第15章 第9课时 焦耳定律的应用-【课时提优计划作业本】2024-2025学年九年级物理下册（苏科版）

根据Q=尺可得，Q,=4Q=4X1.5X10J=6×10万 W=P售t=2000W×5×608=6×10°】.(4)电热水壶在加 U(198V)2 14.(1)B②在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长， 热时的实际功率P一R =1620W. 24.2n 电流通过电阻产生的热量越多③左在通电时间和电阻大 P量_33W」 U(220V)2 小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多①实验 17.41==220V0.15A(2)R:-P=10w 中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的 U2(220V) 热量的多少，无法精确测量出热量(2)在通电时间和电流大 4840,Ra*=P经=50W -=968n,Rx=Rn大一R:= 小相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多解析： 9680-4840=4840(3)W=Q=c水m△=4.2× (1)滑动变阻器有保护电路的作用，开关闭合前，滑动变阻器 103J/(kg·℃)×1kg×(50℃-20℃)=1.26×10°J,t= 的滑片P应置于B端，使滑动变阻器接人电路的电阻最大. ②在①、②两次实验中，电阻和电流大小均相同，通电时间不 w1.26×10」-1.26×103s解析：1)开关接2，R1R P 100W 同，②实验中电流通过电阻产生的热量多，可得出结论：在电 流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生 市联：电热毯在“恒温挡时，电路的电流1一一易Y 的热量越多.③实验③中电流表示数变大，根据欧姆定律可 0.15A,(2)由题图可知，当开关接1，滑片在最右端时，电路为 知，电路中的总电阻变小，则滑动变阻器接人电路中的电阻变 R:的简单电路，此时电热毯处于“调温”挡且功率最大，则 小，故应向左移动滑片，②、③两次实验中，电阻大小和通电时 U(220V)2 间均相同，③实验中电流通过电阻产生的热量多，可得出结 R:一P秀=100W=4840:当开关接1，滑片在最左端时， 论：在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻 可变电阻R接人电路的电阻最大，R与R,串联，此时电热毯 产生的热量越多.④实验只能得到定性结论，主要原因是实验 U(220V)2 中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的 处于“调温"挡且功率最小，R大=P屋=50W =9680,所 热量的多少，无法精确测量出热量.(2)由题图乙可知，R,与 以可变电阻R的最大阻值R大=Ra大一R:=968Q一484Q= R:串联，故通过R:、R:的电流大小相同，通电时间相同，且 4840.(3)水吸收的热量Q=c东m△t=4.2× R1=10D,R:=16Q,R,>R:,因为R2所在烧瓶中的温度计 103J/(kg·℃)×1kg×(50℃-20℃)=1.26×10J,因为 示数升高较多，故可得出结论：在通电时间和电流大小相同 不计热损失，所以消耗的电能W=Q=1.26×10°】，电热毯内 时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。 水的温度由20℃升高到50℃所用的时间：一P装 U 220V 15.I)1+=R,+R=1000+55a1.4A(2)P夫 1.26×101=1.26×1028 100W U_220YD=880W(3)Qg=Qk=W=P大1=880W 550 第9课时焦耳定律的应用 X1008=8.8X10J,4M=Qg= 8.8×10J 知识导引 cm2.5×103J/(kg·℃)×1kg =35.2℃解析：(1)由题图可知，滑动变阻器R。与加热的 L.机械能内能U:I产R:UI一I产R: UI-IR× 电阻丝R,串联，当滑动变阻器接人电路的阻值最大时，电路 100%2.R1R2Rg;R1 U 220V 中电流最小，电路中的最小电流I小一R。+R,一1000+55D 课堂作业 L.3643204320解析：由题意可知，导体的电阻R= ≈1,4A,(2)当滑动变阻器接人电路的阻值为零时，电路中的 18n,通过导体的电流I=2A,则该导体两端的电压U=IR= U(220V 电流最大，电阻丝的加热功米最大，为P大一尽，一550 2A×18n=36V,通电1min产生的热量Q=IR:= (2A)2×18D×1×60s=4320J,即消耗的电能为4320J. 880W.(3)在最大加热功率下，加热1008电阻丝产生的热量 2.1211.2×10解析：开关接“1”“2”两个触点时，只有R Qw=W=Pxt=880W×100s=8.8X10°J,不考感热量损 接入电路中：开关接“2”“3”两个触点时，R1、R:并联：开关接 失，牛奶吸收的热量Q量=8.8×10J,牛奶升高的温度△：= “3”“4”两个触点时，只有R,接人电路中，若想要有3种挡位 Q腿 8.8×10J cm2.5×103J/(kg·℃)×1kg =35.2℃. 则R1、R:的阻值必须不同，R1=242Q,则R:应该选取阻值 为121n的电热丝：开关接触“1”“2”两个触点时，只有R,接 U2(220V)2 16.(1)R=P P -2000W=24.20（2)1gm= 人电路中，通电1min电流产生的热量Q=号： 220V=0.1A(3)Q=W=Pt=2000W×5×608=6× 22W (220V)2 242n×608=1.2X10*J. _U_(198V) 10J(4④0P*=R=24.20 =1620W解析：(1)该电水 3.380020094.7%解析：电动机正常工作1s消耗的电 U(220V)2 能W电=Ut=380V×10A×18=3800J,产生的热量Q= 壶在额定电压下加热时的电阻R=P。-2000W IR:=(10A)产×2n×1s=200J由电能转化成的机械能 24.2Q.(2)在额定电压下保温时通过电热水壶的电流1，题= Wm=W南一Q=3800J一200J=3600J,电动机的效率7 P起=22W」 U一220V=0.1A(3)加热时电热水壶产生的热量Q= 0×10o%-88 ×100%≈94.7%。 课时提优计划作业本·物理·九年级下册(SK版) .16- 4.电阻大增大电源电压Q=R:(焦耳定律)解析：铅 U220V 笔芯的主要成分是石墨（导体），铅笔尖的横靓面积较小，则接 测电路中的电流，电路中的总电阻Ra=7一01A22000, 触处的电阻较大，由焦耳定律可知，在电流和通电时间相同 R的阻值R=R。-R。=2200n-44n=2156n.(2)当开关 时，铅笔尖接触处产生的热量较多，温度较高，会出现明亮的 S置于“1”挡时，电饭锅的功率P,=UT'=220V×0.1A= 电火花：若想让电火花更亮些，可以增大电源电压，从而增大 22W:当开关S置于“2”挡时，电饭锅的功率P:=I=220V× 电流，在电阻和通电时间一定时，产生更多的热量，使电火花 5A=1100W.(3)水吸收的热量Q联=c本m△=4.2× 更亮。 103J/(kg·℃)×1.25kg×(100℃-12℃)=4.62×103J, W Q 电饭钢烧煮8min消耗的电能W=P:t=1100W×8×608= 5.455解析：根据Q=W=U业可得，1== 2.64×10J 5.28×10J,电饭锅的效率7-0×100%=463X10 220V×5×60s 4A:电热器的阻值R一了4A U220V 5.28×10°J =55n 100%=87.5%. 6.D解析：根据Q=IR1可知，电阻越大，电流未知，无法 课后作业 判断相同时间内产生热量的多少，A错误：根据Q-名：可 U 9.1:22:1解析：由题图甲和欧姆定律可知，R:= 知，电阻越大，电压未知，无法判断相同时间内产生热量的多6V U212V 少，B错误：Q=UI:是焦耳定律的导出式，说明电热在数值上 0.6A-100,R:=7,0.6A=200.由题图乙可知，闭合开 等于电压、电流和时间的桑积，焦耳定律的定义式为Q=关S,断开开关S、S时，两个电阻串联，根据串联电路分压 IRt,说明相同时间内电流产生的热量与电阻有关，C错误；根 原理可知，电阻R,、R,两端的电压之比等于电阻之比，即 据Q=产可知，当电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的 U1U2=R,R:=1·2:当断开开关S,闭合开关S,S时， 热量越多，D正确 两个电阻并联，根据Q=W一受和并联电路电压的规神可 的定义式是Q=I广产R,导出式有Q=R和知，经过一段时间，电流通过电阻R,R, Q=Ut.判断电热的多少，一是要判断是否是纯电阻电路，决 Q2=R2￥R1=2：1. 定导出式是否可用，如果是非纯电阻电路，只能用Q=IR:, 10.6.?2×107解析：水的初温为20℃，1标准大气压下 如果是纯电阻电路，Q=严R:,Q=U1和Q=尺都适用：二 水的沸点为100℃，则水吸收的热量Q餐=c本m△1=4.2× 103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J:由电 U 是要找出U不变还是I不变，如果U不变，用Q一 R,如果1 热水壶的效率？-9号×100%-9器×10%可得，将这壶水 不变，用Q=IR. 烧开需要的时间1= Q题_6.72X10J 7.C解析：由Q=严R:可知，电阻不变，将电流减为原来的 7P80%X2000w=420s=7min. 一半，单位时间内产生的热量减为原来的四分之一，A不符合 11,260解析：由题图可知，警灯与电动机串联，根据申联 电路的电流特点可知，通过警灯的电流与通过线圈的电流相 题意；由Q-?可知，电压不变，电阻增为原来的四倍，单位 等，即1每=I漏=1A,警灯两增的电压U如=I知R如=1A× 时间内产生的热量减为原来的四分之一，B不符合题意，由2Q=2V:2m山内电动机线圈产生的热量Q=I围R题t= Q= (1A)2×0.50×2×608=60J. R 可知，电压和电阻均减为原来的一半，单位时间内产 _=0.5vD 生的热量诚为原来的一半，C符合题意：由Q=只可知，电图 12.D解析：指示灯的灯丝电阻R1=P=0.2W 1,25Ω，A错误；由题图乙可知，电动机和指示灯串联，电路中 不变，电压减为原来的一半，单位时间内产生的热量减为原来 P0.2W 的四分之一，D不符合题意. 的电流1一-0.5V=0.4A,电动机的发热功率P一 U220V 8(0R=号=20A=44nRa=701A22000, I2RM=(0.4A)°×0.5Ω=0.08W,B错误：根据串联电路的 电压特点可知，电动机两端的电压UM■U一U每■4.5V R=R#-R。=2200n-44n=2156n(2)P,=UT'= 0.5V=4V,电动机的额定功率PM=UMI=4V×0.4A= 220V×0.1A=22WP,=UI=220V×5A=1100W 1,6W,C错误：电路的总功率P=UI=4.5V×0.4A= (3)Q0=c*m△=4.2×10J/(kg·℃)×1.25kgX(100℃ 1.8W,D正确. 12℃)=4.62×10°J,W=P,t=1100W×8×60s=5.8× 13.B解析：R,与R,并联时，根据并联电路的特点和Q= 101,-0×10K-台8×8×10%-87.5⅓解 U R可知，在电压和通电时间相同的情况下，电阻越小，产生 析：(1)由题图可知，当开关S置于“2”挡时，电路为R。的简单 的热量越多，因为R:>R:,所以Qm<Q2R:与R:串联时， U 电路，电流表测电路中的电流，电阻R,的阻值R,■了一 根据串联电路的特点和Q=严R:可知，在电流和通电时间相 同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，因为R1>R。,所以 220V 5A=40:当开关S置于“1"挡时，R:与R,串联，电流表 U Qm>Q:通过甲容器中R,的电流=尽，通过丙容器中 课时提优计划作业本·物理·九年级下册(SK版) .17. U R,的电流1'R,十R>1',由Q=产可知，Q年> _'-220y=55n.(315min内R,产生的热量Q,= R:-T-4A Q因，所以这四个容器中电阻产生的热量按从低到高的顺序排 W,-U11t=220V×6A×15×60s=1.188×10J 列是QT<Q网<Q甲<Qz,四个容器中的水温按从低到高的 18.(1)Qm=c本m△=4.2×103J/(kg·℃)X2kg×(100℃ 顺序排列是丁、丙、甲、乙. 30℃)=5.88X103JW=P年t=500W×20×608=6× 14.B解析：白炽灯、电饭锅和取暖器在工作时都主要是把 电能转化为内能，当导体的电阻为零时，它们就不会发热，即 _Q=×10%_5.8X10J×100%=98%(2)由 103J,7=w 6×103J 不能工作：电动机主要是把电能转化为机槭能，故导体电阻越 题意可知，R,、R,为阻值相同的电热丝，设R:=R:=R,按甲 小，它产生的热量就越少，即电能的利用率就越大，对电动机 方式连接时，电路处于断路状态，P=0:按乙方式连接时， 工作就越有利. 15.D解析：选项A,B中开关S闭合、S2断开时，只有R RR:申联，Pz一2R按丙方式连接时，只有R工作，Pm= U 接人电路，电路功率卫-尽，SS,都闭合时，R、R,并联， U户，U序2U月 按丁方式连接时，R,R:并联，P,一尺+尺=尺，由以 U2,U2 电路功率P=+R,P,<PA,B符合要求：选项C中开 上分析可知，电热水壶高温挡的额定功率P=2P中=2×500W U 三1000W(3)电热水壶的实际功率P,-?=0,09kW少 关S,闭合、S断开时，R,R,申联，电路功率P一R,十R 0.1h =0.9k=900W<1000W,故此时电热水壶没有正常工作 S、S都闭合时，R:被短路，只有R,接人电路，电路功率 解析：(1)1标准大气压下水的沸点为100℃，则水吸收的热 P=g,P,<P,C符合要求，选项D中S闭合、S.断开时， 量Q题=c*m△1=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃ U U 30℃)=5,8×10J:曲P=?可得，电热水室清耗的电能 R、R,并联，电路功率P一R十RSS,都闭合时，电源 W=P中t=500W×20×60s=6×10°J,电热水壶的效率7= 短路，D不符合要求. 16.B解析：由题图可知，当S闭合时，R,被短路，电路中的 X100%=5.80×100%=98%.(2)(3)见答案， 6×105J 总电阻最小，由P一只可知，此时电路总功率最大，处于加热 第10课时家庭电路的组成 知识导引 状态：当S断开时，R:、R2串联，电路中的总电阻最大，由P= 1.进户线电能表熔断器并火零2202.并零 尺可知，此时电路总功率最小，处于保温状态，A正确：加热状态 火地3。火线和零线高电阻笔尖金属电极笔尾金 U U【= 属电极火零 下的电流L如%一尺，保温状态下的电流I#一R,十R' 课堂作业 U 1.B解析：在家庭电路中，各元器件安装的先后次序一般为 R2R1+R210+111 1=了，B错误：电路处于保温状态 进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器等， U 2.D解析：三线插头最上而插脚是用来接地的，确保用电器 R1+R2 外壳先接地，所以比其他两个插脚要长，A、B错误，D正确，右 P1IR R110 时，分一R:尺宁，C正确：由于电源电压不变，加热 插孔L是用来接火线的，C错误. 3.D解析：使用测电笔时，手不能接触笔尖金属电极，应接 状态和保温状态下电路的功率之比。=典=一 触笔尾金属电极，A、B错误；在使用测电笔接火线时，测电笔 中的高电阻和人串联在火线和大地之间，此时测电笔的高电 只则PaP-片×11o0W-10W,D正确 1 阻分担的电压很大，人体分担的电压很小，通过人体的电流很 17.(1)Ps=U1:-220V×6A=1320W(2)1:=1-11= 小，氖管发光，不会发生触电事故，若用铁丝代替高电阻，则 0A6A=4A.R,=-0X=5n（8Q,=W: 220V的电压几乎全部加在人体上，会发生触电事故，因此不 能用铁丝代替测电笔中的高电阻，C错误，D正确. U11t=220V×6A×15×608=1.188×10J解析：(1)由 4.(1)b,c、d(2)a,b、c,d解析：(1)若开关闭合后电灯正 常发光，用测电笔分别接触a、b、c、d四点时，与火线相连的 题图甲可知，闭合开关S时，电路是R,的简单电路，电路中的 b、c,d三点能使测电笔发光.(2)若进户线的零线发生断路， 电流最小，由P=UⅡ可知，电路的功率最小，处于低温挡，当S 和S闭合时，两个电阻并联，电路中的电流最大，电路的功率 a,b、c、d都与火线相连，都会使氛管发光. 5a知圈所茶201-号-0 U 最大，处于高温挡：由题图乙可知，高温挡时的电流是6A,电 =5A②R= 烤箱在低温挡工作时的功率P=U1,=220V×6A= 220V W2.2kW·h 1320W,(2)由题图乙可知，高温挡时，通过R,的电流是 5A=40③1=P=1100X10kw=2h(（3)电吹风 6A,电路的总电流是10A,由并联电路的特点可知，通过R: 的电流I2=I一I1=10A一6A=4A,电热丝R:的阻值 的氧定电流一吕-Y4A电吹风和电暖器并联。 课时提优计划作业本·物理·九年级下册(SK版) 18-第十五章电功和电热 第9课时 焦耳定律的应用 知识导引 1.电动机工作时，将电能转化为 和 ,若电动机两端电压为U,通过电动机的 电流为I,电动机线圈的电阻为R,则在时间t内，电流对电动机做的功W= ,电 动机产生的热量Q= ,电动机输出的机械功W机一 ,电动机工 作时的效率刀= 2.在由电阻R1、R2组成的串联电路中，在相同时间内电流通过R1,R2所产生的热量Q1、Q 与R1、R2之间的关系是Q1·Q2= ;在由电阻R1、R2组成的并联电路中，在相同 时间内电流通过R1、R2所产生的热量Q'1、Q'2与R1、R2之间的关系是Q'1Q'2= 课堂作业 1.已知某导体的阻值为18n,通过它的电流为2A,则它两端的电压是 V,通电 1min消耗的电能是 J,产生的热量是 J. 2.(2024·成都)小张想设计一个有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电 加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V,R1、R2是电热丝，开关 S接触相邻的两个触点.她准备了三根电热丝，R,=242Ω，另外两根电 0220V 热丝的阻值分别是121D和2422，R2该选取阻值为 2的电热丝.开关S接“1” “2”两个触点时，通电1min电流产生的热量是 J 3.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V,线圈电阻为2，通过线圈的电流为 10A.这台电动机正常工作1s消耗的电能为 J,线圈内产生的热量为 J, 该电动机的效率为 (百分号前保留1位小数) 4.(2023·扬州)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9V的电源，接 触处出现了明亮的电火花，这是因为铅笔尖接触处的 若让电火花更亮些，方法是 ,原理是 5.一个电热器接在家庭电路中，正常工作5min产生的热量为2.64×105J,则通过该电热 器的电流是 A,电热器正常工作时的电阻是 0. 6.关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是 A.根据Q=IRt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多 2 B,根据Q=R可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少 33 课时提优计划作业本物理九年级下册(SK版))》 C.根据Q=U1可知，相同时间内电流产生的热量与电阻无关 D.根据Q=I2R1可知，当电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多 7.要使电热器在单位时间内产生的热量减为原来的一半，则下列措施可行的是 () A,电阻不变，通过它的电流减为原来的一半 B.电压不变，电阻增为原来的四倍 C.电压和电阻均减为原来的一半 D.电阻不变，电压减为原来的一半 8.某型号的电饭锅有两挡：“1”挡是焖饭、保温，“2”挡是高温烧煮.其电路原理图如图所示。 (1)当开关S先后置于“1”挡和“2”挡时，串联在电路中的电流表示数分别为0.1A和5A, 求电阻R。和R的阻值 (2)当开关S先后置于“1”挡和“2”挡时，求电饭锅的功率。 (3)将质量为1.25kg、温度为12℃的水烧开(1标准大气压下)，电饭锅烧煮时间为 8min,求此电饭锅的效率.[c*=4.2×103J/(kg·℃)] A 课后作业 9.两个电阻的电流随电压变化的关系图像如图甲所示，将它们连接在如图乙所示的电路中. 当闭合开关S,断开开关S、S时，电阻R1、R:两端的电压之比为 :当断开开关 S,闭合开关S、S时，经过一段时间，电流通过电阻R1、R:产生的热量之比为 A 0.6 0.3 ■■■■ 12 UN 甲 乙 10.(2024·宜宾)电热水壶内装有质量为2kg、温度为20℃的水，加热至沸腾时水吸收的 热量为 J:电热水壶的额定功率为2000W,正常工作时，80%的热量被壶内的 水吸收，将这壶水烧开需要的时间是 min.[水的比热容c水=4.2 103J/(kg·℃)，当地气压为1标准大气压] 34 第十五章电功和电热 11.某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图所示，阻值为2Ω的警灯与 ☒① 线圈电阻为0.52的电动机串联.当玩具警车正常匀速行驶时，通过电 动机线圈的电流为1A,则警灯两端的电压是 V;2min内电 动机线圈产生的热量是 J 12.(2024·临沂)图甲是一款能自动变形、万向行走的坦克玩具，其简化电路如图乙所示. 该玩具的电源电压为4.5V,闭合开关后，规格为“0.5V0.2W”的指示灯正常发光， 线圈电阻为0.52的电动机正常工作，则 () A.指示灯的灯丝电阻为0,82 B.电动机的发热功率为1.6W C.电动机的额定功率为0.08W D.电路的总功率为1.8W 10V 10V R 肉 (第12题) (第13题) 13.如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，先后将两个电阻丝 R:和R2以并联和串联的方式分别放入甲、乙、丙、丁容器中，其中R1>R2.若通电时间 相同，则这四个容器中的水温按从低到高的顺序排列是 () A.甲、乙、丙、丁B.丁、丙、甲、乙 C.丙、丁、乙、甲 D.甲、乙、丁、丙 14.当温度降到很低时，某些金属的电阻会突然消失，这种现象称为超导现象.假如所有导 体都没有了电阻，当给用电器通电时，下列说法正确的是 () A.白炽灯仍然能发光 B.电动机仍然能转动 C.电饭锅仍然能煮饭 D.取暖器仍然可以发热 15.饮水机、电饭煲等家用电器都具有保温和加热功能，同学们设计了模拟电路.当S闭 合、S2断开时，电路处于保温状态：当S、S2都闭合时，电路处于加热状态.下图中不符 合上述要求的是 () A B C D 16.如图所示为电饭锅的电路示意图，R1和R2为两个发热电阻丝，S为温控开关，A、B两 点接在家庭电路中，R,·R2=10:1,加热状态下电路的功率为1100W,则下列说法错 误的是 ( ) A.S闭合时，电饭锅处于加热状态 R B.在加热状态和保温状态下通过电阻R2的电流之比为11：10 C.保温状态下R,的功率与R2的功率之比为10：1 220V R D.保温状态下电路的功率为100W 35 课时提优计划作业本物理九年级下册(SK版)) 17.如图甲所示为某电烤箱的内部简化电路图，S,为自动控制开关，R1和R2均为电热丝， 图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像， (1)求电烤箱在低温挡工作时的功率， (2)求电热丝R2的阻值. (3)求15min内电流通过R,产生的热量. A 10 222 R 51015min 18.图1是某家用电热水壶内部的电路简化图，其中R,、R2为阻值相同的电热丝，有甲、 乙、丙、丁四种不同的连接方式（如图2所示）.该电热水壶加热时有高温、中温、低温三 挡，中温挡的额定功率为500W. 220V 甲 图1 图2 (1)电热水壶调至中温挡正常加热，将质量为2kg、温度为30℃的水烧开(1标准大气压 下)需要20min,求水所吸收的热量及电热水壶的效率.[c*=4.2×103J/(kg·℃)] (2)求电热水壶高温挡的额定功率。 (3)若某次电热水壶用高温挡加热0.1h,耗电0.09kW·h,通过计算判断此时电热水 壶是否正常工作。 36)