第18章 第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议&第4节 焦耳定律-【学海风暴】2026-2027九年级下册物理同步备课（人教版·新教材）

阶段训练（一） 1.11066002.<1:29 3.2201.8×1056861.1 4.><【解析】两个电阻串联，通过它们的电流相 等，根据图像可知，此时R,两端的电压U,大于R2两 端的电压U2;将这两个电阻并联后接入电路中，它们 两端的电压相等，根据图像可知，此时通过R,的电流 I1小于通过R2的电流I2,根据公式P=UI可知，R 消耗的功率小于R?消耗的功率。 5.63【解析】闭合开关S,断开开关S、S2时，R,与 R,串联，电压表测量的是R,两端的电压，所以R,的 U 4V 电阻为R=7=0.2A=200,则电源电压为0= I(R,+R,)=0.2A×(20+10)=6V。当开关S S、S都闭合时，R,被短路，R,与R2并联，所以R 与R2两端的电压等于电源电压，通过R,的电流为I U 6V U 一R,-200=0.3A,通过R,的电流为1：=R, 300=0.2A,所以电路消耗的总功率为P=U(1,十 6V I2)=6VX(0.3A+0.2A)=3W 6.C 7.C【解析】图甲中R,与R2串联，根据串联电路的电 流特点可知，I,:12=1:1,A错误。图乙中R1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R2=22十 32=52:图乙中电路的总电阻R'= RiR2 R,+R2 2X88-1.2n:根据P-发可知，图甲与图乙中电 U2 2Ω+3Ω 路的总功率之比P,:P,= y:-R=1.20= RR=R=50 6:25,C正确，D错误。 8.C【解析】由于灯泡L的电阻会随温度的变化而变 化，因此通过灯泡L的电流跟灯泡L两端的电压不成 正比，故图乙中的曲线是灯泡L的U-I图像。该曲 线上每一点的纵坐标与横坐标的比值都代表灯泡L 的阻值，由图乙可知，灯泡L的电阻随着电流的增大 而增大，A错误。由图甲可知，灯泡L与电阻R串联， 根据串联电路的电流特点可知，通过灯泡L和电阻R 的电流相等，且灯泡L两端的电压和电阻R两端的电 压之和等于6V,再结合图乙可知，符合条件的电流I =0.4A,此时灯泡L两端的电压U=2V,电阻R两 端的电压U。=4V,所以灯泡L的电阻R=7 0.4A=50B错误。灯泡L的实际功率P,=ULI= 2V 2V×0.4A=0.8W,C正确。定值电阻R的实际功 率Ps=UsI=4V×0.4A=1.6W,D错误。 9.解：(1)灯泡的电阻 46 九年级物理RJ版 =0=6V)2 R=P=3w=12n (2)闭合S,断开S、S,时，灯与R,串联。因灯泡与 R2的电阻之比为1：2，所以R2=2R=2×122= 242 P3W 灯正常发光时，电路中的电流1=云-GV=0.5A 则电源电压U=I(R+R2)=0.5A×(12+242) =18V (3)开关均闭合时，灯短路，R,与R2并联。 U,U18V,18V 电路中的总电流1。=1+1，=R,+R。=12024口 =2.25A 电路工作1min消耗的电能W=UIt=18V× 2.25A×60s=2430J 10.解：(1)当电压表的示数为2V时，通过R。的电流I。 _U。_2V R。5n-0.4A 1min内R,消耗的电能W=U,Iot=2V×0.4AX 60s=48J U 6 V (2)此时电路中的总电阻R。=了=0.4A=150 气敏电阻的阻值R=R。-R。=152-52=102 到=L。=0.10,由图乙可知，此时的空气质 则尺=100 量指数为25。 (3)当空气质量指数为100时，由图乙可知京= 0.421 则R=2.52 6 V 电路中的电流Ie=R。=5n+2.5n=0.8A 气敏电阻R的功率PR=IR'=(0.8A)2X2.52= 1.6W 第3节跨学科实践：为家庭节约用电提建议 ®实践专项训练 1.AC 2.解：(1)根据P=U1可得，这个家庭的电路的干路电 P 22 W 流1=元-220V-0.1A W (2)根据P=,可得，该社区每天因为用电器待机而 浪费的总电能W=P't=1000×0.022kW×20h= 440kW·h (3)用电器不使用时，要及时拔下插头（断电）。（合理 即可) 第4节焦耳定律 ⊙课内基础闯关 1.液面高度差的大小电阻电流 2.3:44:33.变大4.5 4.左3【解析】由实验装置图可知，右侧容器内电阻 丝与其上方的电阻丝并联，再与左侧容器内电阻丝串 联。由电路特点知，左侧容器内电阻丝的电流大于右 侧容器内电阻丝的电流(I左>I右)，电阻和通电时间 相等时，由Q=IRt可知，左侧容器内电阻丝产生的 热量多，容器内空气吸收的热量更多，压强更大，故左 侧U形管中液面高度的变化较大；lmin内右侧容器 内电阻丝产生的热量Q=rR=(分×0.2A)×5n ×60s=3J. 5.热7.2×106.D )课外拓展提高 1.相同小于少2.0.1230变式0.3108 3.1.21:44:1【解析】由图甲可知，闭合S,、S2 时，R,与R,并联，A1测干路中的电流，A2测通过R2 的电流，所以A,的示数大于A2的示数，故A1所选用 的测量范围为0一3A,其示数I=1.5A,A2所选用的 测量范围为0一0.6A,其示数I2=0.3A。故通过R, 的电流为I1=I一I2=1.5A一0.3A=1.2A,则R,与 ®2的阻值之比R,：R,=:=21=0.3A： 1.2A=1:4,相同时间内两个电阻产生的热量之比 Ut:t=R:R,=4:1 Q::Q:-RR: 4.C 5.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R2,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。 6.BC【解析】水吸收的热量Q吸=c水m水△t=4.2X 103J/(kg·℃)×1kg×(70℃-20℃)=2.1×105J, 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=W-Q=2.1X10」 t t 210s 1000W,C正确。由P=U1可得，电热水袋加热时通 P1000W 过的电流1=无=10V≈45A,A错误.由P= U' U 可得，电热水袋的加热电阻的阻值R=P= (220V)2 1000W=48.42,B正确。 7.解：(1)通过R2的电流I2=I一I1=6A一4A=2A (2)电阻R:工作1min产生的热量 Q2=IR2t=(2A)2×1102×60s=2.64×10J (3)电路工作1min消耗的电能 W=U1t=220V×6A×60s=7.92×104J 8.(1)做功高度差(2)电阻右(3)使通过R,和 R。的电流不相等(4)变小(5)甲 【解析】(1)电流流过电阻丝时，将电能转化为电阻丝 的内能，是通过做功的方式改变电阻丝内能的。电流 通过电阻丝产生热量的多少不能直接看出来，可以观 察U形管中液面的高度差，液面的高度差越大，说明 空气膨胀得越多，吸收的热量越多，电阻丝产生的热 量越多。(2)甲中两电阻丝串联，两电阻丝阻值不同， 通过两个电阻丝的电流相同，通电时间也相同，故甲 装置可用于探究电流通过导体产生的热量的多少与 电阻的关系。由Q=IRt可知，在通电时间相等时， 右侧容器中的电阻大，右侧U形管中液面高度差更 大，右侧容器内电阻丝产生的热量多。(3)乙装置中， 右侧两电阻丝并联后再与左侧电阻丝串联，容器内两 电阻丝阻值大小相等，根据并联和串联电路电流的规 律可知，通过左侧容器中电阻丝的电流大于通过右侧 容器中电阻丝的电流，故乙装置中电阻丝R,的作用 是使通过R,与R2的电流不相等。(4)在乙装置中， R,断路后，电路中的总电阻变大，在电源电压一定 时，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，即通过R, 的电流变小，根据焦耳定律可知，在相同的时间内，R 产生的热量减少，左侧U形管中液面的高度差将变 小。(5)电炉通电工作时，电炉丝与导线串联，通过它 们的电流相等，而电炉丝的电阻远远大于导线的电 阻，根据焦耳定律可知，电炉丝产生的热量远远大于 导线产生的热量，使得电炉丝热得发红，而与它相连 的导线却不热，可见产生这一现象的原因可用甲装置 的实验结论来解释。 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，两个电阻并联在电路中。 R,=200,R2=5502,并联电路总电阻小于任何一 U 个分电阻。根据P=UI=尺可知，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 2002 =242W,低温挡功率为P,==220V -R25502 =88W,高温挡功率为P高=P,十P2=242W+88W =330W。满杯水的质量m水=P*V水=1.0X103kg/m3 ×330×10-6m3=0.33kg,满杯水从20℃加热到 98℃吸收的热量Q服=c水m水△t=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=.08108X10】=1,2012× 90% 10J,需要的时间t=P鑫 W1.2012×105J 330W =364s0 专题四电功率有关的极值、范围计算 U(12V)2 1.解：1)小灯泡的电阻R=P=6W =242 (2)开关S闭合，S、S都断开且滑片移到中点时，小 下册详解详析 7第3节 跨学科实践： 已实践项目解读 一、项目提出 了解家中的用电情况，提出节约用电的 建议。 二、项目分析 1.调查家中的用电情况。 2.了解用电器的耗电情况。 3.提出节约用电的建议。 4.评估采纳节电建议后的效果。 三、项目实施 1.调查家中的用电情况：通过电能表计算 家中一段时间内消耗的电能，或通过上网等手 段从电网公司直接了解家中一段时间内消耗 的电能。 2.了解用电器的耗电情况：通过用电器的 铭牌或说明书就能知道用电器工作时的电功 率，再结合它的工作时间，就可以计算出它消 耗的电能。 3.提出节电建议：从用电器的使用时长、 使用状态等角度，总结一些节约用电的建议。 4.评估节电建议的效果：总结节电建议， 计算出采取节电措施后节约的电能。 四、展示交流 把家中的用电情况、节电建议以及实施效 果整理后分享给其他同学，看看哪些同学的节 电措施更全面、更有效。 实践专项训练 一、选择题 1.（多选)“节电小举动，环保大作为。”在有关 家庭节约用电的话题讨论中，下列说法正确 的是 A.电饭煲的功率比冰箱更大，但电饭煲每天 18 九年级物理RJ版 为家庭节约用电提建议 消耗的电能不一定比冰箱多 B.为了节约用电，教室内的照明灯都应换用 功率最小的灯泡 C.为了节约用电，电脑、电视长时间无人使 用时，应关闭电源，不要处于待机状态 D.我们用水发电，由于自然界的水是循环 的，所以不需要节约用电 二、计算题 2.大多数用电器在待机状态也会消耗电能。 以1000个家庭的社区为例，假设每个家庭 所有用电器待机时的总功率为22W,每天处 于待机状态的时间为20h,则： (1)当一个家庭的所有用电器均处于待机状 态时，这个家庭的电路的干路电流约为多 少安？ (2)该社区每天因为用电器待机而浪费的总 电能约为多少千瓦时？ (3)通过上述计算，请写出一种节约用电的 方法。 第4节 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 化成为能，这种现象叫作电流的热效应。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.电流通过导体产生热量的多少跟电流、 电阻和通电时间有关。在电流相同、通电时间 相同的情况下，一般电阻丝的电阻越大，这段 电阻丝产生的热量越多。在电阻相同、通电时 间相同的情况下，通过一段电阻丝的电流越 大，这段电阻丝产生的热量越多。 名师点睛 探究电流产生的热量与哪些因素有关 时，如果用液体温度的变化量来反映热量的 多少，则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 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。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。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=UIt= 易错警园 只有在纯电阻电路中（如电炉、电烙铁、 电熨斗等)，电流做功消耗的电能全部转化 成内能时，电热在数值上才与电功相等。 焦耳定律 三、电热的利用和防止 1.电热的利用：利用电来加热的设备叫作 电热器，它们都是利用电流的热数应工作的。 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，所以常利用散热窗、散 热片、风扇等来加快散热。 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。 50 【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R1、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通电 下册第十八章 19 时间的关系：通电不同时间，观察同一个密闭 容器的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。 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102电阻 丝产生的热量为 J。 52 102 【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 20 九年级物理RJ版 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。 考点②焦耳定律 2.有两个电阻，R1=302,R2=402。若将它们 串联在电路中，则在相同时间内R1、R2消耗 的电能之比W1：W2= ;若将它 们并联在电路中，则在相同时间内R1、R2产 生的热量之比Q1:Q2= 3.如图所示，电源电压为3V,R1=R2=52. 先闭合开关S,再闭合开关S2,电流表的示 数将 (选填“变大”或“变小”)： 当S闭合，S2断开时，通电10s,电流通过 R,产生的热量是 J。 50 第3题图 第4题图 4.如图所示的是“探究电流通过导体时产生的 热量跟电流大小的关系”的实验装置，两个 相同的容器中封着等质量的空气，U形管中 液面相平，通电一段时间后， (选填 “左”或“右”)侧U形管中液面高度的变化较 大。若每段电阻丝的阻值为5Ω，通过左侧 容器内电阻丝的电流是0.2A,则1min内右 侧容器内电阻丝产生的热量为 J。 考点③电热的利用和防止 5.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。 6.教材素材电流的热效应在科研、生产、生活 中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危 害。下列情况不属于防止电热危害的是 ( A.冰箱底部有散热器 B.大数据服务器基地的散热设备 C.电动机外壳有许多散热片 D.养鸡场安装电热孵化器 已课外拓展提高 一、填空题 1.电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫， 但连接电炉的导线却不怎么热。电路中，通 过导线与电阻丝的电流 ,而导线电 阻远 电阻丝电阻，使导线在相同时 间内产生的热量很 2.R1、R2两个电阻串联在电路中，R1=102, R2=20。R,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R1产生 的热量为 J。 变式将题中的两电阻并联接在电路中， 若通过R1的电流为0.6A,则通过R2 的电流为 A。通电1min,电流 通过R2产生的热量为 J。 3.在图甲所示的电路中，闭合开关S,再闭合开 关S2,电流表A,的示数变大，此时两个电流 表的指针都指在刻度盘的中央，均如图乙所 示，则通过R,的电流为 A. R1:R2= ,在相同时间内两个电 阻产生的热量之比Q1：Q2= 06 A 0.63 二、选择题 4.下列图片所示的家用电器在正常工作时消 耗相同的电能，产生热量最少的是( ) A.电饭煲 B.电熨斗 C.电风扇 D.电热水壶 5.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 R R2 R 电源 电源 A B R2 RR2 电源 电源 C D 6.(多选)某品牌的电热水袋的部分性能指标如 表所示。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 下册第十八章 21 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 7.(2026南昌二模)下图所示的是一款家用电 器的内部电路简化原理图，R,、R2均为电热 丝，其中R2=1102。将其接入220V的家 庭电路中，开关S,闭合时流过R,的电流为 4A;开关S1、S2都闭合时干路中的电流为 6A。求S、S2都闭合时： (1)流过R2的电流。 (2)电阻R2工作1min产220v R 生的热量。 R2 (3)电路工作1min消耗的电能。 四、实验与探究题 8.如下图所示，甲、乙是探究“电流通过导体产 生热量的多少跟什么因素有关”的实验装 置，透明容器中密封着等质量的空气。 R=52 R=52 九年级物理RJ版 (1)通电后，透明容器中电阻丝的内能是通 过 （选填“做功”或“热传递”) 的方式改变的。实验中通过观察U形管中 液面的 来比较电流通过电阻 丝产生的热量的多少。 (2)甲装置可用于探究电流通过导体产生的 热量的多少与 的关系。通电一段 时间后， (选填“左”或“右”)侧容器 中电阻丝产生的热量多。 (3)乙装置中电阻丝R,的作用主要是 0 (4)如果乙装置中R?发生了断路，在通电时 间相同的情况下，与R?未发生断路相比较， 左侧U形管中液面的高度差将 （选 填“变大”“变小”或“不变”)。 (5)生活中我们经常见到“电炉丝热得发红， 而与它相连的导线却不热”这一现象，这可 用 (选填“甲”或“乙”)装置的实验 结论来解释。 色核心素养提升 科学思维某品牌电热水杯如图甲所示，水杯 容量为330mL,有高、中、低三个加热挡位，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=1.0X 103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)门