第17讲 电流的热效应-九年级物理上册知识点讲解及课后练习(江苏专用)

第17讲 电流的热效应 适用学科 物理 适用年级 九年级 适用区域 江苏 本讲时长 120分钟 知识点 及学习目标 1. 掌握焦耳定律的基本计算。 2. 能够区分焦耳定律和电能的计算公式。 一、电流的热效应 任何导体中有电流通过时，导体都要发热，如电放锅、电热器、电熨斗等利用电能来加热的设备；日常生活中，我们不需要发热的电器：如电风扇、电脑等通电时也会产生热量，所以电流通过导体时都会有电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 实验探究：影响电热的因素 设计实验：两个透明容器中封闭着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，从而可以间接比较电阻丝放热的多少——转换法 1、研究电热与电阻的关系： 如下图所示，将两个阻值不同的电阻串联，以保证电流和通电时间一定，观察两液柱高度的变化。 实验结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 2、研究电热与电流关系 如下图所示，将三个阻值相同的电阻混联，以保证电阻和通电时间一定，观察两液柱高度的变化。 实验结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 生活经验告诉我们，通电时间越长，电流通过导体时产生的热量越多。 1、（2019镇江）下列选项中，利用电流的热效应工作的家用电器是（　 　） A．油烟机 B．电热毯 C．洗衣机 D．电风扇 2、如图是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，其中，用温度计示数的变化来反映电阻丝产生热量的多少，在下列问题的研究中，也用到这一物理学方法的是（ ） A．在研究串联的两个电阻对电流总的阻碍作用时，可用一个电阻来代替这两个电阻 B．在研究平面镜成像时，通过用等大的蜡烛与虚像重合来确定虚像的位置和大小 C．在研究影响动能大小的因素时，通过木块被撞后运动的远近说明钢球动能的大小 D．在研究电压的作用时，通过水压是水流形成的原因类比电压是电流形成的原因 二、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。 2．公式：Q = I2Rt  3．单位：焦耳（J） 4．电热与电能的关系： （1）当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即Q = W = UIt = I2Rt 如：电暖器，电饭锅，电炉子等——纯电阻电路 （2）当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，还有一小部分转化成内能——非纯电阻电路：W＞Q热 1、如图所示，将R1和R2串联后接在6V的电源上，R1的阻值为10Ω，R2的阻值为20Ω，闭合开关，R1和R2两端电压之比为 ，通电1min，电阻R1产生的热量为 J。 2、甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4，通过的电流之比为2∶1，通电时间之比为1∶2，则电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为（　　） A．5∶2 B．5∶4 C．2∶5 D．10∶1 3、两电阻R1=6Ω，R2=9Ω，当它们串联接在电源电压为3V的电路两端，通过它们的电流I= A，加在R1、R2两端的电压之比U1：U2= ；当R1、R2并联接在原电路中，通过R1、R2的电流之比I1：I2= ，通过R1、R2的发热之比Q1：Q2= ． 4、（2018南京）如图所示，电源电压不变，R2=30Ω，R3=10Ω．只闭合S1，电流表Ⓐ示数为0.2A，电压表Ⓥ示数为4.0V，则定值电阻R1为　 　Ω，电源电压为　 　V．闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为　 　，通电lmin电阻R1产生的热量为　 　J。 三、电热的利用和防止 1、电热的利用： 如电热水器、电放锅、电热毯、电熨斗、电热孵化器等是利用电能来发热的设备，是利用电热的例子。 2、防止电热的危害： 我们使用电视机、电脑等用电器，不是为了让它发热，相反，产生的热量过多，还会烧坏用电器，所以要防止热量过多。电视机的后盖上有通风窗、电脑里有散热的微型风扇等，这些措施都是为了防止电热的危害。 1、在电路中，如果电流不流经 ，而是电源两极直接相连，就说电源短路了。家庭电路中发生短路时，电路中的 很大，根据焦耳定律 （填公式）可知：电路中会产生很大的热量使电线的绝缘层烧坏甚至引起火灾。 2、 在家庭电路中，电线相互连接处，因为接触不良，容易造成 变大，根据焦耳定律可知，在通电时间和 相同时，该处比别处更容易发热，加速导线老化，甚至引起火灾． 3、（2019宿迁）某电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅，该火锅产品铭牌和电路图如图所示： 额定电压 220V 额定功率 高温档 中温档 低温档 880W 440W 220W （1）当开关S1断开，S2接a时，该电火锅选用　 　档工作（选填“高温”、“中温“或“低温”）。 （2）当电火锅使用中温档正常工作时，电路中电流是多大？接入电路的电热丝的阻值是多少？ （3）用电火锅高温档在额定电压下烧水7分钟，电流做了多少功？若电热丝产生的热量全部被水吸收，在1个标准大气压下，能使1kg初温为20℃的水升高多少℃（c水＝4.2×103J/（kg•℃））？ 1、美国《科学》中杂志发表“新超导体将中国物理学家推到最前沿”的评述，这表明，在新超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就。假如人们已研制出常温下的超导体，则可以用它制作（ ） A．家用保险丝 B．白炽灯泡的灯丝 C．电炉的电阻丝 D．远距离输电导线 2、下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电视机 B．电热毯 C．电风扇 D．电脑 3、（2018深圳）如图为“探究焦耳定律”的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大．下列说法正确的（　　） A．通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法 B．右侧电阻丝的阻值比左侧小 C．通过右侧电阻丝的电流比左侧小 D．该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系 4、（2018宜昌）两个定值电阻R1、R2并联在电路中.如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S,则R1、R2产生的热量之比为（　　） A．2:1 B．1:2 C．4:1 D．1:4 5、（2018遂宁）如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器的规格“20Ω2A”，L1的规格“10V5W”，L2的规格“15V15W”，不考虑温度对灯丝电阻的影响． S S1 S2 L1 L2 R P （1）只闭合开关S，当滑动变阻器接入电路的阻值为4Ω时，灯泡L1正常发光，则电源电压为＿＿＿＿V． （2）闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器滑片置于中点，通电1min整个电路产生的热量是＿＿＿＿＿J． 6、在学习“探究影响电流热效应的因素”时，同学们发现用电阻丝对煤油加热时，观察温度计的示数变化的过程非常耗时，为了减少实验的时间，他们提出了如下改进的设想： 设想一：将煤油换成水来做实验；设想二：通过加热空气来做实验． （1）根据所学知识，他们经过讨论，断定设想一是错误的，你认为他们判断的依据_________。 （2）为了验证设想二，他们设计了下面的实验： ①在相同的锥形瓶中装入___________的红墨水，用相同的电阻丝及玻璃管组成如图A、B的装置，通电后通过玻璃管中液柱的高度来显示_________的大小．然后把它们分别接入相同的电路，发现在相同的短时间的内A管中的液柱比B管上升迅速，这说明_____________。 ②在塞橡皮塞时发现有液体进入玻璃管并高出瓶内的液面，这是因为____________，为了使管内的液柱与瓶内液面相平，他们用带有针头的注射器通过橡皮塞插入瓶内如图C甲所示，接下来的操作是_____________________。 ③同学们用两根电阻丝（R甲＞R乙）插入相同的甲、乙瓶中并接入电路如图C所示，闭合开关，甲、乙两玻璃管中液面如图D所示，由此得出关于电热的结论是__________________。 7、（2018天津）图为某电热器的电路原理图，通过将开关S置于不同的位置，可以实现“加热”和“保温”两种状态的变换，对应的额定功率分别为800W和40W。 （1）将开关S接“1”时，电热器处于＿＿＿（选填“加热”或“保温”）状态。 （2）电热器在加热状态下正常工作，将0.5kg初温为20℃的水加热到100℃，需要多长时间？【水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），假设电能全部转化为水的内能】 8、小明家电热吹风机的铭牌如表格（甲）所示，其工作原理如图（乙）所示．由于使用了多年，吹风机中的电热丝明显氧化导致其电阻发生了变化，电动机性能仍保持不变．为准确测量氧化电热丝的实际电阻值，小明在家中把该吹风机单独接入家庭电路并使其吹热风，发现电能表的转盘6min内转过132圈，电能表规格如图（丙）所示．问： （1）氧化电热丝的实际电阻值是多少？ （2）为恢复电热吹风机的铭牌功率，应与氧化电热丝串联还是并联一段新电热丝？ （3）新电热丝的阻值是多少？ 本节课教学计划完成情况： 照常完成□ 提前完成□ 延后完成□ 学生的接受程度： 完全能接受□ 部分能接受□ 不能接受□ 学生的课堂表现： 很积极□ 比较积极□ 一般□ 不积极□ 教学反思概述： 第16讲 电流的热效应 适用学科 物理 适用年级 九年级 完成情况 完成评分 1．下列家用电器中不属于电热器的是（　　） A．电饭锅 B．电熨斗 C．电风扇 D．电烤箱 2.小明仔细观察家中的电视机、电风扇、白炽灯和节能灯四种电器，发现它们上面都标有“220V  40W“的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是（　　） A. 电视机                               B. 电风扇                                   C. 白炽灯                               D. 节能灯 3.如图是探究电流产生热量与哪些因素有关的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化．下列说法正确的是（   ） A. 甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系 B. 甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多 C. 乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系 D. 乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小 4．如图所示是某同学为了研究“电流通过导体产生热量多少与哪些因素有关？”而设计的电路的一部分，关于该实验有下列说法：（1）该电路是研究电流通过导体产生的热量多少与电流大小的关系；（2）两烧瓶中分别是等质量的水和煤油；（3）实验是通过“温度计升高的示数”来间接反映导体产生热量的多少；（4）将铜丝和镍铬合金丝串联的目的是为了控制电流大小和通电时间相同。上述判断正确的是（　　） A．（1）（2） B．（1）（3） C．（2）（4） D．（3）（4） 5.下列生活实例中，属于利用电流热效应工作的是（　　） A. 利用排气扇通风换气                                           B. 给电脑显示器安装散热窗 C. 利用抽油烟机吸油烟                                           D. 定期给家用电器通电驱潮 6.两根导线的电阻之比是3∶4，通过的电流之比是4∶3，在相同时间内两根导线中产生的热量之比为（   ） A. 1∶1                     B. 4∶3                               C. 3∶4                   D. 16∶9 7．如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。两个密闭容器中都有一段阻值相同的电阻，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联。下列说法不正确的是（　　） A．实验中是通过观察U形管中液面高度的变化来判断电流通过导体时产生热量的多少 B．该实验装置可以探究电流通过导体产生的热的多少与电阻的关系 C．该实验装置可以探究电流通过导体产生的热的多少与电流的关系 D．该实验装置可以探究电流通过导体产生的热的多少与通电时间的关系 8.标有“220V 40W”字样的电风扇、电视机、电烙铁、节能灯正常工作相同时间，产生热量多是（　　） A. 电风扇                                B. 电视机                                 C. 节能灯                                D. 电烙铁 9.如图所示，在A、B两个容器内装有质量和温度都相同的水，已知R1＞R2，同时通电后( ) A．A中的水先沸腾 B．B中的水先沸腾 C．两容器中的水同时沸腾 D．无法确定 10．有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图所示，下列说法正确的是（　　） A．A的电阻值为6.25Ω B．A和B串联，电路中电流为0.4A时，A、B的电功率之比为5：4 C．A和B并联在电压为2.5V的电源两端，A、B的电功率之比为5：4 D．当A和B串联，两者电阻相同时，电源电压为3V 11.英国物理学家________ 通过大量的实验探究，最先精确的确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即Q=I2Rt．为了纪念他作出的杰出贡献，人们将他的名字命名为________ 的单位． 12.两定值电阻R1＝10 Ω，R2＝5 Ω，现将R1、R2串联接入电路，闭合开关，通过它们的电流之比I1∶I2＝______，通电5 min，电流通过R1、R2产生的热量之比Q1∶Q2＝____． 13．柴油的热值为3.3×107J/kg，质量为100g的柴油完全燃烧一半放出热量为　 J，剩余汽油的热值　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）． 若一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是30r/s，则汽油机每秒对外做功　 　次。 14.如图甲、乙所示装置是研究“电热与哪些因素有关”的实验，两个透明容器中密封着等量的空气．U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，进而反映电流产生热量的多少．   （1）甲图探究的是电热与________ 关系的实验．通电一段时间后，比较两个U型管中液面高度的变化，通过分析实验现象，得出的实验结论是________ ． （2）乙图中两个封闭容器中的电阻大小都是5Ω，通过它们的电流________ （选填“相等”或“不相等”），通电一段时间后，比较两个U型管中液面高度的变化，得出的实验结论是________ ． 15. 电动机在工作时会产生大量的热，因此利用油对电动机降温.已知电动机正常工作时的电压为220 V，电阻为5 Ω，通过的电流为10A，则5 min内电动机产生的热量为 J.若产生热量的80%被油吸收，则这些热量可以使质量为3 kg的油温度上升 ℃.[ c油 = 2. 0 × 103 J/ ( kg·℃)] 16．如图所示电路，电源电压不变，电阻R1=20Ω，闭合开关S，电流表A1、A2的示数分别为0.8A，0.3A，则该电路电源电压为　 　V；1min内电流通过电阻R2产生的热量为　 　J；1min内电路消耗的电能为　 　J。 17.在讨论“电流产生的热量与什么因素有关”的问题时，各组同学各抒己见，结合生活实际，给出自己的猜想． 第一组：电流产生的热量可能和通电时间有关． 第二组：电流产生的热量可能和电流大小有关． 第三组：电流产生的热量可能和电阻大小有关． （1）你支持哪一组的观点？请你举一个生活中的例子支持它．________  （2）小明所在的三组同学决定用科学实验验证自己组的想法．为此他们设计了如图所示的电路．该电路的连接方式可以达到的目的是________ ，同时看每个玻璃管中的________ 来反映电流在此容器中产生的热量． （3）老师提示三组同学，若想同时探究出第一组同学的猜想，只需要再增加________ （器材）并做相应的测量记录． （4）经过同学们的实验探究，最后得到了“电流产生的热量和电流大小、电阻大小、通电时间都有关”的结论．实验过程中，小明发现该实验选用的装置和探究“不同物质吸热能力”的实验装置有相似之处．他灵机一动，将5Ω电阻所在的容器中换上等质量的煤油，准备重新进行探究物质吸热性质的实验． 组别 两液体质量/g 加热/min 左液面高度/cm 右液面高度/cm 1 200g 2 3 你认为小明的设计有不妥或错误之处吗？请写出你的观点：________  18.在电阻恒定不变的电路中，通过电阻的电流越大，该电阻在单位时间内的发热量就越 ________（进填“大”或“小”）． 19．两个发热电阻R1：R2=1：4，当它们串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比U1：U2=　 　；已知R1=10Ω，那它们并联在4V电路中后，两个电阻在100s内产生的热量是　 　J。 20.图甲是探究“影响电流热效应的因素”的实验装置。 （1）小明同学研究该问题所建立的理想模型是：①电流通过电阻丝产生的电热全部被________ ；②加热过程中，液体没有对外________。 （2）如图甲所示，在两个相同的烧瓶中应装有质量相等的________（选填“同种”或“不同种”）液体，瓶中各放置一根电阻丝，且RA与 RB大小不等，这样的装置可以探究________。 （3）图乙是小明完成以上探究之后描绘出的两支温度计示数随时间变化的图像，分析图像可知，阻值较大的电阻丝是________ 。（选填“RA”或“RB”） （4）实验中通过温度计的示数变化来比较电热的多少，下列事例中采用跟这种研究方法类似的是（   ） A. 研究物体的动能与速度的关系时，保持质量不变         B. 利用磁感线来描述磁场的分布 C. 通过吸引大头针数目的多少，判断电磁铁磁性的强弱         D. 选择轻质小卡片来探究“二力平衡的条件” 21. 如图甲、乙所示为某型号电水壶的电路示意图及铭牌，R与R0产生的热能均能被水吸收，保温状态水温保持在80℃以上．回答下列问题： （l）保温状态下，开关S0、S分别处于什么状态？ （2）求电阻R0和R的阻值． （3）80℃的一杯水，放在桌上自然冷却，每隔5分钟记录一次水温，得出丙图图线．从图中可以得出什么降温规律？ （4）一满壶80℃的水，自然冷却到室温，水释放的热量为多少？（水的比热c=4.2×103J/（kg•℃）]． 习题完成时间： 习题的难度：难□ 中□ 易□ 完成的质量： A□ B□ C□ D□ 5 / 6 学科网（北京）股份有限公司 第17讲 电流的热效应 适用区域 江苏 适用年级 九年级 课后作业： 1． C 2. C 3. B 4． D 5. D 6. B 7． B 8. D 9. B 10． C 11. 焦耳；热量（能量） 12. 1∶1 2∶1 13． 1.65×106，不变，15。 14. 电阻大小；在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流所产生的热量就越多；不相等；在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多 15. 1.5×105 20 16． 6；180；288。 17. （1）电流产生的热量可能和电阻大小有关；用电炉烧水时，电炉丝已经热的发红，但是和电炉丝串联的导线却几乎不热 （2）电流和时间相同；液面上升的高度 （3）秒表 （4）探究“物质吸热能力”的实验中，小明的实验中两电阻大小不同，所以相同电流相同时间两电阻产生的热量不同．所以实验方案是不对的． 18. 大 19． 1：4；200。 20. （1）液体吸收；散热（或放热）（2）同种；电热跟电阻的关系（或者电热跟通电时间的关系；或电热跟电流的关系）（3）RA（4）C 21. （l）保温状态下，开关S0断开、S闭合； （2）电阻R0和R的阻值分别为1166Ω、44Ω； （3）降温规律：先快后慢； （4）水释放的热量为1.26×105J． $$