苏科版初中九年级物理第十五章电功和电热三电热器电流的热效应第二课时焦耳定律课件

第十五章电功和电热第二课时焦耳定律三、电热器电流的热效应知识点2焦耳定律基础过关全练1.(2023江苏昆山期末)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.都有可能B解析根据题意可知,两电热丝串联,根据串联电路的电流特

点可知,通过两电热丝R1、R2的电流相等,因R1=10R2,由焦耳

定律Q=I2Rt可知,相同时间内电流通过R1产生的热量是R2的1

0倍,所以R1上的火柴应最先达到燃点被点燃。2.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏常州天宁期末)在家庭电路中,有时导线长度不够,需要把两根导线连接起来,连接处往往比别处更容易发热,这是因为导线连接处与别处相比

(

)A.电流大

B.电阻大C.电压小

D.电功率小B解析导线连接处因接触不良,导致该处的电阻较大,导线连

接处与导线串联,根据串联电路的电流特点可知,通过连接处

和导线的电流相等,根据Q=I2Rt可知,通电时间相等时,连接处

产生的热量较多,往往比别处更容易发热。3.家用洗衣机的主要部件就是电动机,若一台洗衣机在220V

电路中正常工作时通过的电流为2A,电动机线圈的电阻为2Ω,则每分钟电流通过线圈产生的热量为

(

)A.480J

B.1.452×106JC.2.64×104J

D.880JA解析

每分钟电流通过线圈产生的热量为Q=I2Rt=(2A)2×2Ω×60s=480J,A正确。易错提示电动机的工作电路不是纯电阻电路,公式Q=W=

UIt不再适用,否则易错选C。4.(跨学科·物理学与日常生活)(新独家原创)在汽车尾部的风挡玻璃上,一般都会装有电加热除雾装置,有一种装置由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5min便可除去玻璃上的雾气,该装置工作时的电功率为

W,工作5min产生的总热量为

J,消耗电能

kW·h。

60

1.8×104

0.005解析根据并联电路的电阻特点可知,5条阻值为12Ω的电

阻丝并联后的总电阻:R=

=2.4Ω,该装置工作时的电功率为P=

=

=60W;电加热除雾装置5min产生的总热量:Q=W=Pt=60W×5×60s=1.8×104J=0.005kW·h。5.(教材变式·P16T3)某型号的电饭锅有两挡,分别是高温烧煮

挡和保温焖饭挡,其原理如图所示(虚线框内为电饭锅的发热

部位)。已知R1=44Ω,R2=2156Ω。(1)高温烧煮挡的功率是多大?(2)保温焖饭时电路中电流是多少?10min产生的热量是多少?(3)若只要求保温焖饭挡的功率提升10%,而高温挡功率不变,

请通过计算具体说明改进措施。(4)如果高温挡的实际功率为891W,此时实际电压是多少?解析

(1)由电路图可知,开关S置于2挡时,电路为R1的简单电

路,电路中的总电阻最小,由P=UI=

可知,此时电路的总功率最大,电饭锅处于高温烧煮挡,其功率:P高=

=

=1100W;(2)保温焖饭时,两电阻串联,此时电路中的电流:I=

=

=

=0.1A,10min电路产生的热量:Q=W=UIt=220V×0.1A×10×60s=1.32×104J;(3)原来保温焖饭挡的功率:P保=UI=220V×0.1A=22W,保温

焖饭挡的功率提升10%后的功率:P保'=P保(1+10%)=22W×11

0%=24.2W,由P=UI=

可得,此时电路的总电阻:R=

=

=2000Ω,为了保证高温挡的功率不变,R1的阻值应保持不变,故应改变R2的阻值,则此时R2的阻值:R2'=R-R1=2000

Ω-44Ω=1956Ω,即把R2换成阻值为1956Ω的电阻;(4)由P=UI=

可得,实际电压:U实=

=

=198V。6.(新课标·科学推理)(2023湖北潜江、天门等中考,10, )某款电热杯有高、中、低三挡,简化电路如图所示,S1、S2不能同时闭合,R1的阻值为2.5Ω。只闭合S3时,电路中的电流为2A。下列说法正确的是(

)能力提升全练A.电源电压为10VB.只闭合S1、S3时,电热杯处于低温挡C.只闭合S3时,电热杯工作1min产生的热量为600JD.加热100g水,水温由25℃升高到35℃,水吸收的热量为420JC解析只闭合S3时,电路为R1的简单电路,电路中的电流为2

A,R1的阻值为2.5Ω,根据欧姆定律可得电源电压U=I1R1=2A

×2.5Ω=5V,故A错误;闭合S1、S3时,两电阻并联接入电路,并

联电路总电阻小于任一支路的电阻,根据P=

可知电热杯消耗的功率最大,处于高温挡,故B错误;只闭合S3时,电热杯工

作1min产生的热量Q=W=UI1t=5V×2A×60s=600J,故C正

确;加热100g水,水温由25℃升高到35℃,水吸收的热量为Q'

=cmΔt=4.2×103

J/(kg·℃)×100×10-3

kg×(35℃-25℃)=4200J,故D错误。7.(新考向·创新实验)(2023江苏扬州中考,20, )学习电学知识后,小芳把裸铜线分别在两个削尖的铅笔芯上绕几圈,使笔尖刚好接触,如图所示,接上9V的电源,接触点出现了明亮的电火花,是因为铅笔芯尖接触处的

;若让电火花更亮些,方法是

,原理是

。

Q=I2Rt电阻较大增大电源的电压(或将铅笔芯削得更尖)解析削尖的铅笔芯横截面积较小,由影响电阻大小的因素

可知,铅笔芯尖接触处的电阻较大,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,

通过导体的电流和通电时间不变时,电阻越大,产生的热量越

多,所以接上9V的电源后,接触点出现了明亮的电火花;若让

电火花更亮些,应在相同时间内使笔尖放出更多的热量,因此

可以通过增大电源的电压来增大电流,或者把铅笔芯尖削得

更尖些来增大电阻,实验原理是焦耳定律即Q=I2Rt。8.(跨学科·物理学与日常生活)(2023江苏无锡中考,20, )如图所示,是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图,电源电压

为5V,电热丝R阻值为1Ω。闭合开关S,电热丝温度升高,利

用电流的

效应实现高温封口,3s内产生的热量为

J,若使用时总把塑料袋烫坏,可以

(选填“增大”或“减小”)电热丝的阻值。

增大热75解析电流通过电热丝,因为电流的热效应,电热丝发热产生

热量,温度升高,实现高温封口;3s内电热丝产生的热量为Q=I2Rt=

t=

×3s=75J;由公式Q=I2Rt=

t可知,电压不变,要减小电阻产生的热量,应增大R的阻值。9.(跨学科·物理学与社会发展)(2023江苏常州中考,29, )小明家安装了某品牌小厨宝,其加热电阻丝的规格为“220V

2000W”,水箱容积5L,ρ水=1×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃),正常工作时,问:(1)加热电阻丝的阻值?(2)若水箱内加满水,把水从5℃加热到65℃,加热时间至少

多长?解析

(1)由题意可知,加热状态下,小厨宝正常工作的功率P

=2000W,则加热电阻丝的阻值为R=

=

=24.2Ω;(2)水的质量为m=ρ水V=1×103kg/m3×5×10-3m3=5kg;把水从5℃

加热到65℃,水吸收的热量为Q吸=c水m(t1-t0)=4.2×103J/(kg·

℃)×5kg×(65℃-5℃)=1.26×106J,消耗的电能为W=Q吸=1.26

×106J,则加热时间为t=

=

=630s。10.某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及

通电时间的定量关系”时,制作了如图甲所示的实验装置:有

机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计,盒外采用优质保

温材料包裹。(1)采用优质保温材料的目的是减少实验过程中

的散

失。素养探究全练热量根据上述实验,可以得出结论:

。(2)保持水的质量和通过电阻丝的电流不变,换用不同阻值的

电阻丝R,记录水升高的温度ΔT和通电时间t的数据,整理部分

数据并绘制图像如图乙。当通过导体的电流和通电时间一定时,电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比电流I/A0.20.30.40.50.6升高的

温度ΔT/℃0.40.9

2.53.6(3)保持水的质量、电阻和通电时间不变,改变电流大小,相