第15章 三、第1课时 焦耳定律-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

触点 2,将滑动变阻器R1调到最大阻 值处,此时L2、R1、R2串联,调节滑动 变阻器R2 的阻值,使电压表的示数 为U额.② 将S1 拨向触点1,L2、R1、 R2依旧串联,此时电压表测量L2、R1 两端的总电压,示数记为U,则此时电 路中的电流I= UR1 R1 = U-U额 R1 ,小灯 泡的额定功率P额 =U额I=U额 × U-U额 R1 . 5. (1) B (2) 小灯泡断路 (3) 左 (4) 0.5 (5) 1.8 [解析](1) 已知 小灯泡的额定电压为2.5V,正常发 光时的电阻约为12Ω,则小灯泡正常 发光时的电流I'= UL RL =2.5V12Ω ≈ 0.21A;根据串联电路的电压规律结 合欧姆定律可知,此时滑动变阻器接 入电 路 的 阻 值 R滑 = U-UL I' = 6V-2.5V 0.21A ≈16.7Ω>10Ω ,所以滑 动变阻器应选用“20Ω 2A”规格,即 B.(2) 电路连接完成后,闭合开关,发 现电流表无示数,小灯泡不亮,说明电 路可能断路,电压表示数接近电源电 压,说明电压表与电源连通,则与电压 表并联的电路以外的电路是完好的, 则与电压表并联的电路断路了,即出 现该故障的原因是小灯泡断路. (3) 故障排除后重新连接电路,闭合 开关,移动滑片,电压表的示数如图乙 所示,电压表选用小量程,分度值为 0.1V,其示数为2.2V,小于小灯泡 的额定电压2.5V,为了测量小灯泡 的额定功率,应增大灯泡两端电压,根 据串联电路的电压规律,应减小滑动 变阻器两端电压,根据分压原理,应减 小滑动变阻器接入电路的阻值,故应 将滑动变阻器的滑片向左端移动. (4) 由图丙可知,当灯泡两端电压为 2.5V时,通过灯泡的额定电流为 0.2A,则小灯泡的额定功率PL= ULIL=2.5V×0.2A=0.5W. (5) 开关S、S1 闭合,S2 断开,滑动变 阻器滑片左边的电阻与灯泡串联,电 压表测滑动变阻器左边电阻的电压, 要使小灯泡正常发光,则灯泡两端的 电压为6V,根据串联电路的电压规 律可得:U滑=U'-U额=18V-6V= 12V;保持滑片位置不动,开关S、S2 闭合,S1 断开,滑动变阻器的全部电 阻R'与定值电阻R串联,电压表测量 滑动变阻器滑片左边电阻两端的电 压,此时电压表示数U左=8V;由于 滑动变阻器连入电路的电阻最大,为 了间接测出定值电阻R两端的电压, 所以需要测出滑动变阻器两端的电 压,故再将滑动变阻器的滑片移至最 右端,此时电压表示数为滑动变阻器 两端的电压,即U″=14V;滑动变阻 器的最大电阻R'与定值电阻R串联, 根据串联电路的电压规律可得,R 两 端的电压UR =U'-U″=18V- 14V=4V,由分压原理可得:RR左 = UR U左 ,所以滑动变阻器滑片左边电阻的 阻值R左= U左 UR ·R=8V4V×20Ω= 40Ω;故在步骤①中,灯泡的额定电流 I额= U滑 R左= 12V 40Ω=0.3A ,则小灯泡的 额定 功 率 P额 =U额I额 =6V× 0.3A=1.8W. 三、 电热器　电流的热效应 第1课时 焦耳定律 1. 电阻 热 热传递 2. 控制电流和通电时间相同 电阻 能 3. 44 6.6×105 小于 4. 电热毯 2560 [解析]三个用电 器的额定电压相等,额定功率差不多, 根据W=Pt可知相同时间内消耗的 电能差不多,电扇主要将电能转化为 机械能和内能,节能灯工作时将电能 大部分转化为光能,而电热毯属于纯 电阻用电器,主要将电能转化为内能, 电热毯产生的热量最多.电热毯的电 阻R=U 2 P= (220V)2 40W =1210Ω ,若该 用电器工作时的实际电压只有额定电 压的80%,实际电压U实=80%U= 80%×220V=176V,它在100s内产 生的热量Q= U实2 R t= (176V)2 1210Ω × 100s=2560J. 5. 120 [解析]根据电路图知,两个 电阻串联,电压表测量R2的电压,电 路中的电流I=I2= U2 R2 =4V20Ω= 0.2A,通电100s整个电路产生的热 量Q=W =UIt=6V×0.2A× 100s=120J. 6. 6 288 30 [解析]在如题图所 示的电路中,闭合开关后,R0 与 并联, 接在干路中, 接在R0所 在支路中,电源电压U=U0=I0R0= 0.3A×20Ω=6V,1min内电路消耗 的电能 W =UIt=6V×0.8A× 60s=288J,1min内电流通过电动机 产生的热量 Q=IM2RMt=(I- I0)2RMt=(0.8A-0.3A)2×2Ω× 60s=30J. 7. B [解析]AB和CD 段锡纸串联 在电路中,由于串联电路中的电流处 处相等,所以通过AB 和CD 段的电 流相等,故A错误;在材料和长度相 同时,导体的横截面积越小,电阻越 大,由图知,AB 段的横截面积小于 CD段的横截面积,所以AB 段的电 阻大于CD 段的电阻,根据Q=I2Rt 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 21 可知,在电流和通电时间一定时,AB 段产生的热量多,温度高,先着火,故 B正确,D错误;AB 段的电阻大于 CD段的电阻,根据串联电路的分压 原理可知,AB 段的电压大于CD 段 的电压,故C错误. 8. D [解析]由P=U 2 R 得,指示灯的 灯丝电阻RL= UL2 P = (0.5V)2 0.2W = 1.25Ω,故A不符合题意;由P=UI 得,通过指示灯的电流I= PUL = 0.2W 0.5V=0.4A ,电动机的发热功率 P热=I2R=(0.4A)2×0.5Ω= 0.08W,故B不符合题意;指示灯正 常发光时,电动机两端电压U电=U- UL=4.5V-0.5V=4V,额定功率 P电=U电I=4V×0.4A=1.6W,故 C不符合题意;电路的总功率P总= UI=4.5V×0.4A=1.8W,故D符 合题意. 9. 电阻 时间 ③ 250 [解析]如 题图所示的装置中,甲、乙、丙三个相 同的容器内均装有质量相等的煤油, 由Q吸=cm(t-t0)知,可根据初、末 温度的变化判断煤油吸热的多少,进 而得到电阻丝产生热量的多少,开关 S接a,电阻丝R1 单独产生热量,电 阻大小不变,调节滑动变阻器滑片P, 使电流表的示数为1A,改变通电时 间,完成①②两次实验,比较序号① ②,通电时间越长,煤油升高的温度越 多,可得结论:当通过导体的电流和导 体的电阻相等时,导体产生的热量与 通电时间有关;根据控制变量法可知, 探究导体产生的热量与电流大小的关 系,应控制导体电阻和通电时间相同, 电流不同,由题意可知R1=R2<R3, 结合题表中数据可知,应比较序号② 和③两次实验;由题表中数据可得,实 验中,电阻 R2 产生的热量 Q = I22R2t=(0.5A)2×5Ω×200s= 250J. 10. 温度计示数的变化 < > > [解析]在图甲所示的装置中,不计热 量损失,Q放=Q吸=cmΔt,c、m 相同 时,Q放 与Δt成正比,可以通过比较 Δt来比较Q放.在图乙所示的电路中, 将S置于1,R0与R1串联,R0<R1, I0=I1,根据Q=I2Rt可知,通电 1min,Q0<Q1,则t1<t2;设电源电 压为U,则P1= U R0+R1 2 ×R1= U 5Ω+10Ω 2 ×10Ω=2U 2 45Ω ①. 断 开S,待煤油温度降到初温,将S置于 2,R0 与R2 串联,通电1min,因为 R0+R2>R0+R1,所以I0'<I0,根 据Q=I2Rt可知,Q0>Q0',则t1> t3;P2 = U R0+R2 2 × R2 = U 5Ω+15Ω 2 ×15Ω=3U 2 80Ω ②. 由 ① ② 可得 P1 P2 =2U 2 45Ω× 80Ω 3U2= 32 27>1 ,即 P1>P2. 11. B [解析]闭合开关S,断开开关 S1、S2,灯泡和滑动变阻器串联接入电 路,电流表测通过电路的电流,电压表 测灯泡两端的电压,在确保电路各元 件安全的情况下,滑动变阻器接入电 路的最小阻值为R2',当滑动变阻器 的滑片移至中点时,滑动变阻器接入 电路的电阻为1 2×20Ω=10Ω ,电流 表示数为0.3A,根据欧姆定律可得 滑动变阻器两端的电压U2=IR2= 0.3A×10Ω=3V;灯泡的电阻RL= UL2 PL = (2.5V)2 1.25W =5Ω ,此时灯泡两端 的电压UL'=IRL=0.3A×5Ω= 1.5V,串联电路总电压等于各部分电 压之和,则电源电压U=UL'+U2= 1.5V+3V=4.5V,故①错误;灯泡 正常发光时的电流IL= PL UL =1.25W2.5V= 0.5A,电流表量程为0~0.6A,串联 电路各处电流相等,所以通过电路的 最大电流为0.5A,根据欧姆定律可 得电路最小总电阻R=UIL= 4.5V 0.5A= 9Ω,串联电路总电阻等于各部分电阻 之和,则滑动变阻器接入电路的最小 阻值R2'=R-RL=9Ω-5Ω=4Ω, 故②正确;闭合开关S、S1、S2,两电阻 并联接入电路,电流表测干路电流,根 据电流表的量程可知通过干路的最大 电流为0.6A,并联电路各支路两端 电压相等,根据欧姆定律可得通过定 值电阻的电流I1= U R1 =4.5V15Ω = 0.3A,并联电路干路电流等于各支路 电流之和,通过滑动变阻器的最大电 流I2=I'-I1=0.6A-0.3A=0.3A, 滑动变阻器在电路中消耗的最大功率 P=UI2=4.5V×0.3A=1.35W,故 ③正确;定值电阻R1 在10s内产生 的热量 Q=W =UI1t=4.5V× 0.3A×10s=13.5J,故④错误. 第2课时 焦耳定律的应用 1. 热效应 电扇 2. (1) 加热 (2) 44 2376 (3) 2.4×104 3. C 4. A 5. C 6. 121 1.2×104 [解析]电路的工 作状态有三种,分别是R1单独接入、 R1、R2并联接入、R2 单独接入,那么 若想要有三个挡位,则需要R1、R2的 阻值不同,R1=242Ω,则R2 应选阻 值为121Ω的电热丝;开关接触“1” “2”两个触点时,只有R1 单独接入, 通电1min,电流产生的热量Q= 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 31 18 三、 电热器　电流的热效应 第1课时 焦耳定律 ▶ “答案与解析”见P12 1. (2024·盐城)芯片体积小,元件密集.当芯片 中有电流通过时,由于芯片元件有 , 不可避免地会产生热量,这种现象称为电流 的 效应.为了不影响芯片的性能,通 常让散热部件与芯片紧密结合,来降低芯片 的温度,这是通过 的方式来改变芯 片内能. 2. 如图所示为小明“探究影响电流热效应的因 素”的实验装置,在甲、乙两烧瓶中装入质量 和初温均相同的煤油,R1、R2采用如图所示 连接方式的目的是 . 闭合开关一段时间后,乙瓶中温度计的示数较 高,由此说明通电导体产生的热量与 有关.小华用相同装置(煤油的质量也相等) 同时进行实验,细心的小红看到小明和小华 两组电阻丝阻值相等的烧瓶中,小华这一组 的煤油升温比小明的快,比较发现:小华的滑 动变阻器接入电路的阻值较小.根据这一现 象,小红 (能/不能)初步判断出通电 导体产生的热量与通过导体的电流有关. (第2题) 3. 额定电压为220V的家用电暖器正 常工作时,通过内部电热丝的电流 为5A,则电热丝正常工作时的电阻 为 Ω,工作10min产生的热量为 J.电热丝通电后变得很烫,而连接 的导线却不怎么热,这是由于导线的电阻远 (大于/小于)电热丝的电阻. 4. (2023·益阳)有三个用电器,一个是标有 “220V 60W”字样的电扇,一个是标有 “220V 40W”字样的电热毯,另一个是标 有“220V 45W”字样的LED节能灯,都正 常工作相同的时间,产生热量最多的用电器是 ,若该用电器工作时的实际电压只有 额定电压的80%,则它在100s内产生的热量 为 J(不考虑温度对其电阻的影响). (第5题) 5. (2024·安徽)如图所示,电源 两端的电压为6V,电阻R2= 20Ω.闭合开关S,电压表的示 数为4V,则通电100s整个电 路产生的热量为 J. 6. 如图所示的电路中,定值电阻R0 的阻值为 20Ω,电动机的线圈电阻为2Ω.闭合开关,电 流表A1、A2的示数分别为0.8A、0.3A.该 电路的电源电压为 V,1min内电路 消耗的电能为 J,1min内电流通过 电动机产生的热量为 J. (第6题) (第7题) 7. (2023·湘潭)取口香糖锡纸,剪成如图甲所 示的形状,其中AB和CD 段等长.戴好防护 手套,将锡纸条(带锡的一面)两端连接电池 正、负极,如图乙所示,发现锡纸条很快开始 冒烟、着火.下列分析中,正确的是 ( ) A. 通过AB和CD段的电流不相等 B. 正常情况下,AB段会先着火 C. AB和CD段的电压相等 D. AB和CD段的电阻相等 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 知 识 讲 解 19 (第8题) 8. (2024·临沂)有一款能自动变 形、万向行走的坦克玩具,其简 化电路如图所示.该玩具的电 源电压为4.5V,闭合开关后, “0.5V 0.2W”的指示灯正常发光,线圈电 阻为0.5Ω的电动机正常工作,则 ( ) A. 指示灯的灯丝电阻为0.8Ω 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 9. (2024·无锡)用如图所示的装置探究影响电 流热效应的因素.甲、乙、丙三个相同的容器 内均装有质量相等的煤油,电阻丝R1、R2、 R3浸没在煤油中,其中R1=R2=5Ω、R3= 10Ω.闭合开关前,记录下煤油的初温t0,开 关S接a、调节滑动变阻器滑片P,使电流表 的示数为1A,记录下第100s和第200s时 甲容器中煤油的末温t;开关S接b,调节滑 片P,使电流表的示数为0.5A,记录下第 200s时乙、丙容器中煤油的末温t,断开开 关,结果见下表,比较序号①②可得:当通过导 体的电流和导体的 相等时,导体产生 的热量与通电 有关.比较序号②和 可知导体产生的热量与电流大小有 关.实验中,电阻R2产生的热量为 J. (第9题) 序 号 电 阻 I/A 时间/s t0/℃ t/℃ ① R1 1 100 20 34 ② R1 1 200 20 48 ③ R2 0.5 200 20 27 ④ R3 0.5 200 20 34 10. 如图甲所示,将阻值为R0=5Ω、R1=10Ω、 R2=15Ω的3段电阻丝分别浸没在质量和 初温均相同的煤油中,可以通过比较 来比较电阻丝产生热量的 多少.按图乙来连接电路,将S置于1,通电 1min,A、B两温度计的示数分别升高t1和 t2,R1 的 功 率 为 P1,则 t1 (>/=/<)t2.断开S,待煤油温度降到初 温,将S置于2,通电1min,温度计A 的示 数升高t3,R2的功率为P2,则t1 (>/=/<)t3,P1 (>/=/<)P2. (第10题) 11. (2023·泰安)如图所示的电路中, 电源电压U 恒定,灯泡L上标有 “2.5V 1.25W”字样(忽略温度 对灯丝电阻的影响),定值电阻R1的阻值为 15Ω,滑动变阻器 R2 的规格为“20Ω 1A”,电流表的量程为0~0.6A,电压表的 量程为0~3V.闭合开关S,断开开关S1、 S2,在确保电路各元件安全的情况下,滑动 变阻器接入电路的最小阻值为R2',当滑动 变阻器的滑片移至中点时,电流表示数为 0.3A;闭合开关S、S1、S2,在确保电路各元 件安全的情况下,滑动变阻器在电路中消耗 的最大功率为P,定值电阻R1在10s内产 生的热量为Q.下列说法中,正确的有( ) ① U=6V ② R2'=4Ω ③ P=1.35W ④ Q=27J (第11题) A. ①④ B. ②③ C. ①③ D. ②③④ 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十五章　电功和电热