3.6.2焦耳定律的計(jì)算-2022-2023學(xué)年九年級(jí)科學(xué)上冊(cè)同步2024課堂（浙教版）

第六節(jié)電能焦耳定率九年級(jí)科學(xué)第三章能量的轉(zhuǎn)化與守恒

電能是現(xiàn)代生活和生產(chǎn)中最常用的一種能量。生活中每戶家庭都要向電力公司繳納電費(fèi)，那么，電費(fèi)是怎樣計(jì)算的？怎樣量度所消耗的電能？課堂導(dǎo)入知識(shí)點(diǎn)分析基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的羅列和例題難點(diǎn)易錯(cuò)點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)總結(jié)011．焦耳定律：(1)1841年，英國(guó)物理學(xué)家焦耳發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量Q（稱為焦耳熱）與電流I的平方、導(dǎo)體的電阻R、通電時(shí)間t成正比，這個(gè)規(guī)律叫焦耳定律。焦耳定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。它的適用范圍很廣，純電阻電路、非純電阻電路在計(jì)算電熱時(shí)都用到它。(2)熱功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱功率叫做熱功率．熱功率等于通電導(dǎo)體中電流I的二次方與導(dǎo)體電阻R的乘積．(3)電功率與熱功率:對(duì)純電阻電路，電功率等于熱功率即：P=I*U=I2R=U2/R此時(shí)，可得U=IR,所以純電阻電路也可以說(shuō)是歐姆定律成立的電路對(duì)非純電阻電路，電功率等于熱功率與轉(zhuǎn)化為除熱能外其他形式的功率之和一.焦耳定律及電熱2.電熱（1）電熱：由于導(dǎo)體的電阻，使電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)消耗的電能中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那一部分能量叫電熱。（2）內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量等于電流的平方、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間的乘積。（3）公式：Q=I2Rt.（4）適用對(duì)象:凡是要計(jì)算電熱，都應(yīng)首選Q=I2Rt，可求任何電路中電流I通過(guò)電阻R時(shí)所產(chǎn)生的熱量。3.利用電流的熱效應(yīng)用電器：電飯煲、電阻、電烙鐵。4.熱功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)發(fā)熱的功率叫作熱功率。熱功率即電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率，即：P=Q/t=I2R一.焦耳定律及電熱4.電熱的檔位問(wèn)題：如圖所示R1>R2根據(jù)P=U2/R可得出高溫檔：R2單獨(dú)工作中溫檔：R1單獨(dú)工作低溫檔：R1,R2同時(shí)工作如圖所示R1>R2根據(jù)P=U2/R可得出高溫檔：R1,R2同時(shí)工作中溫檔：R2單獨(dú)工作低溫檔：R1單獨(dú)工作一.焦耳定律及電熱典例精析精選近年各地中考、一模以及名校練習(xí)等好題進(jìn)行分析02【例1】圖的用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是（）【答案】D【例2】圖是一個(gè)油量表的示意圖，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“20Ω1A”。閉合開(kāi)關(guān)，當(dāng)浮球最低時(shí)滑片P滑到a端，電流表示數(shù)為0.3A，當(dāng)浮球最高時(shí)，滑片P滑到b端，電流表示數(shù)為0.5A。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．電阻R1的阻值為30Ω

B．電源電壓為15VC．在加滿油后，1min內(nèi)電阻R1產(chǎn)生的熱量為45J

D．電阻R1最小功率為2.7W【答案】C【例3】如圖所示是探究“電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置（電源電壓均為18V）。下列說(shuō)法不正確的是（）A．甲圖是為了研究產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系B．乙裝置中5Ω和10Ω兩根電阻絲消耗的功率之比為1∶2C．乙裝置中阻值為10Ω的電阻3min內(nèi)產(chǎn)生2562J的熱量D．該實(shí)驗(yàn)通過(guò)U形管兩側(cè)液面高度差來(lái)比較產(chǎn)生熱量的多少【答案】C【例4】某品牌智能電熱毯能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多擋位加熱，以增強(qiáng)人體舒適度。其等效電路簡(jiǎn)化圖如圖甲所示，R1、R2均為加熱電阻，R1>R2，S為智能開(kāi)關(guān)，可根據(jù)實(shí)際選擇不同電阻接入電路。某段工作過(guò)程，加熱功率隨環(huán)境溫度變化如圖乙所示。下列說(shuō)法中正確的是（）A．環(huán)境溫度為25℃時(shí)，開(kāi)關(guān)S連接接線柱1和2B．環(huán)境溫度為35℃時(shí)，開(kāi)關(guān)S連接接線柱2和3C．開(kāi)關(guān)S連接接線柱1和2，工作1h產(chǎn)生的熱量為0.1kW?hD．開(kāi)關(guān)S連接接線柱2和3，電路總電阻為484Ω【答案】D【例5】如圖所示，將錫紙條的中間剪掉一些（如圖乙所示），已知ab、bc、cd長(zhǎng)度相等，ab段較細(xì)，將錫紙條接在電池兩極，很快錫紙條開(kāi)始冒煙、著火，如圖甲所示。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的分析正確的是（）A．a(chǎn)b段的電阻小于cd段的電阻B．a(chǎn)b段產(chǎn)生的熱量最少C．用普通紙代替錫紙也能著火D．該實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f(shuō)明短路帶來(lái)的危害【答案】D【例6】如圖甲所示，電源電壓為12V，電流表量程為，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“30Ω1A”，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合，滑動(dòng)變阻器滑片P滑至中點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．定值電阻R的阻值為10ΩB．滑動(dòng)變阻器的最大電功率為7.2WC．滑動(dòng)變阻器可接入電路的阻值范圍為D．滑動(dòng)變阻器滑片在中點(diǎn)時(shí)，定值電阻R在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是162J【答案】B【例7】某型號(hào)電飯煲有加熱和保溫功能，圖甲所示為其內(nèi)部電路原理圖，圖乙是該電飯煲工作時(shí)電功率與時(shí)間的關(guān)系圖像，關(guān)于電飯煲工作時(shí)下列說(shuō)法中正確的是（）A．開(kāi)關(guān)S接觸點(diǎn)2時(shí)，電飯煲處于加熱狀態(tài)B．0~20min，該電飯煲產(chǎn)生的熱量為6×105JC．電飯煲處于加熱狀態(tài)時(shí)的功率是1000WD．R1的電阻為181.5Ω【答案】B【例8】如圖所示，電爐絲與兩根導(dǎo)線串聯(lián)連接到家庭電路中，電爐子通電電爐絲很快就熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不熱。你能根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象可以提出的最有探究?jī)r(jià)值且易于探究的科學(xué)問(wèn)題是（）A．電流通過(guò)電爐絲產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)？B．電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流大小有什么關(guān)系？C．電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體電阻有什么關(guān)系？D．電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)？【答案】C【例9】如圖甲所示，兩電熱絲R1與R2并聯(lián)，R1=20Ω，電源電壓保持不變，閉合開(kāi)關(guān)S，電流表A1和電流表A2表盤指針均指在如圖乙所示的位置，則以下判斷不正確的是（）A．R1∶R2=5∶1 B．電源電壓是10VC．R2的電功率是20W D．R1工作2min所放出的熱量為600J【答案】A【例10】（2022·山東臨沂·二模）甲圖是小燈泡L和電阻R的I~U圖像。將小燈泡L和電阻R接入乙圖所示電路中，只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，小燈泡L的實(shí)際功率為1W，下列說(shuō)法正確的是（）A．只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，小燈泡L的電阻為40ΩB．再閉合開(kāi)關(guān)S2時(shí)，電流表示數(shù)增加0.7AC．再閉合開(kāi)關(guān)S2時(shí)，電路總功率為1.4WD．再閉合開(kāi)關(guān)S2后，在1min內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為2.4J【答案】C【例11】某電飯鍋內(nèi)有R0=44Ω、R=2156Ω的兩根電熱絲，它的工作簡(jiǎn)化電路如圖所示，當(dāng)S置于“2”擋時(shí)，下列分析正確的是（）A．R0和R并聯(lián)B．處于加熱狀態(tài)，加熱功率為1100WC．處于保溫狀態(tài)，保溫功率為22WD．整個(gè)電路10min產(chǎn)生的熱量為1.32×104J【答案】B【例12】如圖甲所示，兩電熱絲R1與R2并聯(lián)，R1=20Ω，電源電壓保持不變，閉合開(kāi)關(guān)，電流表A1和電流表A2表盤指針均指如圖乙所示位置，則以下判斷正確的是（）①R1︰R2=4︰1

②電源電壓是10V③R2的電功率是20W

④R2工作1min所放出的熱量為1200JA．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①②③④【答案】D【例13】如圖所示將兩根電熱絲R1和R2，串聯(lián)在電路中，若R1=10R2，請(qǐng)問(wèn)哪根火柴會(huì)先被點(diǎn)燃（）A．在R2上的火柴

B．在R1上的火柴 C．同時(shí)點(diǎn)燃

D．無(wú)法確定【答案】B【例14】如圖所示，在探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置中，兩個(gè)透明容器中分別接入了電阻絲R1和R2，且密封著等量的空氣。將導(dǎo)線a和b接入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（）A．若R1和R2阻值相等，則可以探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系B．若R1和R2阻值相等，則可以探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系C．若R1和R2阻值不相等，則可以探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系D．若R1和R2阻值不相等，則可以探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系【答案】B【例15】圖是課本“探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻間關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)透明容器中封閉著等量的空氣，電路正確連接后，通電進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．左邊容器電阻絲中的電流比右邊容器電阻絲中的電流大B．U形管中液面高度的變化反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少C．要保持兩個(gè)電阻絲兩端電壓相等D．通電時(shí)間相同，兩個(gè)容器中空氣吸收的熱量相同【答案】B【例16】焦耳24歲時(shí)，首先把電阻絲放入玻璃管內(nèi)，做成一個(gè)電熱器，然后把電熱器放入一個(gè)玻璃瓶中，瓶中裝有已知質(zhì)量的水。給電熱器通電并開(kāi)始計(jì)時(shí)，從插在水中的溫度計(jì)可隨時(shí)觀察到水溫的變化，同時(shí)，他用電流計(jì)測(cè)出電流的大小，焦耳把實(shí)驗(yàn)做了一次又一次，獲取大量數(shù)據(jù)歸納得出焦耳定律。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是（）A．焦耳定律只適用于電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路B．焦耳通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到電流產(chǎn)生的熱量與電流的二次方、電阻、通電時(shí)間成正比C．焦耳實(shí)驗(yàn)時(shí)用水吸收的熱量來(lái)替代電阻絲產(chǎn)生的熱量，是用了轉(zhuǎn)換法D．科學(xué)教材上研究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)與焦耳所做實(shí)驗(yàn)很大的不同是沒(méi)有獲取大量的數(shù)據(jù)得到關(guān)系式【答案】A【例17】如圖所示的實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．實(shí)驗(yàn)中所用的電阻絲是并聯(lián)的B．實(shí)驗(yàn)中采用了控制變量法C．該實(shí)驗(yàn)研究的是電流的熱效應(yīng)D．實(shí)驗(yàn)中是通過(guò)觀察溫度計(jì)示數(shù)的高低來(lái)判斷電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少【答案】A【例18】在探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)采用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置（兩個(gè)透明容器中封閉著等量的空氣）。下列說(shuō)法正確的是（）①該裝置能探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系②U形管中液面高度的變化反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要保持兩根電阻絲兩端電壓相等④5Ω電阻絲中的電流比10Ω電阻絲中的電流大A．只有①② B．只有③④ C．只有①③ D．只有②④【答案】A【例19】如圖所示的電路中，電源電壓恒為4.5V，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“10Ω；1A”，燈泡上標(biāo)有“2.5V；1.25W”字樣。閉合開(kāi)關(guān)S后調(diào)節(jié)滑