184焦耳定律-2022-2023学年九年级物理全一册（人教版）

18.4焦耳定律解题要点梳理：电功与电热公式Q=I2Rt普遍适用于电热的求解；公式W=UIt普遍适用于电功的求解。纯电阻电路中：W总=Q放=Pt=UIt=U2非纯电阻电路中：W＞Q，消耗的电能：W=Pt=UIt，产生的热量：Q=I2Rt。基础巩固1．（2022·内蒙古·乌拉特前旗第三中学九年级期末）下列电学知识叙述正确的是（）A．由欧姆定律变形公式可知，导体两端的电压为零时，因为没有电流通过，所以导体电阻为零B．电流通过导体产生的热量跟导体的电流成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比C．电功率是描述电流做功多少的物理量D．导体电阻的大小，可以用它两端的电压与通过它的电流的比值来表示【答案】D【详解】A．电阻是导体本身所具有的性质，与通过它的电流、它两端的电压无关，导体两端的电压为零时，电流为零，但导体电阻不为零，故A错误；B．由焦耳定律知，电流通过导体产生的热量与导体中电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，故B错误；C．电功率是描述电流做功快慢的物理量，故C错误；D．在物理学中，导体的电阻等于两端的电压与通过的电流的比值，故D正确。故选D。2.（2022·江苏·无锡市河埒中学二模）如图是“探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关”的实验装置。R1、R2、R3的阻值均为10Ω，两个容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（）A．该实验装置U型管液面高度变化是液体热胀冷缩的缘故B．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的小C．图中实验是为了探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系D．若将图中R3也放入右侧密闭容器里，可探究电流产生的热量与电阻的关系【答案】D【详解】A．该实验装置U型管液面高度变化是空气热胀冷缩的缘故，故A错误；B．由可知，左边容器中电阻的电流大于右边容器中电阻的电流，容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差更大，故B错误；C．装置中一个10Ω的电阻与两个10Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个10Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半；两容器中电阻丝的阻值相等，但通过它们的电流不同，这是探究电流产生的热量与电流的关系，故C错误；D．若将右侧的两个电阻并联都放入容器中，把右侧的电阻看作一个整体，由并联电路的电阻关系可知，其电阻为，此时左侧电阻和右侧电阻是串联的，则电流和通电时间都是相同的，可以探究电流产生的热量与电阻的关系，故D正确。3.（2022·全国·九年级课时练习）如图所示的用电器中，利用电流热效应的是（）A．抽油烟机B．电饼铛C．电视机D．洗衣机【答案】B【详解】电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。抽油烟机和洗衣机工作时主要是把电能转化为机械能，电视机工作时主要将电能转化为光能和声能，只有电饼铛是把电能转化为内能，是利用电流的热效应，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。4.（2022·陕西咸阳·九年级期末）电炉工作时，电炉丝热得发红，而导线几乎不发热，这是因为电炉丝通过导线接到电路里，通过电炉丝和导线的电流大小______，由于电炉丝的电阻比导线的电阻______（选填“大”或“小”），导致电炉丝产生的热量比导线产生的热量______（选填“多”或“少”）。【答案】

相等

大

多【详解】电炉丝和导线串联，通过的电流相同，电炉丝的电阻比导线的电阻大，根据可知，在相同时间内，电炉丝产生的热量多，故电炉丝热得发红，而导线几乎不发热。5.（2022·全国·九年级期中）入冬以来，越来越多的家庭开始使用电热取暖器。如图甲所示，这款电热取暖器有高温挡和低温挡两个挡位，额定电压为220V，高温挡的功率为2200W，简化电路如图乙所示，R1的阻值为48.4Ω。（1）该电热取暖器是利用电流的_____效应工作的；当S1和S2同时闭合时，电热取暖器处于____挡；（2）电热取暖器处于低温挡时通过电阻R1的电流为_____，电热取暖器处于低温挡时的功率为_____；（除不尽保留一位小数）（3）在额定电压下，使用高温挡连续工作3h，电热取暖器产生的热量为__________。【答案】

热

高温

4.5A

1000W

2.376×107J【详解】（1）电流通过电阻丝时，会产生热量，将电能转化为内能，故电热取暖器是利用电流的热效应工作的。当S1和S2同时闭合时，两个电热丝并联接入电路中，根据并联电路的电阻关系可知，此时电路中的总电阻是最小的，根据，可知，在电压一定时，电路消耗的功率最大，电热取暖器处于高温挡。（2）S1闭合、S2断开时，只有R1接入电路，此时为低温挡。通过电阻丝R1的电流低温挡的功率，（3）电热取暖器产生的热量Q=W=P高t=2200W×3×3600s=2.376×107J6.（2022·全国·九年级单元测试）如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与形管相连，接入电路。（1）实验中通过观察______的变化反映电流通过导体产生热量的多少。（2）图甲是探究在通电时间相同和______相同的情况下，导体产生的热量与大小是否与______有关的装置。（3）电流表的示数由图乙所示，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是______。（4）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是______。【答案】

U形管液面高度差

电流

电阻

400

装置的气密性不好【详解】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器内空气温度的变化可以通过U形管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法。（2）图甲两电阻串联接入电路，串联电路各处电流相等，可知通过两电阻的电流相等，通电时间相同，电阻大小不同，所以探究的是导体产生的热量与电阻大小是否有关。（3）由图可知，电流表选择的是量程，对应的分度值是0.1A，电流表示数为2A；右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是（4）通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，说明与此相连的容器可能漏气，导致热量向外散失。7.（2022·湖北襄阳·中考真题）在如图所示电路中，电源电压不变，R1＝10Ω，R2＝5Ω。（1）当只闭合开关S2，断开S1、S3时，电流表的示数为0.4A，求电源电压；（2）当闭合开关S1、S3，断开S2时，求通电10s内电阻R1产生的热量。【答案】（1）6V；（2）36J【详解】解：（1）已知R1＝10Ω，R2＝5Ω，当只闭合开关S2，断开S1、S3时，R1和R2串联，则，当电流表的示数为0.4A，电源电压为；（2）当闭合开关S1、S3，断开S2时，R1和R2并联，因为U＝6V，R1＝10Ω，那么通过R1的电流，通电10s内电阻R1产生的热量。答：（1）电源电压为6V；（2）通电10s内电阻R1产生的热量为36J。8.（2022·全国·九年级课时练习）甲图是一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪，其原理如乙图所示：定值电阻R2=40Ω，电源电压U=12V，其中R1为酒精传感器，其阻值随酒精浓度增大而减小，部分对应关系如下表所示，求：酒精浓度mg/mL00.20.40.60.8R1/Ω8060402010（1）检测者未喝酒时，通过R1的电流。（2）某次检测中，电压表示数为4V，R2在0.5s内产生的热量。（3）电压表示数为4V时，是否属于酒驾？（酒驾标准为：0.2mg/L≤酒精气体浓度≤0.8mg/mL）【答案】（1）0.1A；（2）0.8J；（3）是【详解】解：（1）由图像可知，当被检测者未喝酒时，即酒精气体的浓度为0时，R1的电阻为80Ω，通过R1的电流（2）由电路图可知，传感器R1和定值电阻R2串联，电压表测传感器R1两端的电压；当电压表示数为4V，由串联电路电压的规律知，定值电阻R2两端的电压，此时电路的电流为，R2在0.5s内产生的热量；（3）电压表示数为4V时，由得，酒精传感器的电阻，由表格数据可知，被检测者的酒精气体浓度为0.6mg/mL，在0.2mg/L≤酒精气体浓度≤0.8mg/mL之间，所以属于酒驾。答：（1）检测者未喝酒时，通过R1的电流为0.1A；（2）某次检测中，电压表示数为4V，R2在0.5s内产生的热量为0.8J；（3）电压表示数为4V时，是属于酒驾。能力提升9.（2022·贵州铜仁·中考真题）如图所示，电源电压12V保持不变，小灯泡标有“4V1.6W”字样（灯丝电阻不受温度影响），滑动变阻器标有“50Ω1A”字样，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~15V；闭合开关，保证各元件不损坏，下列选项正确的是（）A．移动滑动变阻器滑片，小灯泡可能正常发光B．电路中消耗的最大功率为4.8WC．滑动变阻器两端电压变化范围为9~10VD．当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器通电1min产生的热量为140J【答案】AB【详解】A．小灯泡的额定电压为4V，电源电压为12V，滑动变阻器与小灯泡串联，调节滑动变阻器可以改变小灯泡两端的电压，小灯泡正常发光时的电流，当小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路中的阻值，当移动滑动变阻器的滑片，让其接入电路中的电阻为20Ω时，小灯泡正常发光，故A正确；B．当灯泡正常发光时电路中电流最大，则电路中消耗的功率最大，为，故B正确；C．当灯泡正常发光时，则滑动变阻器两端电压最小为8V。灯泡电阻为，当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时，其两端电压最大，根据串联电路特点可得，解得，则滑动变阻器两端电压最大为10V；变化范围为8~10V，故C错误；D．当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器阻值为R滑m=50Ω，可知，滑动变阻器通电1min产生的热量为，故D错误。故选AB。10.（2022·河北承德·九年级期末）如图是一个电加热器的工作原理图，其中和是阻值不变的发热电阻；下表是它的部分参数。当电加热器正常工作时，下列说法正确的是（）额定电压额定加热功率额定保温功率A．只闭合开关，加热器的功率为B．开关闭合，由断开到闭合，电路中电流变大，的功率变大C．加热器在保温状态下工作，产生的热量D．电阻与的阻值之比为∶【答案】BC【详解】A．只闭合开关，两电阻串联，电阻较大，根据知，在电压一定时，电功率较小，加热器处于保温状态，则此时加热器的功率为，故A错误；B．开关闭合，断开时，两电阻串联，闭合时，电阻被短路，只有电阻工作，电阻减小，根据知，电路的电流增大，的电阻不变，根据知的功率变大，故B正确；C．加热器在保温状态下工作产生的热量故C正确；D．因为，，且，，所以，即，解得，故D错误。故选。11．（2022·河北承德·九年级期末）图甲是小灯泡L和电阻R的I—U图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合S1时，电流表的示数为0.5A。电源两端电压保持不变，下列说法中正确的是（）A．只闭合时，小灯泡的电阻为B．只闭合时，小灯泡的功率为C．再闭合后，电路总功率的增加量为2.8WD．再闭合后，在内电阻R产生的热量为48J【答案】BD【详解】AB．只闭合时，电路为灯泡的简单电路，电流表测电路中的电流，由图甲可知，此时灯泡两端的电压，由，可得，小灯泡的电阻，小灯泡的功率，故A错误，B正确；．再闭合后，灯泡与电阻R并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过小灯泡的电流不变，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，电阻R两端的电压，由图甲可知，通过电阻R的电流，则电路总功率的增加量，内电阻R产生的热量，故C错误，D正确。故选。12.（2022·全国·九年级课时练习）一个家用电火锅，电路如图所示，已知R1＝88Ω，R2＝44Ω，那么它有______个温度挡：当只闭合开关S1时，它处于______温挡；它的中温挡的功率是______W；若它在高温挡工作10s，能放出______J热量；若电火锅放出4.2×105J的热量，可将质量为2kg、初温为20oC的水加热到______oC。（已知加热效率为60%）【答案】

3

低

1100

16500

50【详解】根据电路图