第15章 三、第2课时 焦耳定律的应用-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

20 第2课时 焦耳定律的应用 ▶ “答案与解析”见P13 1. 电热器是利用电流的 来工作的;在 电饭锅、电熨斗、电扇中,不属于电热器的是 . 2. 某型号电饭锅有加热和保温两挡,电路如图 所示.在220V 电压下,其加热挡功率为 1100W,保温挡功率为20W. (第2题) (1) 闭合开关S1、S2,处于 挡. (2) 电阻丝R1的阻值为 Ω,R2的阻 值为 Ω. (3) 处于保温状态的电饭锅,在20min内产 生的热量为 J. 3. (2024·达州)如图所示为某品牌电热毯内部 电路的简化图,该电热毯具有高低两挡加热 功能,下列说法中,正确的是 ( ) A. 只闭合开关S1时,电路处于高温挡 B. 只闭合开关S2时,电路处于低温挡 C. 同时闭合开关S1、S2时,电路处于高温挡 D. 同时闭合开关S1、S2时,电路处于低温挡 (第3题) (第4题) 4. 如图所示为某小组设计的多挡位电热器电 路,U不变,R1、R2 为电阻丝且R1>R2,电 热器功率最大时开关状态为 ( ) A. S1闭合,S2接a B. S1闭合,S2接b C. S1断开,S2接a D. S1断开,S2接b 5. 下列各种方法和措施中,不是为了防止电热 危害的为 ( ) A. 电脑机箱中安有风扇 B. 炎热的夏天,连续长时间工作的电视机要 停用一会儿 C. 天气潮湿时,长期不用的电器隔一段时间 要通一次电 D. 电视机的后盖上有许多散热孔 6. (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,R1= 242Ω,另外两根电热丝的阻值分别是121Ω 和242Ω,R2应选阻值为 Ω的电热 丝.开关S接触“1”“2”两个触点时,通电 1min,电流产生的热量是 J. (第6题) (第7题) 7. 家用电吹风的简化电路如图所示,主要技术 参数如表所示.该电吹风正常工作时,电热丝 的阻值是 Ω,正常工作吹热风 5min,电热丝产生的热量是 J. 热风温度 50~75℃ 额定功率 吹热风时:1000W 吹冷风时:120W 额定电压 220V 质 量 0.5kg 8. 如图所示为某家用电热器内部电路结构示意 图,其中R1、R2为加热电阻丝(R1>R2).下 列电阻丝的四种连接方式中,电热器提供的 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 21 热功率最大的是 ( ) A. B. C. D. (第8题) (第9题) 9. 某种电热靴的内部工作电路如图所示,电源 电压恒定,S2为三挡旋钮开关(金属片M 可 分别拨至a、b、c处),电阻丝R1、R2规格相 同且阻值不变,b为电阻丝R1的中点.这种 电热靴低温挡的功率为6W,则其中温挡和 高温挡的功率分别为 ( ) A. 8W 12W B. 8W 24W C. 12W 18W D. 12W 24W 10. (2024·苏州)某电饭锅的电路如 图所示,发热盘内有发热电阻R1 和分压电阻R2,S是温控开关,当 S接a时,电饭锅处于高温挡,通过的电流 为4A;当温度达到一定值时,开关S自动切 换到b,电饭锅处于保温挡,通过的电流为 0.25A.求: (1) R1的阻值. (2) 电饭锅高温挡的功率. (3) 保温16min时分压电阻R2产生的热量. (第10题) 11. (2023·广安)轩轩设计了一款有高、中、低 三个挡位的迷你多功能电锅,其部分设计参 数如表所示,简化电路如图所示,R0、R1、R2 为电热丝,其中R1=15Ω.电锅在高温挡、 中温挡工作时,开关S2均处于闭合状态;在 低温挡工作时,开关S1、S2 均处于断开状 态,闭合开关S,移动滑片,可调节低温挡的 功率. 额定电压 30V 高温挡功率 150W 中温挡功率 ? W 低温挡功率范围 20~50W (1) 求电锅在高温挡正常工作时的电流. (2) 求电锅中温挡功率. (3) R0现有“30Ω 3A”“40Ω 2A”“50Ω 1.5A”三种规格可供选择,为了达到轩轩设 计的低温挡功率范围,请通过计算说明他选 择的是哪一种. (第11题) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十五章　电功和电热 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 U2 R1 t= (220V)2 242Ω ×60s=1.2×10 4J. 7. 55 2.64×105 [解析]如题图所 示的电路中,当选择开关与C、D点接 触时,电路断路,电吹风不工作;当选 择开关与B、C点接触时,风扇接入电 路,吹冷风,P扇=P冷=120W;当选 择开关与A、B点接触时,电热丝与风 扇并联接入电路,吹热风,P热=P丝+ P扇,P丝 =P热 -P扇 =1000W- 120W = 880 W,R丝 = U 2 P丝 = (220V)2 880W =55Ω ,正常工作吹热风 5min,电热丝产生的热量 Q丝 = P丝t=880W×5×60s=2.64×105J. 8. D [解析]由公式P=U 2 R 可知,当 电源电压恒为220V时,电阻R 越 小,提供的热功率越大,所以当两电阻 并联时,电路的总电阻最小,提供的热 功率最大,故选D. 9. A [解析]如题图所示的电路中, 设电源电压为U,R1、R2的阻值均为 R,则据P=U 2 R总 和题意可知,当S1闭 合,S2拨至a处时,P低= U2 2R=6W , 则U 2 R =12W ;S2 拨至b处时,P中= U2 1.5R= 12W 1.5=8W ;S2 拨至c处时, P高=U 2 R=12W ,故选A. 10. [解析](1) 当S接a时,电路为 R1的简单电路,电饭锅处于高温挡, 通过的电流为4A,根据欧姆定律可 得,R1 的阻值R1= U I高 = 220V 4A = 55Ω.(2) 根据P=UI可得,电饭锅 高温挡的功率P高=UI高=220V× 4A=880W.(3) 当温度达到一定值 时,开关S自动切换到b,此时两电阻 串联,电饭锅处于保温挡,通过的电流 为0.25A.根据串联电路特点和欧姆 定律可得,分压电阻R2 的阻值R2= U I保-R1= 220V 0.25A-55Ω=825Ω ,保 温16min,分压电阻R2 产生的热量 Q2=I保2R2t=(0.25A)2×825Ω× 16×60s=4.95×104J. 11. [解析](1) 由P=UI可知,电锅 在高温挡正常工作时的电流I高 = P高 U = 150W 30V=5A. (2) 由图可知,当 开关S、S1、S2都闭合时,R1、R2并联; 当开关S、S2 闭合,S1 断开时,只有 R2工作;根据并联电路的电阻特点可 知,当开关S、S1、S2都闭合时,R1、R2 并联,电路中的总电阻最小,由P= U2 R 可知,电路中的总功率最大,电锅 处于高温挡;当开关S、S2闭合,S1断 开时,只有R2工作,电路中总电阻较 小,总功率较大,电锅处于中温挡;高 温挡时R1 消耗的电功率P1= U2 R1 = (30V)2 15Ω =60W ,因高温挡时总功率 等于R1、R2 消耗电功率之和,且R2 在高温挡和中温挡时消耗的电功率不 变,即P高=P1+P2=P1+P中,所以 电锅中温挡功率P中 =P高 -P1= 150W-60W=90W.(3) 电锅中温 挡功率为90W,由P=U 2 R 可知,R2的 阻值R2= U2 P中= (30V)2 90W =10Ω ;在低 温挡工作时,开关S1、S2 均处于断开 状态,开关S闭合,由图可知,此时 R0、R2串联,移动滑片,通过改变R0 接入电路的阻值可调节低温挡的功 率;当低温挡功率最小为20W时,由 P=U 2 R 可知,电路中的最大总电阻 R总大=U 2 P低= (30V)2 20W =45Ω ,根据串 联电路的电阻特点可知,R0接入电路 的最大阻值R0大=R总大-R2=45Ω- 10Ω=35Ω,则规格为“30Ω 3A”的 R0不符合要求;当低温挡功率最大为 50W时,由P=UI可知,此时电路中 的电流I低= P低' U = 50W 30V≈1.67A , 则规格为“50Ω 1.5A”的R0不符合 要求;所以应该选择规格为“40Ω 2A” 的R0. 专题特训（四）　电学综合 计算问题 1. 1.2 1∶4 4∶1 [解析]由开关 都闭合时的电路图可知,R1 与R2 并 联,电流表A1测干路电流,电流表A2 测R2 支路的电流.因并联电路中干 路电流等于各支路电流之和,且两电 流表的指针都指在同一位置,所以,电 流表A1 的量程为0~3A,分度值为 0.1A,则干路电流I=1.5A,电流表 A2 的量程为0~0.6A,分度值为 0.02A,通过R2 的电流I2=0.3A, 通过定值电阻R1 的电流I1=I- I2=1.5A-0.3A=1.2A;根据并联 电路的分流规律可得:R1∶R2=I2∶ I1=0.3A∶1.2A=1∶4;电压和通 电时间相同时,由Q=W=UIt可得: Q1∶Q2=I1∶I2=1.2A∶0.3A= 4∶1. 2. 15 45 1.2 [解析]由题意可 得,电源电压恒为6V,闭合开关,当 滑动变阻器的滑片位于最右端时,电 阻R0与R串联,电流表A的示数为 0.1A,根据电源电压不变可得U= I1R0+I1R=0.1A×R0+0.1A× R=6V ①,当滑片位于中点时,电 流表A的示数为0.16A,电阻R0与 R的一半电阻串联,根据电源电压不 变可得U=I2R0+I2× R 2=0.16A× 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 41