184焦耳定律-2022-2023學(xué)年九年級(jí)物理全一冊(cè)（人教版）

18.4焦耳定律解題要點(diǎn)梳理：電功與電熱公式Q=I2Rt普遍適用于電熱的求解；公式W=UIt普遍適用于電功的求解。純電阻電路中：W總=Q放=Pt=UIt=U2非純電阻電路中：W＞Q，消耗的電能：W=Pt=UIt，產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt?；A(chǔ)鞏固1．（2022·內(nèi)蒙古·烏拉特前旗第三中學(xué)九年級(jí)期末）下列電學(xué)知識(shí)敘述正確的是（）A．由歐姆定律變形公式可知，導(dǎo)體兩端的電壓為零時(shí)，因?yàn)闆](méi)有電流通過(guò)，所以導(dǎo)體電阻為零B．電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的電流成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比C．電功率是描述電流做功多少的物理量D．導(dǎo)體電阻的大小，可以用它兩端的電壓與通過(guò)它的電流的比值來(lái)表示【答案】D【詳解】A．電阻是導(dǎo)體本身所具有的性質(zhì)，與通過(guò)它的電流、它兩端的電壓無(wú)關(guān)，導(dǎo)體兩端的電壓為零時(shí)，電流為零，但導(dǎo)體電阻不為零，故A錯(cuò)誤；B．由焦耳定律知，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體中電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比，故B錯(cuò)誤；C．電功率是描述電流做功快慢的物理量，故C錯(cuò)誤；D．在物理學(xué)中，導(dǎo)體的電阻等于兩端的電壓與通過(guò)的電流的比值，故D正確。故選D。2.（2022·江蘇·無(wú)錫市河埒中學(xué)二模）如圖是“探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。R1、R2、R3的阻值均為10Ω，兩個(gè)容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。下列說(shuō)法正確的是（）A．該實(shí)驗(yàn)裝置U型管液面高度變化是液體熱脹冷縮的緣故B．通電一段時(shí)間后，左側(cè)U形管中液面的高度差比右側(cè)的小C．圖中實(shí)驗(yàn)是為了探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系D．若將圖中R3也放入右側(cè)密閉容器里，可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系【答案】D【詳解】A．該實(shí)驗(yàn)裝置U型管液面高度變化是空氣熱脹冷縮的緣故，故A錯(cuò)誤；B．由可知，左邊容器中電阻的電流大于右邊容器中電阻的電流，容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；因此通電一段時(shí)間后，左側(cè)U形管中液面的高度差更大，故B錯(cuò)誤；C．裝置中一個(gè)10Ω的電阻與兩個(gè)10Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，右端兩個(gè)電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I右=I左，兩個(gè)10Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I1=I2，所以右邊容器中的通過(guò)電阻的電流是左側(cè)通過(guò)電流的一半；兩容器中電阻絲的阻值相等，但通過(guò)它們的電流不同，這是探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，故C錯(cuò)誤；D．若將右側(cè)的兩個(gè)電阻并聯(lián)都放入容器中，把右側(cè)的電阻看作一個(gè)整體，由并聯(lián)電路的電阻關(guān)系可知，其電阻為，此時(shí)左側(cè)電阻和右側(cè)電阻是串聯(lián)的，則電流和通電時(shí)間都是相同的，可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，故D正確。3.（2022·全國(guó)·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）如圖所示的用電器中，利用電流熱效應(yīng)的是（）A．抽油煙機(jī)B．電餅鐺C．電視機(jī)D．洗衣機(jī)【答案】B【詳解】電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。抽油煙機(jī)和洗衣機(jī)工作時(shí)主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，電視機(jī)工作時(shí)主要將電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，只有電餅鐺是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流的熱效應(yīng)，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。4.（2022·陜西咸陽(yáng)·九年級(jí)期末）電爐工作時(shí)，電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱，這是因?yàn)殡姞t絲通過(guò)導(dǎo)線接到電路里，通過(guò)電爐絲和導(dǎo)線的電流大小______，由于電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻______（選填“大”或“小”），導(dǎo)致電爐絲產(chǎn)生的熱量比導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量______（選填“多”或“少”）。【答案】

相等

大

多【詳解】電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián)，通過(guò)的電流相同，電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大，根據(jù)可知，在相同時(shí)間內(nèi)，電爐絲產(chǎn)生的熱量多，故電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱。5.（2022·全國(guó)·九年級(jí)期中）入冬以來(lái)，越來(lái)越多的家庭開(kāi)始使用電熱取暖器。如圖甲所示，這款電熱取暖器有高溫?fù)鹾偷蜏負(fù)鮾蓚€(gè)擋位，額定電壓為220V，高溫?fù)醯墓β蕿?200W，簡(jiǎn)化電路如圖乙所示，R1的阻值為48.4Ω。（1）該電熱取暖器是利用電流的_____效應(yīng)工作的；當(dāng)S1和S2同時(shí)閉合時(shí)，電熱取暖器處于____擋；（2）電熱取暖器處于低溫?fù)鯐r(shí)通過(guò)電阻R1的電流為_(kāi)____，電熱取暖器處于低溫?fù)鯐r(shí)的功率為_(kāi)____；（除不盡保留一位小數(shù)）（3）在額定電壓下，使用高溫?fù)踹B續(xù)工作3h，電熱取暖器產(chǎn)生的熱量為_(kāi)_________?！敬鸢浮?/p>

熱

高溫

4.5A

1000W

2.376×107J【詳解】（1）電流通過(guò)電阻絲時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱量，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故電熱取暖器是利用電流的熱效應(yīng)工作的。當(dāng)S1和S2同時(shí)閉合時(shí)，兩個(gè)電熱絲并聯(lián)接入電路中，根據(jù)并聯(lián)電路的電阻關(guān)系可知，此時(shí)電路中的總電阻是最小的，根據(jù)，可知，在電壓一定時(shí)，電路消耗的功率最大，電熱取暖器處于高溫?fù)?。?）S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，只有R1接入電路，此時(shí)為低溫?fù)?。通過(guò)電阻絲R1的電流低溫?fù)醯墓β剩?）電熱取暖器產(chǎn)生的熱量Q=W=P高t=2200W×3×3600s=2.376×107J6.（2022·全國(guó)·九年級(jí)單元測(cè)試）如圖所示，物理實(shí)驗(yàn)小組探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個(gè)透明容器中封閉著等量的空氣，且都有一段電阻絲。將透明容器與形管相連，接入電路。（1）實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察______的變化反映電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少。（2）圖甲是探究在通電時(shí)間相同和______相同的情況下，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與大小是否與______有關(guān)的裝置。（3）電流表的示數(shù)由圖乙所示，在這種情況下，右側(cè)容器中定值電阻在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是______。（4）某實(shí)驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)通電一段時(shí)間后，其中一個(gè)U形管中的液面高度幾乎不變，發(fā)生此現(xiàn)象的原因可能是______?！敬鸢浮?/p>

U形管液面高度差

電流

電阻

400

裝置的氣密性不好【詳解】（1）電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但容器內(nèi)空氣溫度的變化可以通過(guò)U形管液面高度差的變化來(lái)反映，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法。（2）圖甲兩電阻串聯(lián)接入電路，串聯(lián)電路各處電流相等，可知通過(guò)兩電阻的電流相等，通電時(shí)間相同，電阻大小不同，所以探究的是導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小是否有關(guān)。（3）由圖可知，電流表選擇的是量程，對(duì)應(yīng)的分度值是0.1A，電流表示數(shù)為2A；右側(cè)容器中定值電阻在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是（4）通電一段時(shí)間后，其中一個(gè)U形管中的液面高度幾乎不變，說(shuō)明與此相連的容器可能漏氣，導(dǎo)致熱量向外散失。7.（2022·湖北襄陽(yáng)·中考真題）在如圖所示電路中，電源電壓不變，R1＝10Ω，R2＝5Ω。（1）當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S2，斷開(kāi)S1、S3時(shí)，電流表的示數(shù)為0.4A，求電源電壓；（2）當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S1、S3，斷開(kāi)S2時(shí)，求通電10s內(nèi)電阻R1產(chǎn)生的熱量。【答案】（1）6V；（2）36J【詳解】解：（1）已知R1＝10Ω，R2＝5Ω，當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S2，斷開(kāi)S1、S3時(shí)，R1和R2串聯(lián)，則，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A，電源電壓為；（2）當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S1、S3，斷開(kāi)S2時(shí)，R1和R2并聯(lián)，因?yàn)閁＝6V，R1＝10Ω，那么通過(guò)R1的電流，通電10s內(nèi)電阻R1產(chǎn)生的熱量。答：（1）電源電壓為6V；（2）通電10s內(nèi)電阻R1產(chǎn)生的熱量為36J。8.（2022·全國(guó)·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）甲圖是一種由酒精氣體傳感器制成的呼氣酒精測(cè)試儀，其原理如乙圖所示：定值電阻R2=40Ω，電源電壓U=12V，其中R1為酒精傳感器，其阻值隨酒精濃度增大而減小，部分對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示，求：酒精濃度mg/mL00.20.40.60.8R1/Ω8060402010（1）檢測(cè)者未喝酒時(shí)，通過(guò)R1的電流。（2）某次檢測(cè)中，電壓表示數(shù)為4V，R2在0.5s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。（3）電壓表示數(shù)為4V時(shí)，是否屬于酒駕？（酒駕標(biāo)準(zhǔn)為：0.2mg/L≤酒精氣體濃度≤0.8mg/mL）【答案】（1）0.1A；（2）0.8J；（3）是【詳解】解：（1）由圖像可知，當(dāng)被檢測(cè)者未喝酒時(shí)，即酒精氣體的濃度為0時(shí)，R1的電阻為80Ω，通過(guò)R1的電流（2）由電路圖可知，傳感器R1和定值電阻R2串聯(lián)，電壓表測(cè)傳感器R1兩端的電壓；當(dāng)電壓表示數(shù)為4V，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知，定值電阻R2兩端的電壓，此時(shí)電路的電流為，R2在0.5s內(nèi)產(chǎn)生的熱量；（3）電壓表示數(shù)為4V時(shí)，由得，酒精傳感器的電阻，由表格數(shù)據(jù)可知，被檢測(cè)者的酒精氣體濃度為0.6mg/mL，在0.2mg/L≤酒精氣體濃度≤0.8mg/mL之間，所以屬于酒駕。答：（1）檢測(cè)者未喝酒時(shí)，通過(guò)R1的電流為0.1A；（2）某次檢測(cè)中，電壓表示數(shù)為4V，R2在0.5s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為0.8J；（3）電壓表示數(shù)為4V時(shí)，是屬于酒駕。能力提升9.（2022·貴州銅仁·中考真題）如圖所示，電源電壓12V保持不變，小燈泡標(biāo)有“4V1.6W”字樣（燈絲電阻不受溫度影響），滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“50Ω1A”字樣，電流表量程為0~0.6A，電壓表量程為0~15V；閉合開(kāi)關(guān)，保證各元件不損壞，下列選項(xiàng)正確的是（）A．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，小燈泡可能正常發(fā)光B．電路中消耗的最大功率為4.8WC．滑動(dòng)變阻器兩端電壓變化范圍為9~10VD．當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P置于b端時(shí)，滑動(dòng)變阻器通電1min產(chǎn)生的熱量為140J【答案】AB【詳解】A．小燈泡的額定電壓為4V，電源電壓為12V，滑動(dòng)變阻器與小燈泡串聯(lián)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器可以改變小燈泡兩端的電壓，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值，當(dāng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，讓其接入電路中的電阻為20Ω時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，故A正確；B．當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中電流最大，則電路中消耗的功率最大，為，故B正確；C．當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，則滑動(dòng)變阻器兩端電壓最小為8V。燈泡電阻為，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大時(shí)，其兩端電壓最大，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)可得，解得，則滑動(dòng)變阻器兩端電壓最大為10V；變化范圍為8~10V，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P置于b端時(shí)，滑動(dòng)變阻器阻值為R滑m=50Ω，可知，滑動(dòng)變阻器通電1min產(chǎn)生的熱量為，故D錯(cuò)誤。故選AB。10.（2022·河北承德·九年級(jí)期末）如圖是一個(gè)電加熱器的工作原理圖，其中和是阻值不變的發(fā)熱電阻；下表是它的部分參數(shù)。當(dāng)電加熱器正常工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）額定電壓額定加熱功率額定保溫功率A．只閉合開(kāi)關(guān)，加熱器的功率為B．開(kāi)關(guān)閉合，由斷開(kāi)到閉合，電路中電流變大，的功率變大C．加熱器在保溫狀態(tài)下工作，產(chǎn)生的熱量D．電阻與的阻值之比為∶【答案】BC【詳解】A．只閉合開(kāi)關(guān)，兩電阻串聯(lián)，電阻較大，根據(jù)知，在電壓一定時(shí)，電功率較小，加熱器處于保溫狀態(tài)，則此時(shí)加熱器的功率為，故A錯(cuò)誤；B．開(kāi)關(guān)閉合，斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，閉合時(shí)，電阻被短路，只有電阻工作，電阻減小，根據(jù)知，電路的電流增大，的電阻不變，根據(jù)知的功率變大，故B正確；C．加熱器在保溫狀態(tài)下工作產(chǎn)生的熱量故C正確；D．因?yàn)?，，且，，所以，即，解得，故D錯(cuò)誤。故選。11．（2022·河北承德·九年級(jí)期末）圖甲是小燈泡L和電阻R的I—U圖像。將小燈泡L和電阻R接入圖乙所示的電路中，只閉合S1時(shí)，電流表的示數(shù)為0.5A。電源兩端電壓保持不變，下列說(shuō)法中正確的是（）A．只閉合時(shí)，小燈泡的電阻為B．只閉合時(shí)，小燈泡的功率為C．再閉合后，電路總功率的增加量為2.8WD．再閉合后，在內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為48J【答案】BD【詳解】AB．只閉合時(shí)，電路為燈泡的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)電路中的電流，由圖甲可知，此時(shí)燈泡兩端的電壓，由，可得，小燈泡的電阻，小燈泡的功率，故A錯(cuò)誤，B正確；．再閉合后，燈泡與電阻R并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，因并聯(lián)電路中各支路獨(dú)立工作、互不影響，所以，通過(guò)小燈泡的電流不變，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，電阻R兩端的電壓，由圖甲可知，通過(guò)電阻R的電流，則電路總功率的增加量，內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量，故C錯(cuò)誤，D正確。故選。12.（2022·全國(guó)·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）一個(gè)家用電火鍋，電路如圖所示，已知R1＝88Ω，R2＝44Ω，那么它有______個(gè)溫度擋：當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，它處于______溫?fù)?；它的中溫?fù)醯墓β适莀_____W；若它在高溫?fù)豕ぷ?0s，能放出______J熱量；若電火鍋放出4.2×105J的熱量，可將質(zhì)量為2kg、初溫為20oC的水加熱到______oC。（已知加熱效率為60%）【答案】

3

低

1100

16500

50【詳解】根據(jù)電路圖