沪粤版初中九年级物理15-4探究焦耳定律课件

第十五章电能与电功率15.4探究焦耳定律知识点1通电导体产生热量的影响因素基础过关全练1.(2023山西朔州期末)如图所示,下列日常生活中的用电器,

利用电流的热效应工作的是

(

)C解析电流的热效应就是把电能转化为内能。LED台灯主

要将电能转化为光能,A错误;笔记本电脑、电视机将电能转

化为光能、内能等,B、D错误;电饭煲将电能转化为内能,C

正确。2.(新独家原创)利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”,烧瓶中铜丝电阻小于镍铬合金丝电阻。(1)实验中两金属丝产生热量的多少是通过观察

反映出来的;(2)该实验采用串联电路可以控制

相同和

相同。(3)为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少,A、B两烧瓶中要装入

相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果,实验时选用煤油而不选水,是因为煤油的比热容

(选填“大于”“等于”或“小于”)水的比热容;温度计示数的变化通电时间电流质量小于(4)通电一定时间后,可以看到

(选填“A”或“B”)烧瓶中煤油温度升得高,这表明在相同时间内,电流相同的情况下,导体的电阻越

(选填“大”或“小”),电流通过导体时产生的热量越多;(5)若烧瓶内煤油初温相同,想在较短时间内观察到A、B两烧瓶中温度计示数有明显差异,请提出一条合理的建议:

;B大使两电阻丝阻值大小差别尽量大一些(6)如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体,并接入两根阻值

(选填“相同”或“不同”)的电阻丝,就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。若闭合开关后一段时间,发现B烧瓶中的温度变化大,则A烧瓶中液体的比热容

(选填“大于”“等于”或“小于”)B烧瓶中液体的比热容。相同大于解析

(1)根据转换法,实验中通过观察温度计示数的变化来

反映两金属丝产生热量的多少;(2)两根电阻丝串联,流过两

根电阻丝的电流相等,串联电路中的开关还可以控制加热时

间相同;(3)为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的

多少,A、B两烧瓶中要装入质量相等、初温相同的同种液

体。为了在较短时间内达到明显的实验效果,实验时选用煤

油而不选水,是因为煤油的比热容小于水的比热容,初温和质

量相同的水和煤油吸热相同,根据Δt=

可知煤油温度升高得明显;(4)通电一定时间后,可以看到B烧瓶中煤油温度升得高,这表明在相同时间内,电流相同的情况下,镍铬合金丝放

出的热量多,已知铜丝电阻小于镍铬合金丝电阻,即在相同时

间内,电流相同的情况下,导体的电阻越大,电流通过导体时

产生的热量越多;(5)若烧瓶内煤油初温相同,想在较短时间

内观察到A、B两烧瓶中温度计示数有明显差异,即电阻丝产

生热量差别大一些,由Q=I2Rt可知,因电流和通电时间相同,可

使两电阻丝阻值大小差别尽量大一些;(6)探究两种不同液体的吸热性质,应使液体的质量、吸收的热量相同,液体不同,

串联电路各处的电流相等,通电时间也相同,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,如果在两烧瓶中分别接入两根阻值相同的电阻丝,

可控制相同时间不同液体吸热相同;若闭合开关后一段时间,

发现B烧瓶中的温度变化大,根据c=

可知,A烧瓶中液体的比热容大于B烧瓶中液体的比热容。知识点2焦耳定律3.(2023广西河池宜州期末)如图的四个电路中,电源电压均

为U,电阻R1>R2。在相同时间内,四个电路中电阻产生的总热

量最少的是

(

)C解析由题知,R1>R2,根据电阻串联和并联的特点可知,四个

电路中的总电阻关系为:RC>RA>RB>RD,四个电路两端电压相

等,根据Q=I2Rt=

t可知,C图中电路的总电阻最大,相同时间内产生的总热量最少。4.(2023广东深圳罗湖外国语学校期末)如图所示,已知电阻R1

=20Ω、R2=10Ω,当开关闭合后,下列说法正确的是

(

)A.通过R1与R2的电流之比为2∶1B.R1与R2两端的电压之比为1∶1C.R1与R2消耗的电功率之比为1∶1D.相同时间内R1与R2产生的热量之比为2∶1D解析由电路图可知,两电阻串联,通过R1与R2的电流之比为

1∶1,A错误;两电阻之比R1∶R2=20Ω∶10Ω=2∶1,两电阻两

端的电压之比为U1∶U2=IR1∶IR2=R1∶R2=2∶1,B错误;由P=

UI可得,R1与R2消耗的电功率之比为P1∶P2=U1I∶U2I=U1∶U2

=2∶1,C错误;根据Q=I2Rt可得,相同时间内R1与R2产生的热量

之比为Q1∶Q2=I2R1t∶I2R2t=R1∶R2=2∶1,D正确。5.(2023江西宜春期末)如图所示,将两根电热丝R1和R2串联在

电路中,若R1=10R2,将甲、乙两根火柴同时靠近电热丝,则

(选填“甲”或“乙”)火柴先被点燃,且R1和R2两端的

电压之比U1∶U2=

。

甲10∶1解析两电热丝串联在电路中,通过两电热丝的电流相等,R1

=10R2,据Q=I2Rt知,电热丝R1产生的热量较多,甲火柴先被点

燃;根据串联电路的分压特点有:U1∶U2=R1∶R2,即U1∶U2=10

R2∶R2=10∶1。6.(跨学科·数学)(2024广东广州荔湾期末)定值电阻R0和标有

“2.5V

0.2A”的小灯泡L的I-U图像如图甲。小宇将R0和

L按照图乙的电路连接,闭合开关,此时电流表的示数为0.15A,求:(1)电源电压;(2)小灯泡L的电阻和电功率;(3)若保持条件不变,R0持续工作1min产生的热量。解析由图乙可知,小灯泡L与定值电阻R0并联,电流表测量

通过小灯泡的电流;(1)闭合开关,根据电流表示数可知通过小灯泡的电流IL=0.15A。由图甲可知,此时小灯泡两端的电压UL=1.5V。根据并联电路的电压特点可知,电源电压U=U0=UL=1.5V;(2)小灯泡的电阻:RL=

=

=10Ω;此时小灯泡的实际功率:PL=ULIL=1.5V×0.15A=0.225W;(3)由图甲可知,当R0两端的电压为1.5V时,通过R0的电流I0=0.3A。则R0持续工作1min产生的热量:Q0=W0=U0I0t=1.5V×0.3A×1

×60s=27J。知识点3电流热效应的应用与控制7.电流热效应的应用很广泛,如电饭煲是利用

工作的电器,然而有些用电器为避免温度过高影响正常工

作,需采取

措施,如电视机、笔记本电脑、电冰箱等。电流热效应散热解析电流热效应的应用很广泛,电饭煲、电暖器等都用到

了电流热效应,有些电器如:电视机、笔记本电脑、电冰箱

等,为了避免因温度过高而影响正常工作,采取了散热措施。(电热)8.(2023广西中考,13,★☆☆)小明家连接插线板的导线折断

后,他把两根导线拧在一起继续使用,用久后发现连接处容易

发热,其主要原因是连接处

(

)A.电阻变小

B.电流比别处电流小C.电阻变大

D.电流比别处电流大能力提升全练C解析导线相互连接处因接触不良,则该处的电阻较大,导线

连接处与导线串联在电路中,通过的电流相等、通电时间相

等,由Q=I2Rt可知,连接处产生的热量较多,往往比别处更容易

发热,加速导线老化,甚至引起火灾。9.(新考向·逆向思维)(2023广东雷州期末,7,★★☆)如图所示,

甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水,

每个容器放入同种材料绕成的导电线圈,其电阻R1=R3,R2=R4,

R2=1.5R1,若同时通电,经过一段时间后这四个容器中的水温

从高到低的顺序是

(

)A.甲、乙、丙、丁B.丁、丙、乙、甲C.丙、丁、乙、甲D.甲、乙、丁、丙C解析

R1与R2串联,根据串联电路电流特点和焦耳定律Q=I2

Rt可知,在电流和通电时间相同的情况下,电阻大的产生的热

量多。因为R2=1.5R1,所以Q2>Q1;R3与R4并联,根据并联电路电

压特点和焦耳定律公式的变形式Q=

t可知,在电压和通电时间相同的情况下,电阻小的产生的热量多,因为R4>R3,所以

Q3>Q4;通过R2的电流I2=

,所以Q2=I2R2t=(

)2R2t;通过R4的电流I4=

,所以Q4=I2R4t=(

)2R4t;因为R2=R4,且通电时间相同,所以电流大的产生的热量多。因为I4>I2,所以Q4>Q2;这样得出了这四个导电线圈产生的热量关系是Q3>Q4>Q2>Q1,即丙、丁、乙、甲。10.(跨学科·物理学与日常生活)(2023广东广州大学附中期

末,10,★★☆)某品牌智能电热毯能够根据环境温度自动实

现多挡位加热,以增强人体舒适度。其等效电路简化图如图

甲所示,R1、R2均为加热电阻,R1>R2,S为智能开关,可根据实际

选择不同电阻接入电路。某段工作过程,加热功率随环境温

度变化如图乙所示。下列说法中正确的是

(

)CA.环境温度为25℃时,开关S连接接线柱1和2B.环境温度为35℃时,开关S连接接线柱2和3C.开关S连接接线柱2和3,电路总电阻为484ΩD.开关S连接接线柱1和2,工作1h产生的热量为0.1kW·h解析开关S连接接线柱1和2时,电路为电阻R1的简单电路,

开关S连接接线柱2和3时,电阻R1、R2并联接入电路,并联电

路总电阻小于任何一个分电阻,由P=

可得开关S连接接线柱2和3时的电功率大,则环境温度为25℃时,开关S连接接线

柱2和3,环境温度为35℃时,开关S连接接线柱1和2,A、B错

误;由乙图可知开关S连接接线柱2和3时电路的总功率为100W,则电路总电阻R=

=

=484Ω,C正确;由乙图可知开关S连接接线柱1和2时电路的电功率为44W=0.044kW,工作1h产生的热量Q=W=P1t=0.044kW×1h=0.044kW·h,D错

误。11.(2023安徽中考,9,★☆☆)在某汽车尾部的风挡玻璃上,有

一种电加热除雾装置,它由5条阻值均为12Ω的电阻丝并联

而成,简化结构如图所示。该装置与12V的汽车电池接通工

作1min,产生的总热量为

J。3600解析根据并联电路的电阻特点可知,5条阻值为12Ω的电

阻丝并联的总电阻:R并=

=2.4Ω,电加热除雾装置1min产生的总热量:Q=W=

t=

×1×60s=3600J。12.(新课标·科学推理)(2023广东广州中考,16节选,★★☆)把

一个某种类型的电阻R接在电压恒为12V的电源两端,通电

后,同时记录R的温度-时间图线、流过R的电流-时间图线如

图所示。(1)根据图线,R的温度为50℃时,流过R的电流为

A;(3)30s~40s,R产生的热量为Q1,90s~100s,R产生的热量为Q2。Q1

Q2(选填“>”“=”“<”),写出判断依据:

。0.08见解析＞解析

(1)由R的温度-时间图线可得,R的温度为50℃时的通

电时间为40s,由流过R的电流-时间图线可知,流过R的电流

为0.08A;(3)由流过R的电流-时间图线知,30s~40s通过R的电流比90s

~100s通过R的电流大。电源电压一定,通电相间相同,在纯

电阻电路中Q=W=UIt,所以Q1>Q2。素养探究全练13.(跨学科·物理学与社会发展)阅读文章,回答问题。智能晾衣机

某科技推出了一款智能晾衣机(如图甲),它采用的是无线射频的遥控器,除了能用遥控器操控之外,作为一款智能晾衣

机,该产品还支持APP和声控。通过手机就能实现升、降、

暂停、照明等操作,并支持远程控制。智能晾衣机的LED照

明灯,照明额定功率为22W,利用人体传感器,夜间有人走到阳台时智能晾衣机自动开灯,方便夜间在阳台行动;如果离开

阳台无人移动,则晾衣机会自动关灯。该晾衣机有定时风干(冷风)和烘干(热风)功能,风干额定功率为20W,烘干额定功

率为220W。还