第十八章第4节焦耳定律 讲义 2024-2025学年人教版物理九年级全一册

第十八章 电功率 18.4 焦耳定律 ★学习目标 1.通过生活实例，认识电流的热效应； 2.举例说出生活中利用电热的实例，了解电热的危害和防止方法； 3.通过实验探究，总结出焦耳定律，并会用焦耳定律进行计算； 4.理解焦耳定律； 5.会利用焦耳定律解释一些生活中简单现象。 在我们生活中，用电器通电后都伴有热现象产生。电器的整体温度会升高。 利用上述现象，制造出了许多生活电器：电炉、电熨斗、电饭煲、电暖气等。 这些家用电器的共同特点是什么？ 共同特点是：电流通过导体时，电能要转化为热能，电器的内能增大。 这就是电流的热效应。 一、电流的热效应 什么是电流的热效应： 电流通过导体时，电能转化成内能的现象，叫做电流的热效应。产生的热量叫做电热。 电热的利用： 电热器的优点：清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。 利用电流热效应工作的电器叫作电热器。电热器的主要组成部分是发热体-电阻丝。 电热的危害： 很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。温度过高会对电器带来危害，如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。 缺点：浪费电能，电线老化，影响用电器使用寿命。 猜想：电热可能跟电流、电阻、通电时间有关 演示一：在通电电流和时间相同的条件下，研究通电导体产生的热量跟电阻的关系 当电流通过电阻丝时，电流产生的热量会使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升。电流产生的热量越多，液面就会上升得越高。 探究方法：控制变量法、转换法 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。 演示二：在电阻和通电时间相同的条件下，研究通电导体产生的热量跟电流的关系 控制不变的量是：电阻、通电时间； 现象：电流较大的这边的液柱上升较高； 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。 二、焦耳定律 焦耳定律： 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。 公式： 其中：Q—导体产生的热量，单位焦（J）； I—通过导体的电流，单位安 （A ）； R—导体电阻，单位欧（Ω ）； t—通电时间，单位秒 （s) 焦耳（1818—1889）,英国物理学家.用近 40 年的时间做了 400 多次实验, 研究热和功的关系.通过大量的实验,于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系. 【课堂练习】 1.如图所示，下列常见电器中不是利用电流热效应工作的是（　　)。 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．导线的绝热皮隔热； C．导线散热比电阻丝快； D．导线的电阻远小于电阻丝的电阻 3.用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体，甲比乙的横截面积大，将它们串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙两导体升高的温度，下列判断正确的是（　　)。 A．甲导体的温度升高得多； B．乙导体的温度升高得多； C．甲、乙两导体升高的温度相同； D．条件不足，无法判断 【基础知识•过关检测】 1.下列用电器中，哪一个不是利用电流的热效应工作的 (　　) 　　　 　　　 A.电暖炉 B.电饭锅 C.电热水壶 D.电动自行车 2.一根阻值恒定的电阻丝，接入某电路后，每分钟产生的热量是Q，如果让它每分钟产生的热量为4Q，则下列办法可行的是（　　) A.再取一根相同的电阻丝跟它并联 B.再取一根相同的电阻丝跟它串联 C.将这根电阻丝两端的电压提高为原来的2倍 D.将这根电阻丝两端的电压提高为原来的4倍 3.韩小年同学将两根电热丝R1和R2串联在电路中，如图所示，如果，则下列说法正确的是(　　) A.在R2上的火柴先被点燃 B.在R1上的火柴先被点燃 C.两根火柴同时被点燃 D.无法确定哪根火柴先被点燃 4.下列情况中不属于防止电热危害的是（　　) A.电视机的后盖有许多孔 B.家电长时间停用，隔一段时间应通电一次 C.电动机外壳有许多散热片 D.电脑机箱内有小风扇 5.如图是探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置。通电前，A、B两个U形管内的液面相平，通电一定时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（　　) A.I1=I2,A管中的液面较低 B.I1=I2,A管中的液面较高 C.I1＞I2,A管中的液面较低 D.I1＞I2,A管中的液面较高 6.如图所示，定值电阻R0的阻值为20 Ω，电动机的线圈电阻为2 Ω。闭合开关，电动机正常工作，电流表A1的示数为0.3 A,A2的示数为0.8 A，则 (　　) A.电源电压为16 V B.1 min内电动机输出的机械能为150 J C.通过电动机的电流为0.3 A D.1 min内电动机产热180 J 7.如图所示，电源电压恒定不变，小灯泡L标有“2.5 V　0.75 W”的字样，R1、R2为定值电阻，其中R1=25 Ω,R2=35 Ω，当S1、S2都断开时，小灯泡正常发光。 （忽略温度对电阻的影响） （1）求电源电压； （2）当S1闭合、S2断开时，求电流表示数的大小； （3）当S1、S2都闭合时，求整个电路通电210s产生的热量。 8.小明利用电学知识为家中的热带鱼设计了一个“加热照明灯”，电路如图所示：电源电压保持不变，灯泡L标有“6V、1.2W”字样，电阻 。不计导线电阻，不计灯丝电阻随温度的变化。 （1）当闭合开关S1和S3时，求工作10min电路产生的热量； （2）当三个开关S1，S2，S3都闭合时，求电流表的示数； （3）已知滑动变阻器R2的阻值在020Ω内可调，只闭合开关S2，断开开关S1、S3， 求灯泡L在工作时消耗的最小电功率。 9.如图甲所示是小明同学家新买的一台冷暖空调扇，它有冷风、热风两个挡位，其内部简化电路如图乙所示。R为发热电阻，阻值为110Ω,M是电动机。吹冷风时电动机正常工作1h消耗的电能为0.11kW·h，已知电源电压为220V。 请你计算： （1）吹冷风时，在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温度变低。若冰袋内冰的质量为1kg，温度从－16℃升高到－6℃时，冰从周围吸收的热量； （2）吹冷风时通过电动机的电流； （3）吹热风时空调扇的总功率。 10.付同学设计的车载可加热果蔬搅拌机工作电路图如图。电热丝R的阻值为，电动机标有“12V 24W”字样。闭合开关S、，电动机正常工作。求： （1）电源电压。 （2）闭合开关S、，电动机1min内消耗的电能。 （3）闭合开关S、，通电100s，电热丝R产生的热量。 学科网（北京）股份有限公司 $$