18.4 焦耳定律 2024-2025学年人教版物理九年级全一册

第十八章 电功率 第四节 焦耳定律 1、电流通过导体时_转化成_,这个现象叫做电流的热效应。电流的热效应与_、_、_有关。 电能 内能 电流 电阻 通电时间 实验1:研究电热与电阻关系 控制不变的量是:_、_。 现象:电阻_的这边的液柱上升较高。 结论:_ 电流 通电时间 较大 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。 复习回顾 实验2:研究电热与电流关系 控制不变的量是:_、_。 现象:电流_的这边的液柱上升较高。 结论:_ 电阻 通电时间 较大 在电阻相同、通电时间相同的情况下,电流越大,这个电阻产生的热量越多。 如图所示,若把电阻R2放到B容器中,探究的是电热与_的关系。 电阻R2的作用是_。 电阻 R2 B 分流 复习回顾 2.焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的_成正比,跟导体的_成正比,跟_成正比. 3.焦耳定律数学表达式为:_. 推导式为:_ 4.电功与电热的关系 电流的二次方 电阻 通电时间 Q = I R t Q=W=Pt=UIt = U2 R t = I2Rt (1)当电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W,即Q = W = UIt = I2Rt 。 (2)当电流通过某些用电器,如电扇工作时,消耗的电能没有全部转化为内能, , 即 电能 内能+机械能 W>Q热 复习回顾 探究新知 例题: 同为“220V 40W”的电灯、电扇、电烙铁都正常工作5min,它们产生的热量( ) A.一样多 B.电灯最多 C.电扇最多 D.电烙铁最多 D 探究新知 例题: 小市同学在科学课上表演了一个小魔术,用如图所示形状的金属片点燃火柴,他将此金属片接在学生电源上(如图所示),则将火柴放在哪个位置最容易被点燃( ) A.a点 B.b点 C.c点 D.都一样 C 探究新知 例题: 有两根金属电阻丝,电阻分别为5 和15 ,将它们串联后接在一个电源两端,它们的电压之比为_,在相同的时间内产生的热量之比为_; 如果将它们并联同一电源两极间,通过它们的电流之比为_,在相等的时间内产生的热量之比为_. 1:3 1:3 3:1 3:1 跟踪训练 1. 通过一条电阻丝的电流为1A时,产生的热量为Q,如果电流增大到3A,相同时间内产生的热量是 . 9Q 跟踪训练 2. 有一电炉正常工作时的电功率为P,当把电炉丝均匀拉长为原来的2倍后,再接入原来的电路中,电炉的功率为( ) A.等于P/4 B.等于2P C.等于P/2 D.等于P A 跟踪训练 3.用电热丝烧水,当电压为u时,时间t内可将水烧开。若电压降为原来的1/2,则同样烧开这些水所需的时间为( ) A、t/4 B. t/2 C. 2t D. 4t D 跟踪训练 4.当一个电阻的阻值为R时,将它接在电路中通电一段时间,产生的热量为Q。如果要使它产生的热量为2Q,下列办法中可行的是 ( ) A.将电压变为原来的2倍,通电时间变为原来的 1/2 B.将电阻变为原来的2倍,通电时间变为原来的 1/2 C.将电阻变为原来的1/2 ,通电时间变为原来的2倍 D.将电压变为原来的 1/2 ,电阻变为原来的2倍 A 探究新知 想一想:家用电器中,有些用电器在额定电压下,功率从大到小有高温挡、中温挡和低温挡,这些用电器是通过改变什么来实现高温挡、中温挡和低温挡的。 探究新知 多档位电热问题 类型一:串联 (1)电路图: (2)档位: ①高温档:S_,_接入电路;P高=_。 ②低温档:S_,_接入电路;P低=_。 闭合 只有R1 断开 R1和R2串联 探究新知 多档位电热问题 类型二:并联 (1)电路图: (2)档位: ①高温档:S_,_接入电路;P高=_。 ②低温档:S_,_接入电路;P低=_。 闭合 只有R1 断开 R1和R2并联 探究新知 多档位电热问题 类型三:串联+并联 (1)电路图: (2)档位: ①高温档:S1_S2接_,R1和R2_联;P高=_。 ②中温档:S1_S2接_,_接入电路;P中=_。 ③低温档:S1_S2接_,R1和R2_联;P低=_。 闭合 只有R1 断开 并 闭合 1 2 2 串 1.一台热水器有高温、中温、低温三挡,内部简化电路如图所示,R1和R2均为电热丝。R1=88 ,R2=22 。下列说法不正确的是( ) A.当闭合S1,并将S2拨至位置a时,热水器处于高温挡 B.当断开S1,并将S2拨至位置b时,热水器处于低温挡 C.热水器处于中温挡的功率为500W D.热水器以低温挡正常工作10min, 电热丝产生的热量为2.64 105J 跟踪训练 C 2.如图所示为电烤炉的简化电路图,小张查看说明书后得知:R1、R2均为电热丝,R1=44 ,R2=66 。当开关S1闭合,S2处于不同状态时,电烤炉处于不同挡位,忽略温度对电热丝电阻的影响。下列说法正确的是( ) A.闭合S1、S2时,电烤炉处于低温挡状态 B.电烤炉处于高温挡与低温挡状态时,R1两端的电压之比为5:2 C.电烤炉处于高温挡与低温挡状态时,电路在相同时间内所消耗的电能之比为3:2 D.电烤炉处于低温挡状态时, R1、R2所消耗的电功率之比为3:2 跟踪训练 B 3.如图是某家用电热器内部电路结构图,其中R1、R2为加热电阻丝(R1>R2)下列关于电阻丝的四种连接方式,可使电热器提供不同的发热功率,其中大小说法正确的是( ) A.甲的连接方式发热功率最小 B.乙的连接方式发热功率最小 C.丙的连接方式发热功率最大 D.丁的连接方式发热功率最小 跟踪训练 B 跟踪训练 4.如图甲是某家用多功能电炖锅,深受消费者认可和青睐。它有三段温控功能:高温炖、中温煮和低温熬,图乙是它的简化电路图,如表是该电炖锅的部分参数。求: (1)正常工作时中温挡1min内消耗的电能; (2)电阻R1的阻值; (3)低温挡的额定功率。 跟踪训练 5.适当足浴有利于身体健康。小綦家中有一个电热足浴盆,其部分铭牌信息如表所示,图甲为该电热足浴盆的工作电路,R1、R2均为电热丝,当开关S接a、b触点时,可以切换该电热浴足盆的工作挡位。求: (1)该电热足浴盆的额定加热电流为多大? (2)电热丝R1、R2的阻值各为多少? (3)在用电高峰,小綦关闭家中其它所有用电器,只让该电热足浴盆通电,使其处于加热状态工作了1.5min,如图乙所示的电能表转盘转动了50转,则该电热足浴盆加热的实际功率为多少? 跟踪训练 6.图甲是某款具有加热和保温双重功能的暖奶器的简化电路图,图乙是暖奶器某次工作时电流随时间变化的图象,已知c牛奶=4 103J/(kg• ),求: (1)电阻R2的阻值是多少? (2)加热过程中电路消耗的电能是多少? 如果暖奶器的加热效率为80%,这些电能 可将多少kg牛奶从18 加热到40 ? 跟踪训练 7.新型电饭锅采用“聪明火”技术,智能化地控制食物在不同时间段的温度,以得到最佳的营养和口感,其简化电路如图甲所示。R1和R2均为电热丝,开关S、S1都闭合时,电饭锅处于加热烧煮状态;开关S闭合、S1断开时,电饭锅处于保温焖饭状态。煮饭时,把电饭锅接入220 V的电路中,电饭锅工作的30 min内,电路中的总电流随时间变化的关系图像如图乙所示。求: (1)开关S和S1都闭合时,电饭锅的电功率; (2)电热丝R2的阻值; (3)这30 min内电饭锅产生的热量。 甲 乙 $$