6.3焦耳定律 4跨学科实践 半导体与光伏发电课件-2025-2026学年物理教科版九年级上册

第6章　电功率 3　焦耳定律 4　跨学科实践:半导体与光伏发电  　电流的热效应 1.【新课标·科学探究】(2024辽宁辽阳三模)小明利用如图实 验装置来探究电流产生的热量与电阻的关系,已知两相同的 烧瓶中装有质量相同的煤油。实验时小明发现,通电时间相 同,甲烧瓶内温度变化大,由此可推出,在电流和通电时间相同 时,_________,产生的热量越多;如果改变电源电压,在与上 次相同的通电时间下,可以探究电流产生的热量与 ________ 的关系。 　电流大小 　电阻越大     解析　甲和乙中的电阻为串联,通过的电流和通电时间相同, 甲烧瓶内温度变化大,即升高的温度高,则可知在通电时间与 电流相同时,电阻越大,产生的热量越多。改变电源电压,电路 中的电流发生变化,通电时间相同时,此步骤可以探究电流产 生的热量与电流大小的关系。  　焦耳定律 2.【新中考·逆向思维】如图所示,长度、横截面积一样,材料 不同的两个长方体电阻串联在电路中,电阻分别为R1=2 Ω,R2= 4 Ω,在它们表面涂上厚度一样的蜡。现在闭合开关给它们通 电,过一段时间后,我们观察到 ( )     B     A.R1上的蜡熔化得快 B.R2上的蜡熔化得快 C.R1、R2上的蜡熔化得一样快 D.无法比较 解析　由图可知,电阻R1、R2串联,通过它们的电流相同,通电 时间也相同,由焦耳定律可知,电阻阻值越大,产生的热量越多, 蜡熔化得越快,所以R2上的蜡熔化得快,故选B。 3.(2024山东滨州期末)某校师生自制了一台电烘箱,当它的电 阻丝通过5 A的电流时,每分钟产生6×104 J的热量,电烘箱工作 时电阻丝的电阻是_______Ω,此时电源电压是_______V。     200         40     解析　由Q=I2Rt得,电烘箱工作时电阻丝的电阻是R= =  =40 Ω;则电源电压是U=IR=5 A×40 Ω=200 V。 4.(2024新疆中考)如图所示的电路,定值电阻R1的阻值为10 Ω, 定值电阻R2的阻值为20 Ω,闭合开关S后,电流表A的示数为 0.10 A。求: (1)电阻R1两端的电压; (2)电源电压; (3)整个电路在1 min内产生的热量。 解析    (1)由图可知,R1、R2串联,电流表测串联电路电流。则 电阻R1两端的电压为U1=IR1=0.1 A×10 Ω=1 V。 (2)R2两端的电压为U2=IR2=0.1 A×20 Ω=2 V, 则电源电压为U=U1+U2=1 V+2 V=3 V。 (3)整个电路在1 min内产生的热量为Q=W=UIt=3 V×0.1 A× 60 s=18 J。  　电热的利用与危害 5.【跨学科·日常生活】(2023福建中考)下列利用电流热效应 工作的用电器是 ( ) A.电视机　　　    B.电风扇 C.电脑　　　      D.电炉     D     解析　电视机工作时电能主要转化为声能和光能,不是利用 电流热效应工作的,故A错误;电风扇工作时电能主要转化为 机械能,不是利用电流热效应工作的,故B错误;电脑工作时电 能主要转化为声能和光能,不是利用电流热效应工作的,故C 错误;电炉工作时电能主要转化为内能,是利用电流热效应工 作的,故D正确。 6.【新特色·安全与健康】(2025河北石家庄月考)下列事例中, 属于防止电流热效应产生危害而采取的措施是( ) A.烘干机烘干衣物 B.电视机后盖上有很多小孔 C.电热孵卵器孵小鸡 D.热水器加热水     B     解析　烘干机烘干衣物、电热孵卵器孵小鸡、热水器加热 水,都利用了电流热效应,故A、C、D不符合题意;电视机工作 时,由于电流的热效应,导体元件会产生热量,元件温度过高会 影响其性能,后盖上有很多小孔可以将多余的热量散走,防止 电流热效应产生的危害,故B符合题意。故选B。 7.【跨学科·社会发展】(2024四川南充期末)在寒冷的冬天,为 了取暖,我国科研人员设计了一种带电源的智能控温加热手 套,如图,下列与加热手套工作原理相同的用电器是 ( )   A.电热毯　　　B.洗衣机 C.电冰箱　　　    D.充电宝     A     解析　带电源的智能控温加热手套是利用电流的热效应工作 的,将电能转化成内能;电热毯将电能转化成内能,故A符合题 意;洗衣机、电冰箱工作时,主要将电能转化为机械能,故B、 C不符合题意;给充电宝充电时将电能转化成化学能,使用充 电宝时,将化学能转化成电能,故D不符合题意。故选 A。   8.(2023四川南充中考,★★☆)如图所示为电阻R1和R2的I-U图 像,下列说法正确的是 ( ) A.R2的阻值为10 Ω B.两电阻串联与并联的总阻值之比为9∶4     D     C.将两电阻串联接入电路,通电后,R1两端电压与R2两端电压 之比为1∶2 D.将两电阻并联接入电路,通电1分钟,电流通过R1产生的热量 与电流通过R2产生的热量之比为1∶2 解析　由图像可知,R2两端电压为1 V时,通过的电流为0.2 A, 则R2的阻值R2= = =5 Ω,R1两端电压为2 V时,通过的电 流为0.2 A,则R1的阻值R1= = =10 Ω,故A错误;两电阻串 联的总阻值R串=R1+R2=10 Ω+5 Ω=15 Ω,两电阻并联的总阻值R 并= = = Ω,则两电阻串联与并联的总阻值之比 为9∶2,故B错误;将两电阻串联接入电路,通电后,由串联分压 特点可得,R1两端电压与R2两端电压之比 = = = ,故C 错误;将两电阻并联接入电路,各支路两端电压等于电源电压, 通电1分钟,电流通过R1产生的热量与电流通过R2产生的热量 之比 = = = = ,故D正确。 9.【跨学科·工程实践】(2023江苏无锡中考,★★☆)如图所 示,是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图,电源电压为5 V, 电热丝R阻值为1 Ω。闭合开关S,电热丝温度升高,利用电流 的______效应实现高温封口,3 s内产生的热量为________J, 若使用时总把塑料袋烫坏,可以_______(选填“增大”或“减 小”)电热丝的阻值。   　增大         75     　热     解析　塑料袋封口夹是利用电流的热效应实现高温封口的。 电源电压为5 V,电热丝R的阻值为1 Ω,则3 s内产生的热量Q=  t= ×3 s=75 J;若使用时总把塑料袋烫坏,即产生热量过 多,则需要减小电热丝的功率,由P= 可知,电压一定时,增大 电阻,可以减小电热丝的功率。 10.(★★☆)小闽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4 Ω,电动机标有“12 V    24 W”字 样。闭合开关S、S1,电动机正常工作。求: (1)电源电压。 (2)电动机1 min内消耗的电能。 (3)闭合开关S、S2,通电100 s,电热丝R产生的热量。 解析    (1)闭合开关S、S1时,电路中只有电动机,且能正常工 作,则电源电压U=U额=12 V。 (2)根据W=Pt可知,电动机消耗的电能 W=Pt1=24 W×60 s=1 440 J。 (3)闭合S、S2,电路中只有电热丝R工作,通过电热丝R的电流 I= = =3 A。 电热丝R产生的热量Q=I2Rt2=(3 A)2×4 Ω×100 s=3 600 J。 特别提醒 电动机将电能转化为内能和机械能,W电=Q+W机;W = Pt、W=UIt二者计算的是电流做的功(包括Q与W机),而Q=I2Rt计算的则为电热。   11.【跨学科·工程实践】(2024山东临沂三模)2024年2月17日, 国产大飞机C919抵达新加坡参加展会,这是国产大飞机第一 次在国外亮相。飞机上要及时检测机内的气压、温度和湿度 等重要指标。小明利用湿敏电阻R和电压表等器材改装了一 个可以测量湿度的监测仪,图甲为其简化电路图。已知电源 电压为12 V,定值电阻R0的阻值为20 Ω,湿敏电阻R的阻值随湿 度变化的关系图像如图乙所示,求:        (1)空气湿度为30%时,电路工作10 min产生的热量。 (2)电压表示数为9 V时空气的湿度。 解析    (1)如图甲,两个电阻串联,电压表测R两端的电压,电流 表测电路中的电流,如图乙,空气湿度为30%时,湿敏电阻的阻 值为40 Ω,此时电路中的电流I= = =0.2 A, 电路工作10 min产生的热量Q=W=UIt=12 V×0.2 A×10×60 s= 1 440 J。 (2)电压表示数为9 V时,电阻R0两端的电压 U0=U-UR=12 V-9 V=3 V, 电路中的电流I0= = =0.15 A, 此时湿敏电阻的阻值R'= = =60 Ω, 由图乙可知,空气的湿度为50%。 $$