3.6.2焦耳定律的计算-2022-2023学年九年级科学上册同步2024课堂（浙教版）

第六节电能焦耳定率九年级科学第三章能量的转化与守恒

电能是现代生活和生产中最常用的一种能量。生活中每户家庭都要向电力公司缴纳电费，那么，电费是怎样计算的？怎样量度所消耗的电能？课堂导入知识点分析基础知识点的罗列和例题难点易错点和知识点总结011．焦耳定律：(1)1841年，英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电流I的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比，这个规律叫焦耳定律。焦耳定律是一个实验定律。它的适用范围很广，纯电阻电路、非纯电阻电路在计算电热时都用到它。(2)热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率．热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积．(3)电功率与热功率:对纯电阻电路，电功率等于热功率即：P=I*U=I2R=U2/R此时，可得U=IR,所以纯电阻电路也可以说是欧姆定律成立的电路对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和一.焦耳定律及电热2.电热（1）电热：由于导体的电阻，使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热。（2）内容：电流通过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积。（3）公式：Q=I2Rt.（4）适用对象:凡是要计算电热，都应首选Q=I2Rt，可求任何电路中电流I通过电阻R时所产生的热量。3.利用电流的热效应用电器：电饭煲、电阻、电烙铁。4.热功率：单位时间内发热的功率叫作热功率。热功率即电能转化为内能的功率，即：P=Q/t=I2R一.焦耳定律及电热4.电热的档位问题：如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出高温档：R2单独工作中温档：R1单独工作低温档：R1,R2同时工作如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出高温档：R1,R2同时工作中温档：R2单独工作低温档：R1单独工作一.焦耳定律及电热典例精析精选近年各地中考、一模以及名校练习等好题进行分析02【例1】图的用电器中，利用电流热效应工作的是（）【答案】D【例2】图是一个油量表的示意图，滑动变阻器规格为“20Ω1A”。闭合开关，当浮球最低时滑片P滑到a端，电流表示数为0.3A，当浮球最高时，滑片P滑到b端，电流表示数为0.5A。下列说法错误的是（）A．电阻R1的阻值为30Ω

B．电源电压为15VC．在加满油后，1min内电阻R1产生的热量为45J

D．电阻R1最小功率为2.7W【答案】C【例3】如图所示是探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置（电源电压均为18V）。下列说法不正确的是（）A．甲图是为了研究产生的热量与电流大小的关系B．乙装置中5Ω和10Ω两根电阻丝消耗的功率之比为1∶2C．乙装置中阻值为10Ω的电阻3min内产生2562J的热量D．该实验通过U形管两侧液面高度差来比较产生热量的多少【答案】C【例4】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（）A．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1和2，工作1h产生的热量为0.1kW•hD．开关S连接接线柱2和3，电路总电阻为484Ω【答案】D【例5】如图所示，将锡纸条的中间剪掉一些（如图乙所示），已知ab、bc、cd长度相等，ab段较细，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火，如图甲所示。关于该实验的分析正确的是（）A．ab段的电阻小于cd段的电阻B．ab段产生的热量最少C．用普通纸代替锡纸也能着火D．该实验能说明短路带来的危害【答案】D【例6】如图甲所示，电源电压为12V，电流表量程为，滑动变阻器标有“30Ω1A”，当开关闭合，滑动变阻器滑片P滑至中点时，电压表的示数如图乙所示，下列说法正确的是（）A．定值电阻R的阻值为10ΩB．滑动变阻器的最大电功率为7.2WC．滑动变阻器可接入电路的阻值范围为D．滑动变阻器滑片在中点时，定值电阻R在10s内产生的热量是162J【答案】B【例7】某型号电饭煲有加热和保温功能，图甲所示为其内部电路原理图，图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像，关于电饭煲工作时下列说法中正确的是（）A．开关S接触点2时，电饭煲处于加热状态B．0~20min，该电饭煲产生的热量为6×105JC．电饭煲处于加热状态时的功率是1000WD．R1的电阻为181.5Ω【答案】B【例8】如图所示，电炉丝与两根导线串联连接到家庭电路中，电炉子通电电炉丝很快就热得发红，而导线却几乎不热。你能根据这个现象可以提出的最有探究价值且易于探究的科学问题是（）A．电流通过电炉丝产生的热量跟哪些因素有关？B．电流通过导体产生的热量跟电流大小有什么关系？C．电流通过导体产生的热量跟导体电阻有什么关系？D．电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关？【答案】C【例9】如图甲所示，两电热丝R1与R2并联，R1=20Ω，电源电压保持不变，闭合开关S，电流表A1和电流表A2表盘指针均指在如图乙所示的位置，则以下判断不正确的是（）A．R1∶R2=5∶1 B．电源电压是10VC．R2的电功率是20W D．R1工作2min所放出的热量为600J【答案】A【例10】（2022·山东临沂·二模）甲图是小灯泡L和电阻R的I~U图像。将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W，下列说法正确的是（）A．只闭合开关S1时，小灯泡L的电阻为40ΩB．再闭合开关S2时，电流表示数增加0.7AC．再闭合开关S2时，电路总功率为1.4WD．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量为2.4J【答案】C【例11】某电饭锅内有R0=44Ω、R=2156Ω的两根电热丝，它的工作简化电路如图所示，当S置于“2”挡时，下列分析正确的是（）A．R0和R并联B．处于加热状态，加热功率为1100WC．处于保温状态，保温功率为22WD．整个电路10min产生的热量为1.32×104J【答案】B【例12】如图甲所示，两电热丝R1与R2并联，R1=20Ω，电源电压保持不变，闭合开关，电流表A1和电流表A2表盘指针均指如图乙所示位置，则以下判断正确的是（）①R1︰R2=4︰1

②电源电压是10V③R2的电功率是20W

④R2工作1min所放出的热量为1200JA．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①②③④【答案】D【例13】如图所示将两根电热丝R1和R2，串联在电路中，若R1=10R2，请问哪根火柴会先被点燃（）A．在R2上的火柴

B．在R1上的火柴 C．同时点燃

D．无法确定【答案】B【例14】如图所示，在探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置中，两个透明容器中分别接入了电阻丝R1和R2，且密封着等量的空气。将导线a和b接入电路进行实验，下列说法正确的是（）A．若R1和R2阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系B．若R1和R2阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系C．若R1和R2阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系D．若R1和R2阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系【答案】B【例15】图是课本“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两个透明容器中封闭着等量的空气，电路正确连接后，通电进行实验过程中，下列说法正确的是（）A．左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大B．U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少C．要保持两个电阻丝两端电压相等D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同【答案】B【例16】焦耳24岁时，首先把电阻丝放入玻璃管内，做成一个电热器，然后把电热器放入一个玻璃瓶中，瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时，从插在水中的温度计可随时观察到水温的变化，同时，他用电流计测出电流的大小，焦耳把实验做了一次又一次，获取大量数据归纳得出焦耳定律。下列有关说法不正确的是（）A．焦耳定律只适用于电能全部转化为内能的电路B．焦耳通过实验得到电流产生的热量与电流的二次方、电阻、通电时间成正比C．焦耳实验时用水吸收的热量来替代电阻丝产生的热量，是用了转换法D．科学教材上研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验与焦耳所做实验很大的不同是没有获取大量的数据得到关系式【答案】A【例17】如图所示的实验，下列说法中错误的是（）A．实验中所用的电阻丝是并联的B．实验中采用了控制变量法C．该实验研究的是电流的热效应D．实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少【答案】A【例18】在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（）①该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系②U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少③实验过程中要保持两根电阻丝两端电压相等④5Ω电阻丝中的电流比10Ω电阻丝中的电流大A．只有①② B．只有③④ C．只有①③ D．只有②④【答案】A【例19】如图所示的电路中，电源电压恒为4.5V，滑动变阻器的规格为“10Ω；1A”，灯泡上标有“2.5V；1.25W”字样。闭合开关S后调节滑