苏科版物理九年级下册15.3 （第一课时）焦耳定律（原卷版）

专项十五电功和电热3电热器电流的热效应第1讲焦耳定律【知识梳理】电流的热效应：电流通过导体时转化为，这种现象叫做电流的热效应。焦耳定律：电流通过导体产生的，与正比，与导体的成正比，与通电成正比。焦耳定律公式：。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。当电流通过导体做的(电功)全部用来产生(电热)，则有，可用电功公式来计算Q，如电热器、纯电阻就是这样的。【易混淆点】电流的热效应电流的热效应：导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。两类用电器：纯电阻用电器：电流通过时将电能全部转化为内能的用电器。如电饭煲、电炉、电熨斗、电烙铁、电取暖器、电热水器等单纯用来发热的用电器。非纯电阻用电器：电流通过时只有部分电能转化为内能的用电器。如电风扇、电动机、电脑、电视机等，这类用电器除部分电能转化为内能外，大部分电能会转化成其他形式的能。影响电流产生热量的因素实验方法：控制变量法和转换法。结论在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。知识点一：电流热效应【典例分析】下列措施中，属于利用电流热效应的是()A．电视机的后盖有很多孔 B．电饭锅的发热板装在底部C．与空调器相连的导线很粗 D．电脑的主机中安装微型风扇【真题操练】(2020·宿迁)图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法错误的是()A．烧瓶内选用比热容较小的液体，可以使实验现象更明显；B．该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系；C．实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少；D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可知识点二：探究电流热效应的因素【典例分析】如图是探究“电流通过导体时产生的热跟什么因素”有关的实验装置，两个透明的容器中密封着等质量的空气。关于这一实验，下列说法正确的是()A．该实验装置探究的是电流产生的热与电阻的关系B．该装置用U形管中液体热胀冷缩来反应电阻放热的多少C．若容器外电阻断路，则相同时间内，与没断比，左侧U形管中液面高度差小D．若将左侧容器中电阻换成10Ω电阻后，可探究电流产生的热与电阻的关系【真题操练】从发电站到用电地区，通常都有一段相当长的距离。为减少远距离输电中的电能损失，在输送功率一定的情况下，根据焦耳定律，就要尽可能地减小输电线中的______，因此在目前技术水平下要采电高电压输电。如图是四根高压输电线上的一个装置，利用这个装置将四根导线并联起来，中间的支架是导体，相当于增大了导线的______，从而______(选填“增大”或“减小”)了导线的电阻，以达到减少输电线上电能损失的目的。超导材料的出现，为我们将来利用其零电阻特性实现远距离大功率输电提供了可能。知识点三：焦耳定律计算【典例分析】如图所示电路，电源电压不变，R1为发热电阻，阻值10Ω．R2为定值电阻，阻值为20Ω．R为滑动变阻器（A、B为其两个端点）。闭合开关S，当滑片P移动到A端时，电流表的示数为0.3A，电源电压U=______V．当滑片P移到B点时，发热电阻R1在1分钟内产生的热量为______J。【真题操练】(2020·沈阳)康康家有一台家用电水壶如图甲，他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图，、均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为，保温功率为。[，]求：(1)把的水从40℃加热到100℃，水需要吸收的热量；(2)不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题(1)中的加热过程需要的时间；(3)忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻的阻值。知识点四：电动机问题【典例分析】将规格都是“220V180W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入220V的家庭电路中正常工作，若通电时间相同，则下列说法正确的是()A．电冰箱产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多C．三者产生的热量一样多 D．三者消耗的电能一样多【真题操练】(2020·江苏省扬州市仪征市中考一模)从产品说明书得知，一台“6V3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1Ω。则小风扇正常工作1min消耗的电能为J；电动机线圈1min产生的热量为J。知识点五：电流热效应实验【典例分析】(2020·江苏省扬州市仪征市中考一模)如图为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＜R2。下列说法正确的是()A．该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系”；B．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流 ；C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢；D．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动【真题操练】小明和小红利用如图12所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。质量相等的两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。温度计显示煤油的温度。(1)实验中，小明和小红发现___________烧瓶中温度计的示数升高快。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越_______，产生的热量越多。(2)小明提议利用该装置改成“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他们应将其中一烧瓶中的煤油换成_______相等的水；将甲烧瓶中的铜丝换成镍铬合金丝，并且与乙烧瓶中的镍铬合金丝的_________相等。通过实验观察，发现装有________(选填“水”或“煤油”)的烧瓶中温度计的示数变化较大，说明水比热容较大。下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是()A．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡B．家里使用电热水壶烧水C．小明妈妈用电熨斗熨衣服D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温江都城北的毛先生购买了一只电热水器，使用时发现通电不长时间，其电源线很热，甚至能闻出很浓的橡胶的焦味，于是毛先生决定用他学过的物理知识向消费者协会投诉，他可从下面哪个方面的鉴定提出投诉()A．电压太高 B．导线太短 C．导线太粗 D．导线太细用如图的装置“探究影响电流热效应的因素”。电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1<R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是 () A.该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系B.闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快C.实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少D.将某一烧瓶中的煤油换成等质量的水，可比较煤油和水的比热容大小(2020·山东青岛市·中考真题)甲、乙两个电热器的电阻之比为，通电相同时间产生的热量之比为，则通过甲、乙的电流之比为()A． B． C． D．(2020·吉林中考真题)如图是某电热水壶铭牌上的部分信息。该电热水壶在额定电压下工作100s，消耗的电能是_____J；它是利用电流的_____效应工作的。(2020·四川成都市·九年级一模)某款迷你电炖盅有加热和保温两个档，加热档的功率为100W，如图是其简化的电路图，已知，电炖盅的旋钮开关处于图示位置时是______档，电炖盅在保温挡工作10min产生的热量是______J。如图所示，小明设计了一个电吹风的电路图，电热丝R通电后会发热，电动机通电后能吹风。当S1、S2都闭合时，吹_____(冷/热)风；断开S1后，电动机两端电压_____(增大/不变/减少)。如图所示，两个密闭容器中接入电热丝R1、R2，右边容器上方接入电热丝R3，在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。本实验是根据________(选填“气体”、“液体”)的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少，已知R1=10Ω，R3=6Ω，为了研究电流产生的热量与电流的关系，则R2=________Ω．若将R3和R2并联接入右边密闭容器中，则可研究电流产生的热量与________的关系。一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均不变）。额定电压电炖锅档位额定功率/W200V低温200中温400高温600（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）；（2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工作，观察到标有“1800r/（kW•h）”的电能表转盘在12ls内转了20圈，求此时的实际电压；（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水温达到50℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。物理兴趣小组的同学“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验。将一段电阻丝装在透明、密闭的容器中，橡胶管将密闭容器和装有红色液体的U形玻璃管相连，如图所示。请你回答下列问题：(1)在实验中，密闭容器内的空气质量应该_____(选填“相等”或“不相等”)，观察U开玻璃管中液面度差的目的是：_____；(2)如图(甲)所示，密闭容器内的电阻分别为5Ω和10Ω，实验探究的是电流通过导体产生的热量_____的关系，根据本次实验现象可得到的实验结论是_____；如图(乙)所示，密闭容器内的电阻均为5Ω，另有一个5Ω电阻在容器外部，与其中一个容器内的电阻并联，实验探究的是电流通过导体产生的热量与_____的关系；根据本次实验现象可得到的实验结论是。(2020·湖南株洲市·中考真题)如图所示，长度、横截面积一样，材料不同的两个长方体电阻串联在电路中，电阻分别为R1=2Ω，R2=4Ω，在它们表面涂上厚度一样的蜡。现在闭合开关给它们通电，过一段时间后，我们观察到()A．R1上的蜡熔化得快 B．R2上的蜡熔化得快C．R1、R2上的蜡熔化得一样快 D．无法比较(2020·山东青岛市·九年级一模)甲、乙两电热器电阻之比为4∶5，电流之比为2∶1，则相同时间内产生热量之比为()A．5∶8 B．16∶5 C．8∶5 D．5∶2如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气,将1、2和3、4导线分别接到电源两端。 (1)甲图所示的装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与

的关系,通电一段时间,

(选填“a”或“b”)容器中电流产生的热量较多;(2)通过观察乙图中的实验现象,可知

(选填“c”或“d”)容器中电阻丝的阻值大。(2020·辽宁鞍山市·中考真题)某品牌电热水壶上标有“220V1400W”的字样，小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热，但连接的导线却不怎么热，这是因为导线的电阻比发热体的电阻______。在额定电压下，电热水壶烧水3min，这段时间内电热水壶发热体产生的热量是______J。若发热体产生的热量全部被水吸收，能将______kg的水从20°C升高到100°C(c水=4.2×103J/(kg·°C))一种家用电熨斗的现格为“220V1100W”在额定电压下、这种电熨斗工作时的电流是______A。正常工作1min产生的热量是______J。(2020·山东临沂市·九年级二模)如图甲所示为灯泡和电动机的串联电路，电源电压为5V，电流表示数为0.3A，电动机线圈的电阻为0.5Ω，灯泡的I﹣U图象如图乙所示。则此时灯泡的电阻为______Ω(计算结果保留到小数点后一位)；通电1min电动机线圈放出的热量为______J。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U形管相连，接入电路。(1)组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管(选填“属于”或“不属于”)连通器；(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有关的装置；(3)实验中通过观察的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是；A．探究电流与电压、电阻的关系B．用乒乓球显示音叉的振动C．研究光的传播时，引入“光线”D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动(4)由图乙，电流表的示数为A，在这种情况下，甲图中右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是______；(5)某实验小组发现通电一段时间后，甲图中左侧U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是。(2020·吉林省第二实验学校九年级其他模拟)在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是因为导线连接的位置()A．电阻小 B．电阻大C．电流小 D．功率小用如图的装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是()A．该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系B．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快C．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少D．观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少(2020·山东烟台市·中考真题)如图甲所示，电源电压保持不变，电阻R2＝10Ω，闭合开关S，电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同，如图乙所示。则下列说法正确的是()A．电流表A的示数为0.6AB．电阻R1的阻值为10ΩC．电阻R2的电功率为9WD．10s内电阻R1产生的热量为36J将规格都是“220V180W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，产生的热量最多的是()A．电冰箱 B．电风扇 C．电热毯 D．一样多(2020·辽宁盘锦市·中考真题)如图所示的电路中，R的阻值为10Ω，闭合开关，电流表指针正常偏转，则电源的右端是极；滑动变阻器的滑片向左移动，电流表示数______(填“变大”、“变小”或“不变”)，当电流表示数为0.2A时，通电10s