18.4　焦耳定律 -2024-2025学年物理人教版九年级全一册

第十八章　电功率 第4节　焦耳定律 电能 内能 电流 电阻 通电时间 电流的二次方 电阻 通电时间 Q=I2Rt 电热水器 散热孔 目录 上页 首页 下页 电流 a d 目录 上页 首页 下页 目录 上页 首页 下页 D 目录 上页 首页 下页 目录 上页 首页 下页 目录 上页 首页 下页 目录 上页 首页 下页 A 目录 上页 首页 下页 A C 目录 上页 首页 下页 D 目录 上页 首页 下页 D 大 热 锡纸在中间狭窄的地方电阻大,产生的热量多 目录 上页 首页 下页 1∶2 机械能 0.4 192 目录 上页 首页 下页 电流越大 C 目录 上页 首页 下页 电路中电流太小 将100 Ω的电阻丝换为阻值更小的电阻丝(或增大电源电压) 目录 上页 首页 下页 AB 目录 上页 首页 下页 242 364 目录 上页 首页 下页 目录 上页 首页 下页 目录 上页 首页 下页 目录 上页 首页 下页 目录 上页 首页 下页 目录 上页 首页 下页 知识梳理 导学园地 1.电流的热效应 (1)定义:电流通过导体时　　　　转化成　　　　的现象。  (2)影响电流通过导体时产生热量多少的因素:　　　　、　　　　　、　　　　　。  2.焦耳定律 (1)内容:电流通过导体产生的热量跟　　　　　　成正比,跟导体的　　　　成正比,跟　　　　　　成正比。  (2)公式:　　　　。  3.电热的利用和防止 (1)电热的利用:家里的　　　　、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电热孵化器等。  (2)电热的防止:　　　　、散热片、散热扇等。  1.焦耳定律公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路。 2.电热器是利用电流的热效应来工作的,其主要部件是发热体,发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。 知识点一:探究电流产生的热量与哪些因素有关 【典题1】如图所示是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气,将1、2和3、4导线分别接到电源两端。 　　 (1)图甲所示的装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与　　　　的关系,通电一段时间,　　　　(选填“a”或“b”)容器中电流产生的热量较多。  (2)通过观察图乙中的实验现象,可知　　　　(选填“c”或“d”)容器中电阻丝的阻值大。  名师点睛 若出现的现象是其中一个U形管中的液面高度几乎不变,原因是透明容器密闭性不好,即透明容器漏气。 【变式1】小毕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,其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温均为25 ℃的煤油,阻值为5 Ω和10 Ω的电阻丝R1、R2。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,下列说法正确的是(　　) A.此实验探究的是热量与电压的关系 B.此实验探究的是热量与电流的关系 C.此实验探究的是热量与时间的关系 D.此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少 知识点二:焦耳定律 【典题2】如图所示电路,电阻R'的阻值为50 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为100 Ω,电源电压为10 V保持不变,闭合开关,求: (1)当P移至a端时,电阻R'消耗的功率。 (2)当P移至b端时,电路中的电流大小和通电2 min产生的热量。 名师点睛 (1)焦耳定律适用于任何用电器产生热量的计算。 (2)对于纯电阻电路,计算用电器产生的热量还可用Q=W=Pt=UIt=t。 (3)对于非纯电阻电路,计算用电器产生的热量只能用Q=I2Rt,计算消耗的电能只能用W=Pt=UIt。 【变式2】同种材料的电热丝R1、R2横截面积相同,R1比R2长,串联起来接在电路中(如图所示)。则先被点燃的火柴是(　　) A.电热丝R1上的火柴 B.电热丝R2上的火柴 C.两电热丝上的火柴同时被点燃 D.无法确定 【基础达标练】 1.某电炉丝电阻为100 Ω,通电10 s产生热量4×103 J,则通过电炉丝的电流是(　　) A.2 A B.4 A C.20 A D.40 A 2.电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,而连接的导线却不怎么热,主要是(　　) A.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流 B.导线的绝缘皮隔热 C.导线的电阻远小于电阻丝的电阻 D.导线散热比电阻丝快 3.如图所示,在四个相同水槽中盛有质量相等和温度相同的纯水,现将阻值为R1、R2的电阻丝(R1<R2)分别按图中的四种方式连接放入水槽,并接入相同电源。通电相同时间后,水温最高的是(　　) A B C D 4.把一个标有“10 V　3 W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12 V的电源上(如图所示),小灯泡恰能正常工作。该电路工作10 s定值电阻产生的热量是( ) A.60 J B.36 J C.30 J D.6 J 5.小明在网上看到一个户外爱好者的取火“神器”,如图所示,将口香糖的锡纸剥下来,剪成中间窄、两端宽的形状,将锡纸两端搭在电池的正负极,由于被短路,电流较　　　,电流具有　　　效应,过一会儿,锡纸中间部分燃烧起来。请你解释为什么锡纸在中间狭窄的地方开始燃烧:　 　。  6.如图所示的电路,电压表V1和V2的示数之比为1∶3,在相同的时间内电流通过R1、R2产生的热量之比为　　　。  7.如图所示,电源电压恒为10 V,滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω,直流电动机M的额定电压为6 V,线圈电阻为2 Ω。当闭合开关S,滑片P移到中点时,电动机刚好正常工作,电动机主要将电能转化为　　　,此时电路中的电流为　　　 A,整个电路通电100 s产生的内能为　　　　J。  【思维拓展练】 8.小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中,在两个透明容器中密封等量的空气,各放置一段电阻丝,并连接一个装水的U形管,通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好,电源电压为6 V。 甲　 乙 (1)小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时,　　　　,电阻产生的热量越多”的结论。  (2)小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关,下列能支持她猜想的现象是　　 　。  A.正常工作时,“36 V　54 W”的灯泡比“12 V　6 W”的灯泡亮 B.接线板上接入的用电器越多,导线越容易发热 C.电熨斗工作时发热明显,而与之相连的导线却不怎么热 (3)为了验证猜想,小芳选用了5 Ω和100 Ω的电阻丝进行实验,如图乙所示,请你用笔画线代替导线把电路连接完整。闭合开关,她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显,原因是　 ,  请你提出改进办法:  　。 1.(多选)(2022铜仁中考)如图所示,电源电压为12 V保持不变,小灯泡标有“4 V　1.6 W”字样(灯丝电阻不受温度影响),滑动变阻器标有“50 Ω　1 A”字样,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~15 V;闭合开关,保证各元件不损坏,下列选项正确的是(　　) A.移动滑动变阻器滑片,小灯泡可能正常发光 B.电路中消耗的最大功率为4.8 W C.滑动变阻器两端电压变化范围为9~10 V D.当滑动变阻器滑片P置于b端时,滑动变阻器通电1 min产生的热量为140 J 2.(2022遵义中考)某品牌电热水杯如图甲所示,水杯容量为330 mL,有高、中、低三个加热挡位,图乙为其工作电路简图,其中U恒为220 V,R1=200 Ω,R2=550 Ω,则中温挡功率为　　 　W;若该电热水杯加热效率为90%,则用高温挡将满杯水从20 ℃加热到98 ℃,需要　　　s。[ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]  甲　　 　乙 3.(2022黔西南中考)如图甲是某茶具上煮茶器的电路原理图,R1是加热电阻,R2是保温时的分压电阻,S为电源开关,S1为自动温控开关。S、S1都闭合时,煮茶器处于加热状态;当水沸腾后,S1会自动断开,转为保温状态。煮茶器工作过程中的P-t图像如图乙所示,不计电阻值随温度的变化。求: 甲　 乙 (1)电阻R1的阻值。 (2)当煮茶器处于保温状态时,R1的电功率。 (3)当煮茶器处于保温状态时,电阻R2在100 s 内消耗的电能。 4.(2022黔东南中考)如图甲所示是芳芳家新买的一款多功能电饭煲,图乙为该电饭煲的工作原理图。R1和R2均为阻值不变的电热丝,S为手动开关,S1为自动控制开关,已知R2=800 Ω,多功能电饭煲的部分主要参数如表所示。求: 甲　 乙 品名 多功能电饭煲 额定电压 220 V 频率 50 Hz 加热挡功率 605 W 保温挡功率 (1)电饭煲正常工作时,电阻R1的阻值。 (2)正常工作的电饭煲处于保温状态时,保温挡的功率。 (3)芳芳想了解家里电路的实际电压,她将家里的其他用电器都关闭,只让电饭煲在加热挡工作,观察到家里标有“3 000 revs/(kW·h)”字样的电能表铝盘2 min转过50转,则她家的实际电压。 $$