效应课件 2024--2025学年京改版物理九年级全一册

第十一章 电功和电功率 四、电流的热效应 初中物理 知识点1 探究影响电流产生热量的因素 基础过关全练 1.(新独家原创)如图所示为探究影响电流产生热量的因素的 实验装置,通过该实验装置可探究的影响因素是 ( ) A.探究电流产生热量与电阻、电流的关系 B.探究电流产生热量与电阻、通电时间的关系 C.探究电流产生热量与电流、通电时间的关系 D.只能探究电流产生热量与电流的关系 C 初中物理 解析 该实验装置,可控制电阻、通电时间相同,可通过改变 滑动变阻器接入电路中电阻,改变电路中的电流,来探究电流 产生热量与电流的关系;该实验装置也可控制电流、电阻不 变,改变通电时间,研究电流产生热量与通电时间的关系,故 选C。 初中物理 2.(2023北京石景山二模)准备了如下器材:两个保温烧瓶,烧 瓶内装有质量相等、初温相同的煤油,温度计和阻值分别为 R甲和R乙的电热丝,且R甲>R乙,如图所示。还有满足实验要求 的学生电源、滑动变阻器、停表各一个,电流表两块,开关、 导线若干。关于此实验说法正确的是 ( ) A.在探究电流通过导体产生的热量与导体电阻大小的关系 时,必须要将两电热丝串联在电路中 B.将其中一个电热丝接入电路,可以探究电流通过导体产生 的热量与电流大小的关系 B 初中物理 C.实验过程中通过加热时间长短反映电流通过电热丝产生 热量的多少 D.电流通过电热丝R甲产生的热量一定比通过电热丝R乙产生 的热量多 初中物理 解析 在探究电流通过导体产生的热量与导体电阻大小的 关系时,需控制电流和通电时间相同,串联电路各处电流相 等,可以将两电热丝串联在电路中,也可以将R乙与滑动变阻 器串联后再与R甲并联接入电路,用两个电流表分别测量通过 两电阻的电流,调节滑片使通过两电阻的电流相等,通过开关 控制通电时间相同,故A错误;探究电流通过导体产生的热量 与电流大小的关系需控制电阻和通电时间相同,仅改变通过 电阻的电流,将其中一个电热丝接入电路,通过调节滑动变阻 器的滑片可改变通过电阻的电流,可以探究电流通过导体产 初中物理 生的热量与电流大小的关系,故B正确;实验过程中通过温度 计示数的变化反映电流通过电热丝产生热量的多少,这是转 换法,故C错误;根据Q=I2Rt分析可知在通过两电阻的电流和 通电时间不确定时,电流通过电热丝R甲产生的热量不一定比 电热丝R乙产生的热量多,故D错误,故选B。 初中物理 3.(2023北京房山一模)(多选)小辉想探究电流通过电阻时产 生的热量与哪些因素有关。他连接了如图所示的电路进行 实验,其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温 均为20 的煤油,电阻丝R1、R2的阻值分别为10 和20 。 闭合开关一段时间后,记录此时两个温度计的示数。根据上 述实验,下列说法中正确的是 ( ) AC 初中物理 A.此实验中产生热量的多少用温度计示数变化的大小来反映 B.此实验探究的是电流通过电阻时产生的热量与电流的关系 C.此实验探究的是电流通过电阻时产生的热量与电阻的关系 D.此实验探究的是电流通过电阻时产生的热量与时间的关系 初中物理 解析 由图可知,两电阻丝串联,则通过两电阻丝的电流和通 电时间是相同的,电阻不同,所以探究的是电流通过电阻时产 生的热量与电阻的关系,故C正确,B、D错误;电流通过电阻 丝做功,消耗的电能转化为内能,产生的热量被煤油吸收,煤 油吸收热量,温度升高,所以本实验是通过温度计的示数变化 反映电流产生热量的多少,故A正确,故选A、C。 初中物理 知识点2 焦耳定律 4.(2023北京通州一模)某型号的家用电饭锅有高温烧煮和保 温焖饭两个挡位,其原理如图所示,S是温控开关,R1、R2是两 个加热电阻,已知R2=2 156 ,电饭锅高温烧煮饭时的功率为 P1,保温焖饭时的功率P2=22 W,则下列说法中正确的是( ) C 初中物理 A.温控开关S断开时是高温烧煮挡 B.高温烧煮时,电路中的电流为0.1 A C.P1=1 100 W D.R1=2 200 初中物理 解析 由电路图可知,开关S闭合时电路为R1的简单电路,开 关S断开时,R1与R2串联,因串联电路中的总电阻大于任何一 个分电阻,所以由P= 可知,开关S闭合时,电路的总电阻最 小,电路中的总功率最大,电饭煲处于高温烧煮挡,同理可知, 开关S断开时电饭煲处于保温焖饭挡,此时电路的总电阻R总=  = =2 200 ,因串联电路中的总电阻等于各分电阻 之和,所以R1=R总-R2=2 200 -2 156 =44 ,故D不正确;高温 烧煮时,电路中的电流为I= = =5 A,故B不正确,开关S 初中物理 闭合时,电路为R1的简单电路,电饭煲处于高温烧煮挡,则P1= UI=220 V 5 A=1 100 W,故C正确,故选C。 初中物理 5.(新独家原创)一个电动机正常工作的电压为U,正常工作的 电流为I,电动机线圈的电阻为R,这台电动机正常工作的时间 为t,在这段时间内电动机的线圈产生的热量和所做的机械功 分别是 ( ) A.UIt I2Rt B.UIt U2t/R C.UIt UIt-I2Rt D.I2Rt UIt-I2Rt D 初中物理 解析 在这段时间内,电流通过电动机所做的电功为W=UIt, 电流通过电动机线圈产生的热量为Q=I2Rt,则电流通过电动 机所做的机械功为W机=W-Q=UIt-I2Rt,故选D。 初中物理 6.(2023山东聊城中考)熔断器是根据电流超过规定值一定时 间后,以本身产生的热量使其熔断的原理制成的。测得某熔 断器在不同电流下的熔断时间如下表。若通过的电流为2.0 A,熔断器的电阻为1 ,则通电时间为 s时熔断器熔断, 此过程中熔断器产生的热量是 J。 电流I/A 1.2 2.0 2.5 3.0 4.0 熔断时 间t/s 不会熔 断 40 8 4.5 2.5 40 160 初中物理 解析 根据表格数据可知,当I=2 A,通电时间为40 s 时熔断 器熔断,此过程中熔断器产生的热量Q=I2Rt=(2 A)2 1 40 s =160 J。 初中物理 7.(2024北京朝阳期末)小阳模仿某款电热器的电路图连接了 如图所示的电路。电源两端的电压保持不变,定值电阻R1的 阻值为20 。闭合开关S,断开开关S1,电流表的示数为0.2 A; 开关S和S1均闭合,电流表的示数为0.5 A 。 (1)画出实物电路所对应的电路图。 (2)求电源两端的电压。 (3)求在10 s内电流通过电阻R2产生的热量。 初中物理 解析 (1)由实物图知,电流从电源正极依次通过开关、电流 表,然后分成两条支路,一条通过开关S1、R1,另一条通过R2, 汇合到电源的负极,电路图如图所示。 (2)闭合开关S,断开开关S1,此时为R2的简单电路,通过R2的电 流I2=0.2 A;开关S和S1均闭合时,R1、R2并联,通过干路的电流 I=0.5 A,根据并联电路的电流特点可知,通过R1的电流I1=I-I2= 初中物理 0.5 A-0.2 A=0.3 A,由I= 可知,R1两端的电压U1=I1R1=0.3 A 20 =6 V;根据并联电路的电压特点可知,电源电压U=U2= U1=6 V;(3)在10 s内电流通过电阻R2产生的热量Q2=W2=U2I2t= 6 V 0.2 A 10 s=12 J。 初中物理 知识点3 电热的利用和防止 8.(跨学科 物理学与日常生活)(2024北京东城期末)如图所示 的用电器中,主要是利用电流热效应工作的是 ( )      B 初中物理 解析 抽油烟机主要将电能转化为机械能;电饭锅是将电能 转化为内能,利用的是电流的热效应;电风扇主要将电能转化 为机械能;笔记本电脑主要将电能转化为光能和声能,故 选B。 初中物理 9.(跨学科 物理学与日常生活)(2023湖南湘潭中考,15, )取口香糖锡纸,剪成如图甲所示形状,其中AB和CD段等 长。戴好防护手套,将锡纸条(带锡的一面)两端连接电池 正、负极,如图乙所示,发现锡纸条很快开始冒烟、着火。下 列分析正确的是 ( )   能力提升全练 B 初中物理 A.通过AB和CD段的电流不相等 B.正常情况下,AB段会先着火 C.AB和CD段的电压相等 D.AB和CD段的电阻相等 初中物理 解析 AB和CD段锡纸串联在电路中,由于串联电路电流处 处相等,所以通过AB和CD段的电流相等,故A不正确;在材料 和长度相同时,导体的横截面积越小,电阻越大,由图知,AB段 的横截面积小于CD段的横截面积,所以AB段的电阻大于CD 段的电阻,根据Q=I2Rt可知,在电流和通电时间一定时,AB段 产生的热量多,温度高,先着火,故B正确,D不正确;AB段的电 阻大于CD段的电阻,根据串联电路的分压原理可知,AB段两 端的电压大于CD段两端的电压,故C不正确。故选B。 初中物理 10.(2023湖北潜江、天门等中考,10, )某款电热杯有 高、中、低三挡,简化电路如图所示,S1、S2不能同时闭合,R1 的阻值为2.5 。只闭合S3时,电路中的电流为2 A。下列说 法正确的是 ( ) A.电源电压为10 V B.只闭合S1、S3时,电热杯处于低温挡 C.只闭合S3时,电热杯工作1 min产生的热量为600 J D.加热100 g水,水温由25 升高到35 ,水吸收的热量为420 J C 初中物理 解析 只闭合S3时,电路为R1的简单电路,电路中的电流为2 A, R1的阻值为2.5 ,根据欧姆定律可得电源电压U=I1R1=2 A 2.5 =5 V,故A错误;闭合S1、S3时,两电阻并联接入电路,并联电路总电阻小于任一分电阻,根据P= 可知,电热杯消耗的功率最大,处于高温挡,故B错误;只闭合S3时,电热杯工作1 min产生的热量Q=W=UI1t=5 V 2 A 60 s=600 J,故C正确;加热100 g水,水温由25 升高到35 ,水吸收的热量Q'=cm t=4.2 103 J/(kg ) 100 10-3 kg (35 -25 )=4 200 J,故D错误,故选C。 初中物理 11.(跨学科 物理学与日常生活)(2023北京东城二模,11, )如图所示是某型号电暖气的简化电路图,其中R1、R2为加 热电阻丝,R1=55 ,R2=44 。该电暖气工作时分高、中、低 三挡,其铭牌如表格所示。下列说法中正确的是 ( )     C 初中物理 A.使用“低温挡”正常工作,只需要闭合开关S2 B.电暖气在“中温挡”正常工作时,接入电路的电阻丝阻值 为55 C.电暖气在“高温挡”正常工作5分钟,电路产生的热量为5. 94 105 J D.闭合开关S1、S2时,通过电阻丝R1、R2的电流之比为5∶4 初中物理 解析 当开关S1闭合、S2断开时,只有R1工作,当开关S2闭 合、S1断开时,只有R2工作,当开关S1、S2都闭合时,R1、R2并 联;根据并联电路的电阻特点可知,当开关S1、S2都闭合时,R1、R2并联,电路中的总电阻最小,由P= 可知,电路中的总功 率最大,电暖气处于高温挡;由于R1>R2,所以,当开关S1闭合、 S2断开时,只有R1工作,电路中的总电阻最大,总功率最小,电 暖气处于低温挡,当开关S2闭合、S1断开时,只有R2工作,电暖 气处于中温挡,所以电暖气在“中温挡”正常工作时,接入电 初中物理 路的电阻丝阻值为R2=44 ,故A、B错误;电暖气在“高温 挡”正常工作5分钟,电路产生的热量Q=W=P高温t=1 980 W 5 60 s=5.94 105 J,故C正确;闭合S1、S2时,R1、R2并联,根据并 联电路的电压特点可知,R1、R2两端的电压相等,都等于电源 电压,通过R1、R2的电流之比  = ∶ = = = ,故D不正确,故选C。 初中物理 12.(跨学科 数学)(2022北京中考,14, )(多选)额定电压 相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中消耗的 电能W和通电时间t的关系如图所示。关于这三个用电器,下 列判断正确的是 ( )   BC 初中物理 A.正常工作时,电热水壶比电烤箱产生的热量少 B.正常工作时,电热水壶比电饭锅的功率大 C.正常工作时,通过电饭锅的电流最小 D.在一个月内,电热水壶消耗的电能一定最多 初中物理 解析 正常工作时,若工作相同时间,电热水壶比电烤箱消耗 的电能多,则电热水壶比电烤箱产生的热量多,故A不正确;相 同时间内,电热水壶比电饭锅消耗的电能多,根据P= 可知, 电热水壶的功率大于电饭锅的功率,故B正确;用电器两端的 电压相同,相同时间内,电饭锅消耗的电能最少,根据W=UIt可 知,通过电饭锅的电流最小,故C正确;工作相同时间,电热水 壶消耗的电能最多,但是在一个月内,电热水壶工作的时间不 确定,消耗的电能不一定最多,故D不正确。 初中物理 13.(新考向 创新实验)(2023江苏扬州中考,20, )学习电 学知识后,小芳把裸铜线分别在两个削尖的铅笔芯上绕几圈, 使笔尖刚好接触,如图所示,接上9 V的电源,接触点出现了明 亮的电火花,是因为铅笔尖接触处的 ;若让电火花更 亮些,方法是 , 原理是 。   电阻大 铅笔芯削得更尖些(或提高电源电压) 焦耳定律 初中物理 解析 铅笔尖接触处的电阻较大,根据焦耳定律可知,接触点 会出现明亮的电火花;让电火花更亮的方法是提高电源电压 或把铅笔芯削得更尖些。 初中物理 14.(跨学科 物理学与工程实践)(2023黑龙江齐齐哈尔中考,2 3, )将电能输送到几百千米之外的用户,在输电线上会 有能量的损耗,这主要是由于电流的 效应引起的。某 段输电线路的总电阻为0.5 ,输送电流为100 A,每输电1 min 这段线路便会损耗 J的电能。 热 3 105 初中物理 解析 电流在输送时,由于电流的热效应,导线发热,导致能 量的损失;这段输电线上产生的热量Q=I2Rt=(100 A)2 0.5 60 s=3 105 J。 初中物理 15.(2023四川成都中考,A20, )小强同学利用家庭实验 室中的器材,设计了一个可调节功率的简易“电饭锅”,如图 所示,电源电压为6 V,电阻丝R1=5 ,R2=15 ,a、b是两个触 点。闭合开关S,当开关S1接通触点 时,“电饭锅”的 功率更大。将R2接入电路工作3 min产生的热量是 J。 a 432 初中物理 解析 根据图示可知,闭合开关S,当开关S1接通触点a时,电阻 丝R1接入电路中;闭合开关S,当开关S1接通触点b时,电阻丝R2 接入电路中,电源电压不变,电阻丝R1=5 ,R2=15 ,根据P=  可知,当开关S1接通触点a时,即R1接入电路中时, “电饭 锅”的功率更大;将R2接入电路工作3 min产生的热量Q=W=  t=  3 60 s=432 J。 初中物理 16.(2023北京中考,21, )小京用如图所示的电路探究电 流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关,其中两个烧 瓶完全相同,瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度 计A和B、阻值不等的电阻丝R1和R2。   初中物理 (1)该实验采用串联电路可以控制 相同和 相同。 (2)闭合开关一段时间,两支温度计示数的变化量不相等,实 验结论是:。 电流 通电时间 电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关 初中物理 解析 (1)该实验采用串联电路可以控制电流和通电时间相 同。(2)闭合开关一段时间,两支温度计示数的变化量不相 等,可得出:电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关。 初中物理 17.(新考法 分析论证)(2023云南中考,20, )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。   初中物理 (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。 开路 温度计示数 初中物理 (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: 。 (4)同学们进一步学习了解到:物理学家焦耳1840年就确定了 当电阻和通电时间一定时,电流产生的热量跟电流的二次方 Q与I的比值是否为定值 初中物理 成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 (请举一例)。 (5)若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,可选择 图乙中 (选填“A”或“B”)烧瓶中的电阻与图甲烧 瓶中的电阻 联(选填“串”或“并”)进行实验。 (6)本实验应用的研究方法有转换法和 法。 电水壶 B 串 控制变量 初中物理   答案 (1)如图所示 初中物理 解析 (1)要求滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表示数变 大,故滑动变阻器右下端接线柱与开关右侧接线柱相连即 可。(2)电流表指针未偏转,电阻丝R开路;实验中通过观察温 度计示数来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。(3) 当电阻和通电时间一定时,验证Q与I是否成正比,计算Q与I的 比值是否为定值。(4)生活中利用电热工作的家用电器有电 水壶、电饭煲等。(5)要探究电流通过导体产生的热量与电 阻的关系,应选阻值不同的电阻串联接入电路中进行实验。 (6)本实验应用的研究方法有转换法和控制变量法。 初中物理 18.(跨学科 物理学与日常生活)(2024北京十一学校月考,26, )如图甲为某款新型电饭煲,额定电压为220 V,它采用 了“聪明火”技术,智能化地控制不同时间段的烹饪温度,以 得到食物最佳的营养和口感,如图乙为其电路原理图,R1和R2 为电阻不变的电热丝,S1是自动控制开关。将电饭煲接入220 V电路中,在电饭煲工作的30 min内,它消耗的电功率随时间 变化的图像如图丙所示。求: 初中物理     (1)电饭煲在高温挡运行时,电路中的总电流; (2)R2的阻值; (3)0~30 min电饭煲产生的总热量。 初中物理 解析 (1)当开关S和S1均闭合时,电阻R1与R2并联,电路的总 电阻最小,由P= 可知电饭煲的电功率最大,为高温挡,由题 图丙可知,此时电路的总功率P高=880 W,电路中的总电流为I = = =4 A;(2)只闭合开关S时,电路为R1的简单电路,电 饭煲功率较小,为低温挡,由题图丙可知,此时电路的功率P低= 660 W,则电阻R2的电功率为P2=P高-P低=880 W-660 W=220 W, 电阻R2的阻值为R2= = =220 ;(3)由题图丙可知,0~ 30 min内电饭煲两个挡位的工作时间均为t=15 min=900 s,则 初中物理 0~30 min电饭煲产生的总热量为Q=W高+W低=P高t+P低t=880 W 900 s+660 W 900 s=1.386 106 J。 初中物理 核心素养解读 初中物理的实验探究包含测量类和探究类 实验。这两类实验相互关联,各有侧重,充分体现了物理课程 实践性的特点,可以培养我们发现问题和提出问题的能力、 动手操作能力和收集数据的能力、分析和处理数据的能 力、解释数据的能力、表达和交流的能力,从而学会学习,学 会合作,培养严谨认真、实事求是的科学态度,在本题中对电 流通过导体产生的热量跟电阻大小关系的探究,既能考查控 素养探究全练 初中物理 制变量法和转换法应用能力,还能考查操作、发现、对比数 据的能力,并在探究的过程中体验收获知识的快乐,从而使自 己在表达、交流、合作等多方面的核心素养得到进一步提升。 初中物理 19.小华想探究“电流通过导体产生的热量跟电阻大小是否 有关”。实验桌上有三个完全相同的烧瓶,烧瓶内装有质量 和初温都相同的煤油、完全相同的温度计,其中两个烧瓶内 分别装有阻值为5 的电阻丝,第三个烧瓶内装有阻值为10 的电阻丝。实验桌上还有满足实验要求的电源、开关、 滑动变阻器和导线若干。小华选取合适的器材,设计了如图 甲所示的实验装置。 初中物理   (1)实验中需要控制的变量是 和 。 (2)其中a烧瓶中装有5 的电阻丝,b烧瓶中的电阻丝阻值应 为 (选填“5”或“10”) 。 通过电阻丝的电流 通电时间 10 初中物理 (3)实验中是通过比较 来判断电流通过 导体产生热量的多少的。 (4)学习了本部分内容后,小华上网查找资料发现了如下应 用:为避免因线路结冰而倒杆断线,提高电网对极端气候、重 大自然灾害的抵御能力,国家电网公司2008年重点科技防灾 减灾项目——直流融冰装置研制成功。该装置需要1~2万千 温度计示数的变化量 初中物理 瓦的功率,最大融冰电流可达 6 000安,最长融冰距离可达180 千米。位于某电网线路上相距几十千米的A、B两地之间输 电线路和固定在B地的融冰装置如图乙所示。融冰装置上 的“+”“-”是两个接线端子(进行融冰时输电线上的高压 交流电已切断)。 ①该融冰装置的工作原理是利用电流的 效应,在融 冰过程中能量的转化是将电能转化为 (选填“内 能”或“机械能”)。 ②若要对A、B两地之间的“2”和“3”两根输电线进行融 热 内能 初中物理 冰,切实可行的操作是 。 A.分别将“2”和“3”两根输电线单独接在电源“+” “-”两个接线端子上 B.将“2”和“3”两根输电线并联后接在电源“+”“-” 两个接线端子上 C.将“2”和“3”两根输电线串联后接在电源“+”“-” 两个接线端子上 C 初中物理 解析 (1)要探究电流通过导体产生的热量跟电阻大小的关 系,应保持通过电阻丝的电流和通电时间相同,而电阻不同。 (2)若a烧瓶中装有5 的电阻丝,则b烧瓶内应装有10 的电 阻丝。(3)实验中要通过比较温度计示数的变化量来判断电 流通过导体产生热量的多少。(4)①融冰装置是利用电流的 热效应来实现融冰的,融冰装置在融冰的过程中将电能转化 为内能。②由题知,A、B两地相距几十千米,用同一个融冰 装置不可能把两条电线单独接在装置两端,也不能将它们并 联再接在装置两端,所以要对“2”和“3”两根输电线融冰, 初中物理 应将“2”和“3”两根输电线串联后接在电源“+”“-” 两个接线端子上,故选C。 初中物理 谢谢观看 初中数学 $$