6.3 焦耳定律-【学海风暴】2026-2027学年九年级全一册物理同步备课（教科版·新教材）

焦 ②课前预习导航 一、电流的热效应 1.电流的热效应：电流通过导体时电能转 化成内能，这个现象叫作电流的热效应。 2.电流通过导体产生的热量多少跟电流、 电阻和通电时间有关。在电流、通电时间相同 的情况下，电阻越大，产生的热量越多；在通电 时间、电阻相同的情况下，通过的电流越大，产 生的热量越多。 二、焦耳定律 1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流 的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电 时间成正比。这个规律叫作焦耳定律。 2.表达式：Q=IRt,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。 名师点睛 该表达式适用于任何电路。当电能全 部转化为内能时，Q=W=Pt=UIt= U2 Rt。 三、电热的利用与危害 1.电热的利用：电热器是利用电来加热的 设备。电热器的原理：电流的热数应。 2.电热的防止：很多情况下电热是一种浪 费，甚至会造成危害，所以常用加装散热窗、散 热片、风扇等方法来加快散热。 重点实验讲解 【实验名称】探究电流产生的热量与什么 因素有关。 【提出问题】电流通过导体产生的热量与 哪些因素有关？ 耳定律 【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。 实验装置如下列图片所示。 【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，将两根阻值不同的电阻 丝串联接入电路，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R3的目的是改变通 过容器内R2的电流，使通过R,与R2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通电 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， 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。 全一册第6章 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 大小的关系”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10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，根据串联电路电阻关系及欧姆定律 求出电路中的电流，再根据公式Q=IRt求出 在1min内电流通过102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电流的热效应 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。 蓝搁 4116 九年级物理JK版 考点②焦耳定律 2.如右图所示，电源电压恒为 6V,R1=302。只闭合开 S2 R2 A 关S,电流表示数为 S A;同时闭合开关S、S2,电流表示数 为0.5A,则通电1分钟电阻R2产生的热量 为 J。 3.(2025宁夏)下图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。 AB 考点③电流热效应的利用与危害 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。将其接在家庭电 路中正常通电1小时，它产生的热量为 J。 已课外拓展提高 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。 2.R,和R2两个电阻串联在电路中，R,= 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,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.(2025一2026江西师大附中期末)如下列图 片所示，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(R1<R2) 的电阻丝，分别按下列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 R R2 R 电源 电源 RR 电源 电源 c D 5.(多选)下图所示的是一个电加热器的工作 原理图，其中R,和R2是阻值不变的发热电 阻。下表中的数据是它的部分参数。电加 热器正常工作时，下列说法正确的是( R 电压 220V 加热功率 990W 110W 220 Vo 保温功率 A.只闭合开关S,电加热器的功率为990W B.开关S闭合，S由断开到闭合，电路中电 流变大，R2的功率变大 C.电加热器在保温状态下工作5min,产生 3.3×104J的热量 D.电阻R1与R2的阻值之比为1：8 三、计算题 6.(2025江西，有改动)如右图 所示，电源电压恒为9V,R, 为定值电阻，R,为电阻箱色S (能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R,的阻值和R,工作100s产生的热量。 (2)把电阻箱R2的阻值调为18Ω，闭合S1、 S2,电流表的示数为1.4A。求R2两端的电 压和通过R?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,R,=200,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=1.0X 103kg/m3,c*=4.2X103J/(kg·℃)门 全一册第6章 1175.B 6.A变式B 7.C【解析】图甲中R,与R:串联，根据串联电路的电 流特点可知，I1：I2=1:1,A错误。图乙中R,与R 并联，根据并联电路的电压特点可知，U,：U2=1：1, B错误。图甲中电路的总电阻R=R,十R:=2十 30=5Q,图乙中电路的总电阻R'=R,+R RR2 多8X38-1.2n.根据P-货可知，图甲与图乙中 2n+3n UUR′1.2n 电路的总功率之比P,:P,=R·R=R=50 6:25,C正确，D错误。 8.AC【解析】由图可知，两个电阻串联，电压表测R。 两端电压，电流表测电路中的电流。温度升高时，由 表中数据可知，热敏电阻阻值变小，电路中总电阻变 小，因电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路中电流 变大，即电流表示数变大，故A正确。由欧姆定律可 知，R。两端电压变大，即电压表示数变大，故B错误。 根据欧姆定律可知，电压表示数与电流表示数的比值 大小等于定值电阻R。的阻值，因此当温度降低时，电 压表示数与电流表示数的比值不变，故C正确。当温 度为30℃时，由表中数据可知，热敏电阻的阻值为 U (6V)3 3600,则电路的总功率P=R。+R-2000+3600 0.06W,故D错误。 9.解：(1)闭合开关S,断开开关S2,电路为R,的简单电 路，由图乙可知，此时电流表的示数1，=0.3A,则电 源电压U=I,R,=0.3A×20=6V (2)闭合开关S和S,R1、R2并联，则通过R2的电流 I2=I-I1=1.2A-0.3A=0.9A R2消耗的电功率P2=UI2=6V×0.9A=5.4W (3)通电2min电路消耗的电能 W=UIt=6V×1.2A×2×60s=864J 10解：D灯泡的电阻R分=p=6W三6 (2)当开关S闭合，S、S断开时，R,和灯泡串联。 电路中的总电阻Ra=R灯十R,=62+182=242 电路中的电流1-受-号00,5A 灯泡两端的电压U灯=IR灯=0.5A×62=3V (3)当开关S、S、S都闭合，将滑动变阻器的滑片P 移到最右端时，R,和R,并联。 =0a=12 1,=R,m400 =0.3A 通过R1的电流I1=I。-12=1.5A-0.3A=1.2A 此时R,消耗的电功率P'=U。11=12V×1.2A= 14.4W 专题七测量小灯泡的电功率 1.(1)调零（校零）(2)B、E右(3)有2.5 (4)0.75大错误 2.(1)如下图所示(2)A0.7(3)43.9 2 九年级物理JK版 3.(1)左0.50.80.75(2)电压表 4.(1)0~15V(2)13.8(3)不动2 (④)3.8V×U,-3.8V 【解析】(1)由题意可知，小灯泡的额定电压为3.8V, 因此电压表应选择0~15V的测量范围。(2)要测量 小灯泡的额定功率，应使电压表测量小灯泡两端的电 压，所以要闭合开关S,将开关S2拨到触点1，移动滑 动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压等于3.8V。 (3)实验中，要始终使小灯泡正常发光，因此，要保持 滑动变阻器的滑片位置不动，再将开关S2拨到触点 2,使电压表测量小灯泡与R。两端的总电压U1。 (4)为了使电路中的电流仍是小灯泡正常发光时的电 流，单刀双掷开关拨到触点2，确保电压表测量小灯泡 和定值电阻的电压之和，根据串联电路电压的特点可 得，U。=U-U1=U1一3.8V,此时电路中的电流I。= U_U-3.8 R。R。 二，串联电路中电流处处相等，则1癫= I。,所以小灯泡的额定功率P=U丽I =3.8V×(U,-3.8) R。 5.(1)B(2)0.2(3)5(4)0.2(5)D 【解析】(1)为保护电路，闭合开关S,前，应将滑片P 移到滑动变阻器的阻值最大处，即B端。(2)闭合开 关S,将单刀双掷开关S扳向“1”，调节滑动变阻器 的阻值，使电流表的示数为11。由图乙可知，此时电 流表的示数I,=0.2A。(3)将开关S2扳向“2”，保持 滑动变阻器的阻值不变，调节电阻箱的阻值R,使电 流表的示数仍为I1,此时R=52,根据等效替代法可 知，步骤(2)中小灯泡的电阻R,为5。(4)步骤(2) 中，小灯泡的实际功率P,=IR,=(0.2A)2×52= 0.2W。(5)若小灯泡的额定电流I。=2I1,假设灯泡 的阻值不变，则P=I6R,=(2I1)R,=4IR,= 4P,:但由于灯丝的电阻会随温度的升高而增大，所以 当灯泡正常发光时，灯泡的阻值变大，则实际的额定 功率P。>P=4P,所以最有可能的额定功率值为 P。=5P1,D正确。 3焦耳定律 D课内基础闯关 1.液面高度差的大小电阻电流 2.0.2108【解析】只闭合开关S,只有R,接在电路 中，故电流表的示数1，-是-=0,2A:同时闭合 开关S、S,R1与R2并联，则R2中的电流I2=I一I =0.5A-0.2A=0.3A,通电1min电阻R2产生的 热量Q2=I22R2t=U12t=6V×0.3A×60s=108J。 3.124.32×10并联 4.热7.2×10 )课外拓展提高 1.电阻减少2.0.12303.A 4.D【解析】图A中电阻串联，总电阻最大，图B中电 阻为R,,图C中电阻为R,,图D中电阻并联，总电阻 U 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。 U2 5.BC【解析】只闭合开关S时，P,=R,十R,:开关S, U S都闭合时，R,短路，P:=R,。P小于P:,所以只 闭合开关S,电加热器处于保温状态；根据表中数据可 知，保温时电加热器的功率为110W,A错误。开关S 闭合，S由断开到闭合，电路中的总电阻变小，R2的 阻值不变；根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，则 R:两端的电压变大：根据公式P一尽可知，R,的功 率变大，B正确。电加热器在保温状态下工作5min, 产生的热量Q=W=P,t1=110W×5×60s=3.3× U2 U 10'J.C正确。P,=R,十R=110W,P,=R 990W,联立解得电阻R1与R:的阻值之比为8：1，D 错误。 6.解：(1)闭合S,断开S2,只有R,接入电路中，则R, 的阻值 109 R,工作100s产生的热量 Q1=IR1t=(0.9A)2×102×100s=810J (2)闭合S和S2时，R,与R:并联，则R2两端的电压 U,=U=9V 通过R2的电流 U:9V 1=R=i80=0.5A 巴核心素养提升 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S2,电路为R,的简单 电路；两个开关同时闭合，两个电阻并联接入电路。 R,=2002,R:=5502,并联电路总电阻小于任何一 U 个分电阻。根据P=UI=R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。则中温挡功率为P,=R, (220V)2 U_(220V)2 200n=242W,低温挡功率P,=R=550n 88W,高温挡功率P商=P,+P2=242W+88W= 330W。满杯水的质量m水=p*V*=1.0×103kg/m3 ×330×10-6m3=0.33kg,满杯水从20℃加热到 98℃吸收的热量Q殿=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=1.08108X10J=1,2012× 90% 10J,需要的时间1一P W1.2012×10」=364s。 330W 4跨学科实践：半导体与光伏发电 )实践专项训练 1.半导体弱 2.导电太阳能 3.(1)LED灯的发光时间转换(2)1、2长(3)当 光伏板的面积和光照时间相同时，光伏板吸收太阳能 的多少与表面颜色有关黑(4)控制变量法 阶段训练（九） 1.等于小于 2.21100506【解析】由图可知，开关旋至“1”挡时， R,与R,串联，开关旋至“2”挡时，只有R,工作。因 串联电路中的总电阻大于其中任一电阻，故根据P= 尺可知，开关旋至“1”挡时，功率较小，为保温挡：开关 旋至“2”挡时，功率较大，为加热挡。处于加热挡时， U2(220V)2 只有R,工作，则加热功率Ps=R 44 1100W;处于保温挡时，R,与R2串联，则串联后的 U=(220V)2 总电阻RPm88w=550Q,则R:=R-R =5502-442=5062. 变式C 3.212.5225【解析】由图甲、乙可知，9月份消耗的电 能W=3754.8kW·h-3542.3kW·h=212.5kW·h: 200度电是峰期用电，则峰期用电的电费为200kW·h× 1.1元/(kW·h)=220元，谷期用电的电费为(212.5kW ·h-200kW·h)×0.4元/(kW·h)=5元，这个月应交 电费220元+5元=225元。 4.A5.C6.D 7.B【解析】开关闭合前，滑动变阻器的滑片要处于连 入的电阻最大处，即最右端，故A错误。小灯泡正常 P题_0.75W 发光时的电流1==2.5V=0.3A,所以电流表 选用的测量范围为0~0.6A,故B正确。开关闭合 后，电流从电源正极流出，电流经过滑动变阻器、灯泡 流向电流表，故C错误。电源由两节干电池串联组 成，电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,小灯 泡正常发光时滑动变阻器两端的电压U#=3V一2.5 V=0.5V,由上面分析可知此时电路中电流为0.3A, _Um_0.5V 滑动变阻器连入的电阻Rm==0.3A≈1.70，故 D错误。 8.AD【解析】由图甲可知，小灯泡与滑动变阻器R串 联，电压表测小灯泡两端的电压，电流表测电路中的 电流。当滑片位于最左端时，滑动变阻器连入电路中 的电阻为零，电流表、电压表的示数都最大。由图乙 可知，电源电压U=U1=12V,电流表的示数I最大= 全一册详解详析 23yΛ