17.3 焦耳定律-2025-2026学年沪科版（2024）九年级全一册物理

第三节　焦耳定律 第17章　电流做功与电功率 知识点一　电流的热效应　 1. 电流通过导体时 　电　能转化为 　内　能的现象叫做电流的热效应。 注：电流还有磁效应（如后面学的电磁铁）和化学效应（如电解、电镀）。 电　 内　 2. 实验：电流产生的热量与哪些因素有关 （1）要点提示 ①研究方法：转换法（通过温度计示数的变化来反映电流产生的热量）和控制变量法。 ②实验电路：探究电流产生的热量跟电流、通电时间的关系时，电路图如图甲所示，实物图如图乙所示；探究电流产生的热量跟电阻的关系时，电路图如图丙所示。 （2）实验结论 电流产生的热量跟 　电流大小　、 　导体电阻　以及 　通电时间　有关。 ①当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越 　多　。 ②当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越 　多　。 ③当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越 　多　。 电流大小　 导体电阻　 通电时间　 多　 多　 多　 如图所示是某实验小组探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。 （1）实验时，两容器中空气的质量要 　相等　（选填“相等”或“不相等”），我们通过观察容器中 　温度计示数　的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，在这里运用的实验方法是 　转换法　。 （2）图甲中，RA与RB采用串联的方式，其目的是控制通电时间、 　电流　相等，选用的RA和RB的阻值大小 　不相等　（选填“相等”或“不相等”）。 （3）按图乙方法进行实验时，观察到在相同的时间内，C瓶比D瓶的温度上升更多，这说明：其他条件相同时， 　电流　越大，电流通过导体产生的热量越多。 相等　 温度计示数　 转换法　 电流 不相等　 电流　 （4）为了使实验现象更明显，可以将图乙中R3换成阻值更 　小　（选填“大”或“小”）的电阻。 小　 同步变式拓展 1. （2025·西附）如图是“探究电流通过导体产生热量的多少跟哪些因素有关”的实验装置，将四段电阻丝分别密封在完全相同的透明容器中，容器内封闭着等量的空气。 （第1题） （1）甲、乙实验中，通过观察U形管中液面的 　高度差　来反映电流通过导体产生热量的多少。 高度差　 （2）甲实验可探究电流产生热量与 　电阻　的关系，通电一段时间后， 　右　（选填“左”或“右”）侧容器中的电阻产生的热量多。 （3）乙实验可探究电流产生的热量与电流的关系。连接好电路通电一段时间后，乙图两容器中的电阻产生的热量之比Q左∶Q右＝ 　4∶1　。 电阻　 右　 4∶1　 （4）现利用如图丙所示实验装置来探究“比较不同物质的吸热能力”，其中A、B两个电阻丝的阻值应该 　相同　（选填“相同”或“不同”），向两个烧瓶中分别加入初温相同、质量相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明 　水　（选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 相同　 水　 知识点二　焦耳定律　 1. 内容：电流通过导体产生的热量跟 　电流　的二次方成正比，跟导体的 　电阻　成正比，跟 　通电时间　成正比。 2. 表达式：Q＝I2Rt。 3. 对于纯电阻：Q＝W＝Pt＝UIt＝t。 电流　 电阻　 通电时间　 对于非纯电阻：Q＜W。 有一电热丝的电阻为40 Ω，接入某电源通电1 min产生的热量为2 400 J。求： （1）通过它的电流为多少？ 解：（1）由Q＝I2Rt可得，通过电阻丝的电流： I＝＝＝1 A （2）若把该电热丝剪去一半后接入同一电源，通电1 min 产生的热量是多少？ 解：（2）电源电压：U＝IR＝1 A×40 Ω＝40 V 电热丝材料与横截面积不变，把该电热丝剪去一半后，电热丝电阻： R'＝＝＝20 Ω 通电时间t＝1 min＝60 s 电热丝产生的热量：Q'＝t＝×60 s＝4 800 J 同步变式拓展 2. 一电阻丝通过1 A的电流时，在t时间内放出的热量为Q，如果通过它的电流增加到2 A时，在2 t时间内放出的热量为（　C　） A. 2Q B. 4Q C. 8Q D. 16Q 3. 电炉通电一段时间后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热，这主要是因为（　D　） A. 通过导线的电流大于通过电炉丝的电流 B. 导线的电阻远大于电炉丝的电阻 C. 通过导线的电流小于通过电炉丝的电流 D. 导线的电阻远小于电炉丝的电阻 C D 4. 某款家用茶具煮茶时的电阻为55 Ω，正常情况下通过茶具的电流是 　4　A，煮一壶茶用了5 min，产生的热量为 　2.64×105　J。 4　 2.64×105　 5. （2025·南开）如图所示，电源电压为3 V ，灯泡L标有“6 V　3 W”的字样（灯泡的电阻不随温度变化），R为定值电阻。闭合开关后，电流表示数为0.75 A。求： （1）灯泡的电阻； 解：（1）灯泡的电阻：RL＝＝＝12 Ω （第5题） （2）通电10 s，定值电阻R产生的热量。 解：（2）由图可知：闭合开关S，灯泡L与电阻R并联，电流表测量干路的总电流。此时通过灯泡的电流：IL'＝＝＝0.25 A 则通过R的电流：IR＝I－IL'＝0.75 A－0.25 A＝0.5 A 故通电10 s，定值电阻R产生的热量： Q＝WR＝UIRt＝3 V×0.5 A×10 s＝15 J R1、R2分别连接成如图所示的甲、乙两种电路，R1∶R2＝3∶2，电源电压均为U。图甲中，在相同时间内，通过R1、R2的电流之比为 　1∶1　，R1、R2两端的电压之比为 　3∶2　，R1、R2消耗的电能之比为 　3∶2　，R1、R2消耗的电功率之比为 　3∶2　，R1、R2产生的热量之比为 　3∶2　。图乙中，在相同时间内，通过R1、R2的电流之比为 　2∶3　，R1、R2两端的电压之比为 　1∶1　，R1、R2消耗的电能之比为 　2∶3　，R1、R2消耗的电功率之比为 　2∶3　，R1、R2产生的热量之比为 　2∶3　。 1∶1　 3∶2　 3∶2　 3∶2　 3∶2　 2∶3　 1∶1　 2∶3　 2∶3　 2∶3　 同步变式拓展 6. 甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4，通电相同时间产生的热量之比为5∶1，则通过甲、乙的电流之比为（　C　） A. 4∶1 B. 1∶4 C. 2∶1 D. 1∶2 7. 标有“12 V，1 A”“12 V，0.5 A”的灯L1和L2（假设灯丝电阻不变），若将它们串联在某电源上，两灯都发光，则灯L1和L2的电流之比为 　1∶1　，两端电压之比为 　1∶2　，在相同时间内电流流过灯泡产生的热量之比为 　1∶2　；若将它们并联在6 V的电源上，两灯都发光，则灯L1和L2的电流之比为 　2∶1　，两端电压之比为 　1∶1　，在相同时间内电流流过灯泡产生的热量之比为 　2∶1　。 C 1∶1　 1∶2　 1∶2　 2∶1　 1∶1　 2∶1　 *（选学）一台线圈电阻为4 Ω的电动机，接在220 V的电源上，正常工作1 min，通过电动机的电流为5 A。求： （1）该电动机的电功率为多少？ 解：（1）P＝UI＝220 V×5 A＝1 100 W （2）电流做功为多少？ 解：（2）W电＝UIt＝220 V×5 A×60 s＝66 000 J （3）电流产生的热量为多少？ 解：（3）Q＝I2Rt＝（5 A）2×4 Ω×60 s＝6 000 J （4）转化成的机械能为多少？ 解：（4）W机＝W电－Q＝66 000 J－6 000 J＝60 000 J （5）该电动机的效率为多大？ 解：（5）η＝×100％＝×100％≈90.9％ （6）当该电动机的叶片停止转动时，通过它的电流为多大？ 解：（6）I'＝＝＝55 A 同步变式拓展 8. *（选学）一台直流电动机额定电压为100 V，正常工作时电流为20 A，线圈内阻为0.5 Ω，那么在1 min内（　A　） A. 电动机线圈产生的热量为1.2×104 J B. 电动机消耗的电能为1.2×104 J C. 电动机对外做功1.2×105 J D. 电源输入给电动机的功率为0.2 kW A 知识点三　电热的应用与危害　 1. 电热的应用：如电水壶、电饭锅、电熨斗、电热水器等家用电器。 2. 电热的危害 （1）计算机、电视机工作时可能温度过高，影响其正常工作和使用寿命。因此，计算机、电视机的后盖都留有一些小孔散热，计算机还装有风扇。 （2）当家中同时使用大功率用电器时，总电流会增大，有可能会使导线的绝缘层损坏，引起线路故障，甚至引发火灾。 下列各组电器中，全是利用电流的热效应工作的是（　C　） A. 电饭锅、电烙铁、电视机 B. 电熨斗、电风扇、电冰箱 C. 电炉、电热水器、恒温箱 D. 电焊机、电暖器、电吹风 C 同步变式拓展 9. 下列属于防止电流热效应产生危害的实例是（　B　） A. 家里使用电热水壶烧水 B. 利用电视机后盖的小孔散热 C. 家里使用电饭锅煮饭 D. 小佳妈妈使用电熨斗熨衣服 B $$