15.4 焦耳定律-【学海风暴】2026-2027学年九年级上册物理同步备课（沪粤版·新教材）

15.4 巴课前预习导航 一、通电导体产生的热量与哪些因素有关 1.电流的热效应：电流通过导体时，导体 会发热的现象叫做电流的热效应。例如，电流 流过灯丝时，灯泡发光发热；电褥子通电后会 发热；电热水器通电后会发热；等等。 2.通电导体产生的热量与导体的电阻、通 过导体的电流以及通电时间有关。 名师点睛 探究电流产生的热量与哪些因素有关 时，被加热的液体应选择比热容小的，因为 在吸热相同时，比热容小的液体温度变化明 显，实验效果更好。 二、焦耳定律（高频考点：10年4考） 1.内容：电流通过导体时产生的热量，跟电 流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通 电的时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。 2.表达式：Q=Rt,其中Q表示电流通 过导体产生的热量，单位是焦耳；I表示通过导 体的电流，单位是安培；R表示导体的电阻，单 位是欧姆；t表示通电时间，单位是秒。该表达 式适用于任何电路。当电能全部转化为内能 U2 时，Q=W=Pt=UI=Rt。 易错警园 只有在纯电阻电路中（如电炉、电烙铁 等)，电流做功消耗的电能全部转化为内能 时，电热在数值上才与电功相等。 三、电流热效应的应用与控制 1.应用：电饭煲、电热水壶、电暖器等都是 利用电流热效应的电热器。 2.控制：电视机、电脑、电冰箱等都采取了 散热措施。 焦耳定律 已重点实验讲解 【实验名称】探究影响电流热效应的因素。 【提出问题】电流通过导体产生的热量与 哪些因素有关？ 【猜想与假设】电流通过导体产生的热量 可能与通过导体的电流有关，可能与导体的电 阻有关，可能与通电时间有关。 【设计实验与制订计划】 1.研究方法：控制变量法和转换法。 2.实验器材：密闭容器、U形管、导线、不 同阻值的电阻丝、相同阻值的电阻丝、电源等。 实验装置如下图所示。 【进行实验与收集证据】 1.探究电流通过导体产生的热量跟电阻 的关系：如图甲所示，将两根值不同的电阻 丝R,、R2串联后接入电路，给电阻丝通电一段 时间，观察U形管液面高度差的变化。 2.探究电流通过导体产生的热量跟电流 的关系：如图乙所示，并联R；的目的是改变通 过容器内R4的电流，使通过R?与R4的电流 不同。给电阻丝通电一段时间，观察U形管液 面高度差的变化。 3.探究电流通过导体产生的热量跟时间 的关系：通电不同时间，观察同一个密闭容器 内U形管液面高度差的变化。 【实验结论】 1.在电流和通电时间相同时，电阻越大， 电流通过电阻产生的热量越多。 2.在电阻和通电时间相同时，电流越大， 上册第十五章 电流通过电阻产生的热量越多。 3.在电阻和电流相同时，通电时间越长， 电流通过电阻产生的热量越多。 已经典例题剖析 【例】下图所示的是探究通电导体产生的 热量与 大小关系的实验装置。电源 电压为4.5V且保持不变，将滑动变阻器滑片 移至最右端，在1min内电流通过102电阻丝 产生的热量为 J 100 【解题点拨】电流产生的热量跟电流的大 小、电阻的大小及通电时间有关，要探究电流 产生的热量跟电阻的关系，需控制电流大小和 通电时间相同；要探究电流产生的热量跟电流 大小的关系，需控制电阻和通电时间相同。滑 动变阻器滑片移至最右端时，电路中只有两根 电阻丝串联，根据串联电路的电阻关系及欧姆 定律求出电路中的电流，再根据公式Q=I2R 求出在1min内电流通过10电阻丝产生的 热量。 参考答案0【例】电阻54 已课内基础闯关 考点① 通电导体产生的热量与哪些因素 有关 1.图甲和图乙是研究“电热大小与哪些因素有关” 的实验装置。通电后，若要比较电阻丝产生热 量的多与少，只需比较与之相连的U形管中 。图甲是探究电热与 关系的实验装置，图乙是探究电 热与 关系的实验装置。 Λ126 九年级物理HY版 考点②焦耳定律 2.如图所示，电源电压不变，灯泡标有“6V 3W”字样。当开关S闭合时，灯泡正常发 光，电流表示数为0.6A。则电阻R的电功 率为 W,通电10min后电阻R 产生的热量为 。 第2题图 第3题图 3.(2025宁夏)如图所示的是某款汽车后挡风 玻璃的除雾除霜装置示意图。图中较宽的 线条是导电条（电阻不计），较窄的线条是电 阻丝。导电条A、B两端与汽车供电电路相 连，供电电压为12V,电阻丝的总电阻是 12。正常工作时，通过导电条A处的电流 为 A,电阻丝工作5min产生的 热量为 J。图中P处电 阻丝断裂，其他电阻丝还能工作，则这些电 阻丝是 (选填“串联”或“并 联”)的。 考点③电流热效应的应用与控制 4.小明家夏天常用的电热驱蚊器是利用电流 的 效应工作的，其发热元件是一 个阻值为2420Ω的电阻。将该电热驱蚊器 接在家庭电路中正常通电1小时，它产生的 热量为 J。 已课外拓展提高 -----0 一、填空题 1.(2025天津)国家标准《家用和类似用途电器 的安全》中规定，电热水壶的电源线一般不应 长于75cm。这是通过缩短电源线长度来减 小 ,从而 (选填 “增加”或“减少”)电源线通电时产生的热 量的。 2.R1、R2两个电阻串联在电路中，R1=102, R2=202。R1两端的电压为1V,通过R 的电流为 A,R2两端的电压为 V。通电5min,电流通过R,产生 的热量为 J。 二、选择题 3.(2025北京)下列用电器中，利用电流热效应 工作的是 ( A.电热水壶 B.吸尘器 C.电冰箱 D.电视机 4.(2026江西师大附中期末)如下列图片所示， 在四个相同水槽中盛有质量和温度都相同 的纯水，现将阻值为R,、R2(R,<R2)的电 阻丝分别按下列图片所示的四种方式连接 后放入水槽，并接入相同电源。通电相同时 间后，水温最高的是 电源 电源 A B 05 辟 R RiR2 电源 电源 C D 5.(多选)某品牌的电热水袋的部分性能指标 如下表。袋内水的初温是20℃时，在额定电 压下加热至自动断电需要的时间为210s。 设加热电阻放出的热量全部被水吸收，水的 比热容为4.2×103J/(kg·℃)，则 ( 额定电压 袋内充水的质量 自动断电的温度 220V 1kg 70℃ A.电热水袋加热时通过的电流为2.25A B.电热水袋的加热电阻的阻值为48.42 C.电热水袋的额定功率为1000W D.水吸收的热量为4.2×105J 三、计算题 6.（2025江西，有改动)如右图 R 所示，电源电压恒为9V,R 为定值电阻，R2为电阻箱（能 A】 够表示出阻值的变阻器)。 (1)闭合S、断开S2,电流表的示数为0.9A, 求R1的阻值和R1工作100s产生的热量。 (2)把电阻箱R2的阻值调为18Ω，闭合S, 和S2,电流表的示数为1.4A,求R2两端的 电压和通过R2的电流。 已核心素养提升 科学思维某品牌电热水杯如图甲所示，水 杯容量为330mL,有高温、中温、低温三个加 热挡位，图乙为其工作电路简图。其中U恒 为220V,R1=2002,R2=5502,则中温挡 功率为 W。若该电热水杯的加 热效率为90%，则用高温挡将满杯水从20℃ 加热到98℃，需要 s。〔p水=1.0 ×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃) 上册第十五章 127过小灯泡的电流为0.28A,此时小灯泡的电阻R如'= U2_2.5V ,=0.28A≈8.90。故小灯泡的电阻变化了△R= R灯'-R=8.9-5n=3.92. )核心素养提升 (1)3.5(4)0.7 【解析】(1)闭合开关S、S、S2,滑动变阻器滑片左侧部 分电阻丝与小灯泡串联，此时电压表测量滑动变阻器 滑片左侧部分电阻丝两端的电压，根据串联电路电压 的特点可知，当电压表示数U=6V一2.5V= 3.5V时，小灯泡正常发光。(4)闭合开关S、S,断开 S,滑动变阻器的全部电阻丝接入电路，电压表测滑 动变阻器滑片左侧部分电阻丝两端的电压，此时保持 滑片位置不变，电压表示数为2.5V。闭合开关S、S2, 断开S,滑动变阻器的全部电阻丝接入电路，电压表 测滑动变阻器两端的电压，示数为4V。上述过程中 电路的连接方式相同，则滑动变阻器滑片左侧部分的 电阻与滑动变阻器滑片右侧部分的电阻之比R左： R带右=R指左：(202-Rm左)=2.5V:(4V-2.5V) =5：3,解得Rm左=12.5Ω。由欧姆定律可知，在(1) 中，通过滑动变阻器的电流1=雅在=2.50三 0.28A。小灯泡的额定电流I=Im=0.28A,小灯泡 的额定功率P=U1=2.5VX0.28A=0.7W。 15.4焦耳定律 课内基础闯关 1.液面高度差的大小电阻电流 2.0.6360【解析】灯泡正常发光时的电流1如=0 P好 _3W =6V=0.5A,通过电阻R的电流1R=1-1= 0.6A-0.5A=0.1A,电阻R消耗的电功率P=UI =6V×0.1A=0.6W:通电10min后电阻R产生的 热量Q=W=U1t=6V×0.1A×10×60s=360J。 3.124.32×10并联【解析】供电电压为12V,电 阻丝的总电阻是12。正常工作时，通过导电条A处 U_12y=12A:电 的电流等于干路中的电流，为1=尺=10 热丝将电能全部转化为内能，电阻丝工作5min产生 的热量Q=W=U1t=12V×12A×5×60s=4.32× 10J:图中P处电阻丝断裂，其他电阻丝还能工作，则 这些电阻丝互不影响，是并联的。 4.热7.2×10 巴课外拓展提高 1.电阻减少2.0.1230 3.A 4.D【解析】图A中两个电阻串联，总电阻最大，图B 中电阻为R,,图C中电阻为R2,图D中两个电阻并 U 联，总电阻最小。根据Q=尺可知，图D中电阻产生 的热量最多，水的温度最高。 5.BC【解析】水吸收的热量Q限=c水m本△1=4.2× 103J/(kg·℃)×1kg×(70℃一20℃)=2.1×10°J, D错误。因为加热电阻放出的热量全部被水吸收，且 额定电压下电热水袋的功率和额定功率相等，所以电 热水袋的额定功率P=”=Q=2.1×10」 210s 1000W,C正确。由P=U1可得，电热水袋加热时通 P1000W 过的电流1=元=220V≈4.5A,A错误。由P= U 可得，电热水袋的加热电阻的阻值R=p (220V) 1000W=48.42,B正确。 6.解：(1)闭合S、断开S,只有R,接入电路中，则R, 的阻值 U 9V R=7-0.9A=100 R,工作100s产生的热量 Q1=IR11=(0.9A)2×102×100s=810J (2)闭合S和S2,R,与R2并联，则R2两端的电压 U:=U=9V 通过R:的电流 U 9V 1:=R2-180 =0.5A 核心素养提升 242364【解析】由图乙可知，只闭合开关S,电路 为R,的简单电路；只闭合开关S,电路为R2的简单 电路：两个开关同时闭合，两个电阻并联接入电路。 R1=2002,R,=550,并联电路总电阻小于任何一 个分电阻。根据P=U1三可知，两个开关同时闭 合时为高温挡，只闭合开关S时为中温挡，只闭合开 U 关S。时为低温挡。则中温挡功率P,=尽， (220V)2 U2(220V)2 2002 =242W,低温挡功率P,=R.=5500 88W,高温挡功率P高=P,+P2=242W+88W= 330W。满杯水的质量m*=P本V本=1.0×103kg/m ×330×10-6m3=0.33kg,满杯水从20℃加热到 98℃吸收的热量Q腰=c水m水△1=4,2X 103J/(kg·℃)×0.33kg×(98℃-20℃)= 1.08108×10J,该电热水杯的加热效率为90%，则 消耗的电能W=Q=1.08108X10」-1.2012× 90% 10J,需要的时间1=P 1.2012×105J 330W =364s。 阶段训练（七）】 1.101.6 2.21100506【解析】由图可知，开关旋至“1”位置 时，R,与R2串联，开关旋至“2”位置时，只有R,工 作。因串联电路中的总电阻大于其中任一电阻，故根 U 据P=R可知，开关旋至1”位置时，功率较小，为保 温挡：开关旋至“2”位置时，功率较大，为加热挡。处 U 于加热挡时，只有R,工作，则加热功率P如热一R, (220V)=11O0w:处于保温挡时，R,与R,串联，则 44Ω 上册详解详析 25个