18.4焦耳定律第2课时电热的利用与计算 课件-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

第4节 焦耳定律 第2课时　电热的利用与计算 第十八章　电功率 1. 了解电热在实际生活中的利用和防止。 2. 学会电热在电路中的相关计算。 P121～124 电热的利用：电饭煲、电热水器、电熨斗、电暖器、电热毯、电热水壶等都是利用 　电热　工作的。 电热的防止：电视机后盖上开了很多小孔、电动机的外壳有很多翼状散热片、笔记本电脑内装有微型风扇等都是为了及时 　散热　。 电热　 散热　 课前预学 与焦耳定律相关的计算： (1)基本公式： 　Q＝I2Rt　(适用于任意电路)。 (2)变形公式：Q＝Pt＝UIt＝t(仅适用于电能全部转化为内能的纯电阻电路)。 Q＝I2Rt　 课前预学 　电热的利用和防止 [例1]　请将下列生活中的实例按要求归类：(选填序号) ①养鸡场使用电热孵化器孵小鸡；②家里使用电热水壶烧水；③小明妈妈用电熨斗熨衣服；④电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温；⑤定期给家电通电驱潮；⑥电视机后罩有许多小孔；⑦利用超导体输电。 (1)属于利用电热的实例是 　①②③⑤　。 (2)属于防止电热危害的实例是 　④⑥⑦　。 ①②③⑤　 ④⑥⑦　 例题导学 　　降温、散热是防止电热危害。 例题导学 　电热的计算 [例2]　(纯电阻电路)假设电热水壶的电阻在加热过程中保持不变，电能全部转化为内能。在下列条件中分别计算出电热水壶工作2分钟产生的热量Q。 (1)电热水壶的电阻是22 Ω，正常工作时电流为10 A。 解：根据焦耳定律可知，Q ＝I2Rt ＝ (10 A)2×22 Ω×120 s＝264 000 J 例题导学 (2)电热水壶接在220 V的家庭电路中工作，正常工作时电流为10 A。 解：因为电能全部转化为内能，所以Q＝W＝UIt＝220 V ×10 A×120 s＝264 000 J (3)电热水壶的电阻是22 Ω，接在220 V的家庭电路中工作。 解：因为电能全部转化为内能，所以Q＝W＝UIt＝t＝×120 s＝264 000 J [例2]　(纯电阻电路)假设电热水壶的电阻在加热过程中保持不变，电能全部转化为内能。在下列条件中分别计算出电热水壶工作2分钟产生的热量Q。 例题导学 [例3]　(电热的比值计算)两个定值电阻R1∶R2＝1∶2，当它们串联在电路中时，相同时间内R1、R2产生的电热之比Q1∶Q2＝ 　1∶2 ； 若将它们并联在电路中时，相同时间内R1、R2产生的电热之比Q1'∶Q2'＝ 　2∶1　。 1∶2　 2∶1　 例题导学 [例4]　(非纯电阻电路)某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图所示，电源电压为9 V，阻值为5 Ω的警灯与线圈电阻为1 Ω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，则警灯两端的电压为 　5　V；2 min内电动机线圈产生的热量为 　120J。 5　 120　 例题导学 纯电阻电路和非纯电阻电路的比较 类型 纯电阻电路 非纯电阻电路 定义 电流做功将电能全部转化为内能的电路，即电能＝内能(W＝Q) 电流做功将电能转化为内能的同时还转化为其他形式能的电路，即电能＝内能＋其他形式的能(W＝Q＋W其他) 图示 全部转化 电能 内能 UIt＝I2Rt 其他形式的能(W－Q) 电能 内能 UIt＞I2Rt 例题导学 类型 纯电阻电路 非纯电阻电路 电路元件 定值电阻、滑动变阻器、电烙铁 存在电动机的电路都是非纯电阻电路 适用公式 W＝Q＝Pt＝UIt＝t、P＝UI＝＝I2R W其他＝W－Q＝UIt－I2Rt、P＝UI、W＝Pt 例题导学 1. 电流的热效应在生产和生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害。下列事例中，属于防止电热危害的是(　D　) A. 用电饭锅煮饭 B. 用电熨斗熨衣服 C. 冬天用电暖器取暖 D. 电脑使用微型风扇散热 D 课堂反馈 2. (改编自教材P122例题)下列连接方式中，闭合开关后，在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最少的是(　C　) C 课堂反馈 3. 额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示。关于这三个用电器，下列判断正确的是(　B　) A. 正常工作时，电热水壶比电烤箱产生的热量多 B. 正常工作时，电热水壶比电饭锅做功快 C. 正常工作3 min，电流通过电烤箱做的功最多 D. 在一个月内，电饭锅消耗的电能一定最少 第3题图 B 课堂反馈 4. 将一根10 Ω的电阻丝R1接入电源两端，通电20 s，电流产生的热量为50 J。若将另外一根相同规格的电阻丝与R1并联接入同一电源的两端，通电相同时间，该电路的总电流产生的热量为(　C　) A. 25 J B. 50 J C. 100 J D. 150 J C 课堂反馈 第5题图 5. (改编自教材P124练习7)如图所示为导线的两种接法，连接段电阻较大的是 　甲　图，在相同电路中，更容易出现故障的是 　甲　图，若图乙连接段导线电阻为2.5×10－4 Ω，电路电流为0.2 A，则1 min内此连接段产生的热量为 　6×10－4　J。 甲　 甲　 6×10－4　 课堂反馈 6. 如图所示的电路，电源电压为12 V，当开关S闭合时，干路电流I＝0.6 A，通过R1的电流I1＝0.4 A。求： (1)R1的电阻； 解：电路为并联电路，U1＝U2＝U＝12 V，流过R1的电流I1＝0.4 A。根据R＝可得，R1＝＝＝30 Ω 答：R1的电阻为30 Ω； 课堂反馈 (2)电路的总功率； 解：电路的总功率P＝UI＝12 V×0.6 A＝7.2 W 答：电路的总功率为7.2 W； 6. 如图所示的电路，电源电压为12 V，当开关S闭合时，干路电流I＝0.6 A，通过R1的电流I1＝0.4 A。求： 课堂反馈 (3)通电1 min后R1产生的热量。 解：通电1 min后R1产生的热量 Q1＝R1t＝(0.4 A)2×30 Ω×60 s＝288 J 答：通电1 min后R1产生的热量为288 J。 6. 如图所示的电路，电源电压为12 V，当开关S闭合时，干路电流I＝0.6 A，通过R1的电流I1＝0.4 A。求： 课堂反馈 　 1. 下列事例中，属于防止电热产生危害的是（　D　） A. 用家用电饭锅煮米饭 B. 用电烙铁对电线进行焊接 C. 用电热孵卵器孵小鸡 D. 电视机后盖上有很多小孔 D 2. 一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V，线圈的电 阻为2 Ω，线圈中通过的电流为10 A。这台电动机工作1 s产生 的热量为（　C　） A. 3 800 J B. 72 200 J C. 200 J D. 4 000 J 3. 甲、乙两电热器的电阻相等，通过的电流之比为1∶2，通 电时间之比为3∶2，则产生热量之比为（　C　） A. 1∶2 B. 3∶4 C. 3∶8 D. 9∶4 C C 4. 用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10 min可烧开一壶水， 若将两根相同的电热丝串联起来使用，电源电压不变，则烧开 同样一壶水的时间是（　C　） A. 2.5 min B. 5 min C. 20 min D. 30 min C 5. 汽车尾部的挡风玻璃上有一种电加热除雾装置，它由5条阻 值均为12 Ω的电阻丝并联而成，简化结构如图所示。该装置接 在12 V的汽车电池上工作1 min产生的热量为（　A　） A. 3 600 J B. 72 J C. 60 J D. 720 J A 6. 如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为 0.1 A，再闭合开关S2，电流表示数增加到0.3 A，则R1、R2两 端电压之比为 ，R1、R2电阻值之比为 。若电 阻R1＝10 Ω，通电1 min后电阻R2产生的热量为 J。 1∶1 2∶1 12 7. 如图所示，图甲是一款采用增压技术的挂烫机，简化电路 如图乙，电源电压为220 V，电热丝R1＝55 Ω、R2＝110 Ω。开 关S接2、3时处于慢热挡；开关S接3、4时处于速热挡。求： （1）挂烫机慢热过程中，电路中的电流； 解：挂烫机慢热过程中，电路中的 电流I＝＝＝4 A 答：电路中的电流为4 A； （2）挂烫机慢热工作10 s，电热丝产生的热量； 解：挂烫机慢热工作10 s，电热丝产生的 热量Q1＝I2R1t＝（4 A）2×55 Ω×10 s＝8.8×103 J 答：电热丝产生的热量为8.8×103 J； （3）挂烫机速热过程中的总电功率。 解：开关S接3、4时处于速热挡，此时R1与R2 并联，通过电热丝R2的电流I2＝＝＝2 A 挂烫机速热过程中的总电功率P＝UI'＝220 V×（4 A＋2 A）＝1 320 W 答：挂烫机速热过程中的总电功率为1 320 W。 　 8. 如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，若两表 示数之比I甲∶I乙＝1∶4，R1∶R2＝ ；当开关S闭合， 甲、乙两表均为电压表时，则两表示数之比U甲∶U乙 ＝ ；相同时间内R1、R2产生的热量之比Q1∶Q2 ＝ ⁠。 1∶3 4∶3 1∶3 解析：当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，R1与R2并联， 电流表甲测R2支路的电流，电流表乙测干路电流，因并联电路 中干路电流等于各支路电流之和，且I甲∶I乙＝1∶4，所以两支 路的电流之比＝＝＝，因并联电路中各支路两端的 电压相等，所以由I＝可得，两电阻的阻值 之比＝＝＝； 当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，R1与R2串联，电压 表甲测电源的电压，电压表乙测R2两端的电压，因串联电路中 各处的电流相等，所以两电阻两端的电压之比＝＝＝， 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以两电压表的示数 之比：＝＝＝，相同时间内R1、R2产生的热量之 比＝＝＝。 $$