九年級(jí)物理全冊(cè)第18章電功率第4節(jié)焦耳定律課件(新版)新人教版

第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律(JIāOěRDìNɡLǜ)第一頁，共18頁。第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律(JIāOěRD例1靈活應(yīng)用公式Q=I2Rt和Q=U2t/R分析計(jì)算(jìsuàn)(規(guī)律方法)兩定值電阻R1=440Ω,R2=220Ω,若將R1和R2串聯(lián)后接到220V的電源上,在相同時(shí)間內(nèi),R1和R2上產(chǎn)生(chǎnshēng)的熱量之比是.

〔解析〕R1和R2串聯(lián)在電路中,則通過它們(tāmen)的電流I相等,根據(jù)公式Q=I2Rt可知,在相同的時(shí)間內(nèi),R1和R2上產(chǎn)生的熱量跟它們(tāmen)的阻值成正比,則Q1∶Q2=R1∶R2=2∶1.

2∶1

【解題歸納】

在電流和通電時(shí)間相等的條件下,由公式Q=I2Rt,電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻成正比,電阻越大,產(chǎn)生的熱量越多.第二頁，共18頁。例1靈活應(yīng)用公式Q=I2Rt和Q=U2t/R分析計(jì)算(jì1.如圖所示,在a,b兩個(gè)量熱器的小筒中,裝有質(zhì)量和溫度都相同的水,已知R1=2R2,通電后 ()A.a筒中的水先沸騰B.b筒中的水先沸騰C.兩筒中的水同時(shí)沸騰D.無法(wúfǎ)確定B[答案(dáàn)]B第三頁，共18頁。1.如圖所示,在a,b兩個(gè)量熱器的小筒中,裝有質(zhì)量和溫度都相混淆純電阻(diànzǔ)電路和非純電阻(diànzǔ)電路(易錯(cuò)點(diǎn))例2一個(gè)玩具車使用的電動(dòng)機(jī),當(dāng)把它接入0.2V電壓的電路時(shí),電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn),測(cè)得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4A;若把它接入2V電壓的電路中,電動(dòng)機(jī)正常工作,測(cè)得此時(shí)流過電動(dòng)機(jī)的電流是1A.那么(nàme)該電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是Ω,電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的效率是%.

〔解析〕電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí),電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(nèinénɡ),此時(shí)電路相當(dāng)于純電阻電路,電動(dòng)機(jī)電阻R==0.5Ω;電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(nèinénɡ)和機(jī)械能,電功率P=UI=2V×1A=2W,電熱功率為P熱=I2R=(1A)2×0.5Ω=0.5W,電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的效率η==75%.

75

0.5第四頁，共18頁。混淆純電阻(diànzǔ)電路和非純電阻(diànzǔ)電路〔解析〕直流電動(dòng)機(jī)的電流=0.5A,所以電動(dòng)機(jī)線圈(xiànquān)產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=(0.5A)2×2Ω×10×60s=300J.2.某直流電動(dòng)機(jī)(dòngjī)標(biāo)有“36V18W”字樣,經(jīng)測(cè)量其線圈電阻為2Ω,使電動(dòng)機(jī)(dòngjī)正常工作10min.則電動(dòng)機(jī)(dòngjī)在這段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是 ()A.1.08×104JB.300JC.3.888×105JD.1.05×104JB第五頁，共18頁。〔解析〕直流電動(dòng)機(jī)的電流例1[創(chuàng)新應(yīng)用題]如圖18-58所示,在四個(gè)相同水槽中盛有質(zhì)量相等和溫度相同的純水,現(xiàn)將阻值為R1,R2的電阻絲(R1<R2)分別按圖中的四種方式連接放入水槽,并接入相同電源.通電(tōngdiàn)相同時(shí)間后,水溫最高的是 ()〔解析(jiěxī)〕由串并聯(lián)電路特點(diǎn)可知,串聯(lián)電路電阻越串越大,并聯(lián)電路電阻越并越小;由電路圖及已知R1<R2可知,圖D中電路總電阻最小,四個(gè)電路電壓相等,通電時(shí)間相等,由可知,D產(chǎn)生的熱量最多,水吸收的熱量越多,水的溫度最高.故正確答案為D.D第六頁，共18頁。例1[創(chuàng)新應(yīng)用題]如圖18-58所示,在四個(gè)相同水槽中盛例2[圖像分析題]如圖18-59甲所示電路,閉合開關(guān)S,將滑動(dòng)(huádòng)變阻器滑片P從a端移到b端,電流表和電壓表的示數(shù)變化關(guān)系如圖乙所示,當(dāng)滑片P位于a端時(shí),滑動(dòng)(huádòng)變阻器消耗的電功率是W,此時(shí),電阻R1在5min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為J.

〔解析〕當(dāng)P在b端時(shí)R2=0Ω,因?yàn)?所以R1的阻值(zǔzhí)為:=10Ω.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片移到a端時(shí),U2=U總-U1=5V-1V=4V,由圖像知,當(dāng)R1的兩端電壓是1V時(shí),電流為0.1A,根據(jù)串聯(lián)電路的電流處處相等,則I2=I1=0.1A,P2=U2I2=4V×0.1A=0.4W.Q1=W1=U1I1t=1V×0.1A×300s=30J.

300.4第七頁，共18頁。例2[圖像分析題]如圖18-59甲所示電路,閉合開關(guān)S例3[實(shí)際應(yīng)用題](2016·欽州中考)R1,R2分別連成如圖18-60所示的甲、乙兩種電路,R1=2R2,電源電壓均為U,圖甲電路中R1,R2在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生(chǎnshēng)的熱量為=,圖乙電路中R1,R2在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生(chǎnshēng)的熱量分別為=.

〔解析〕由圖甲可知,兩只電阻R1,R2串聯(lián),因?yàn)榇?lián)電路(diànlù)中各處的電流都相等,所以根據(jù)Q=I2Rt可得,在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比:由圖乙可知,兩只電阻R1,R2并聯(lián),因?yàn)椴⒙?lián)電路(diànlù)中各并聯(lián)支路兩端的電壓相等,所以根據(jù)可得,在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比:1∶22∶1第八頁，共18頁。例3[實(shí)際應(yīng)用題](2016·欽州中考)R1,R2分別連成如例4[學(xué)科綜合題]某電熱壺銘牌上標(biāo)有“220V1000W”字樣,當(dāng)其正常工作時(shí),把質(zhì)量(zhìliàng)為2kg、溫度為30℃的水加熱到80℃,用時(shí)10min.加熱過程中,水吸收的熱量是J,電熱壺?zé)男适?[c水=4.2×103J/(kg·℃)]

〔解析〕水吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-30℃)=4.2×105J;電熱壺正常工作時(shí)的功率為1000W,工作10min消耗(xiāohào)的電能W=Pt=1000W×600s=6×105J,電熱壺?zé)男师?=70%.4.2×105

70%第九頁，共18頁。例4[學(xué)科綜合題]某電熱壺銘牌上標(biāo)有“220V1000例5[實(shí)際應(yīng)用題]如圖18-61所示是某種電熱飲水機(jī)的簡(jiǎn)化電路示意圖.它有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)(由機(jī)內(nèi)溫控開關(guān)S0自動(dòng)控制),閱讀該飲水機(jī)說明書可知:熱水箱容積2L,額定電壓220V,加熱時(shí)的功率400W,保溫時(shí)的功率40W.求:(1)當(dāng)飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)時(shí)溫控開關(guān)S0應(yīng)處于什么(shénme)狀態(tài)?(2)R1和R2的電阻值各是多大?(3)在用電高峰期,該飲水機(jī)的實(shí)際工作電壓只有200V,加熱效率為80%,若將裝滿水箱的水從20℃加熱至100℃,需要多長(zhǎng)時(shí)間?[c水=4.2×103J/(kg·℃),ρ水=1.0×103kg/m3,忽略溫度對(duì)電阻的影響]〔解析(jiěxī)〕(1)由電路圖可知,開關(guān)S0斷開時(shí)兩電阻串聯(lián),電路電阻較大,開關(guān)S0閉合時(shí),只有電阻R1接入電路,電阻R2被短路,此時(shí)電路電阻較小,電源電壓U一定,由可知,電阻越大,飲水機(jī)功率越小,電阻越小,飲水機(jī)功率越大,因此當(dāng)開關(guān)S0斷開時(shí),電路阻值較大,電功率較小,飲水機(jī)處于保溫狀態(tài).(2)由電功率公式的變形公式求出電阻阻值.解:(1)斷開(duànkāi)處于保溫狀態(tài)時(shí)的總電阻:保護(hù)電阻R2=R總-R1=1210Ω-121Ω=1089Ω.第十頁，共18頁。例5[實(shí)際應(yīng)用題]如圖18-61所示是某種電熱飲水機(jī)的簡(jiǎn)飲水機(jī)消耗(xiāohào)的電能:=8.4×105J,(3)由ρ可知(kězhī),水的質(zhì)量:m=ρ水V=1×103kg/m3×2×10-3m3=2kg,水吸收(xīshōu)的熱量:Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J,第十一頁，共18頁。飲水機(jī)消耗(xiāohào)的電能:例6[實(shí)驗(yàn)探究題]小明利用(lìyòng)如圖18-62所示的裝置,探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與電阻大小的關(guān)系:在兩個(gè)相同的燒瓶中盛著質(zhì)量和溫度都相同的煤油,煤油中都浸泡著一段金屬絲,甲燒瓶中的金屬絲是銅絲,電阻比較小,乙燒瓶中的金屬絲是鎳鉻合金絲,電阻比較大.(1)通電一段時(shí)間后,小明發(fā)現(xiàn)燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)大,表明其他條件相同時(shí),導(dǎo)體的電阻越,產(chǎn)生的熱量越多.

(2)本實(shí)驗(yàn)使用了控制變量的科學(xué)方法:通過兩段金屬絲串聯(lián)的方式,控制及相同;還使用了轉(zhuǎn)換的科學(xué)方法,實(shí)驗(yàn)中采取的措施是.

(3)小明想把該裝置改成探究物質(zhì)吸熱能力的實(shí)驗(yàn)裝置,則他應(yīng)將其中一個(gè)燒瓶中的煤油換成相同的水,將甲燒瓶中的銅絲換成與乙燒瓶中鎳鉻合金絲的相等的鎳鉻合金絲,并將兩個(gè)燒瓶中的金屬絲做絕緣處理.

(3)探究“比較水和煤油比熱容的大小”的實(shí)驗(yàn),控制水和煤油兩種物質(zhì)的質(zhì)量相等,吸收相等的熱量,通過(tōngguò)比較溫度變化量來比較比熱容,或控制水和煤油兩種物質(zhì)的質(zhì)量相等,升高相同的溫度,通過(tōngguò)吸收熱量的多少來比較比熱容.所以將其中一燒瓶的煤油換成質(zhì)量相等的水,將甲燒瓶中的銅絲換成與乙燒瓶中鎳鉻合金絲的電阻相等的鎳鉻合金絲.〔解析〕(1)因?yàn)閮呻娮璐?lián)(chuànlián),所以通過它們的電流相等;由焦耳定律Q=I2Rt得,電阻大的在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量多,升高的溫度高.因此,乙燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)升高多.(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),將銅絲和鎳鉻合金絲串聯(lián)接入電路中,這是為了控制通過兩電阻的電流相同;實(shí)驗(yàn)中,我們通過溫度計(jì)的示數(shù)變化反映導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少,即采用轉(zhuǎn)換法.

大乙

觀測(cè)煤油溫度的變化多少電流大小通電時(shí)間質(zhì)量

電阻第十二頁，共18頁。例6[實(shí)驗(yàn)探究題]小明利用(lìy例7[分析說理題](2016·寧夏中考)小明家的電飯鍋電源線壞了,他在網(wǎng)上新買了一根,使用時(shí)聞到橡膠的焦煳味,他立即拔下電源插頭,發(fā)現(xiàn)這根電源線很熱,其他用電器仍然正常工作,你認(rèn)為引起電源線過熱(ɡuòrè)的原因可能是.

A.電路的電壓過高 B.新買的電源線過細(xì)C.新買的電源線過粗 D.新買的電源線過短選擇理由:.

〔解析〕家庭電路中各用電器之間屬于并聯(lián),其他用電器仍正常工作,說明電路電壓正常,所以選項(xiàng)A不符合題意;電飯鍋跟電源線串聯(lián)(chuànlián),通過它們的電流大小和通電時(shí)間相等,電源線燒焦說明導(dǎo)線的電阻過大(電源線過細(xì)),所以選項(xiàng)B符合題意;電飯鍋跟電源線串聯(lián)(chuànlián),通過它們的電流大小和通電時(shí)間相等,如果電源線太粗,電源線的電阻將會(huì)很小,產(chǎn)熱將會(huì)很少,不會(huì)燒焦,所以選項(xiàng)C不符合題意;電飯鍋跟電源線串聯(lián)(chuànlián),通過它們的電流大小和通電時(shí)間相等,如果電源線短,電源線的電阻將會(huì)很小,產(chǎn)熱將會(huì)很少,不會(huì)燒焦,所以選項(xiàng)D不符合題意.電源線過細(xì)時(shí),電阻較大,因?yàn)殡娫淳€與電飯鍋串聯(lián),所以電流相等,由Q=I2Rt可知,電流和通電時(shí)間一定(yīdìng)時(shí),電阻越大,產(chǎn)生熱量越多.B第十三頁，共18頁。例7[分析說理題](2016·寧夏中考)小明家的電飯鍋電源例8[實(shí)驗(yàn)評(píng)估題]小明猜想電流通過(tōngguò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間有關(guān).為了探究“電流通過(tōngguò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流是否有關(guān)”,所用的實(shí)驗(yàn)器材有:穩(wěn)壓電源、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、停表各一個(gè);絕熱的塑料盒一個(gè),盒內(nèi)密封著空氣,盒內(nèi)電阻絲的阻值是10Ω,插在盒中溫度計(jì)的量程是0~100℃;導(dǎo)線若干.(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖18-63中的電路連接完整.(2)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表①分析表中數(shù)據(jù),得到的探究結(jié)論是.

②從表格中提取的能得出該結(jié)論的信息是.

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,小明為了縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,對(duì)原實(shí)驗(yàn)方案稍加改動(dòng):實(shí)驗(yàn)器材不變,通電時(shí)間和電流的預(yù)設(shè)值不變,在每完成一次實(shí)驗(yàn)(收集一組數(shù)據(jù)(shùjù))后,不斷開開關(guān),也不打開通氣孔,直接把前一次實(shí)驗(yàn)的末溫作為下一次實(shí)驗(yàn)的初溫,再移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,使電流達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)開始計(jì)時(shí),20s后記錄末溫……指出改動(dòng)后方案的兩點(diǎn)不足(可以結(jié)合原方案的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(shùjù))①.

②.

第十四頁，共18頁。例8[實(shí)驗(yàn)評(píng)估題]小明猜想電流通(3)實(shí)驗(yàn)器材(qìcái)不變,通電時(shí)間和電流的預(yù)設(shè)值不變,在每完成一次實(shí)驗(yàn)(收集一組數(shù)據(jù))后,不斷開開關(guān),也不打開通氣孔,直接把前一次實(shí)驗(yàn)的末溫作為下一次實(shí)驗(yàn)的初溫,再移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,使電流達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)開始計(jì)時(shí),20s后記錄末溫;根據(jù)原實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,若把上一次末溫作為下一次的初溫,則改動(dòng)后導(dǎo)致第三次實(shí)驗(yàn)的末溫會(huì)超出溫度計(jì)的量程,無法完成第三次實(shí)驗(yàn);改動(dòng)后,前一次實(shí)驗(yàn)的末溫并不是下一次實(shí)驗(yàn)的初溫,所以初溫記錄有誤.另外在兩次實(shí)驗(yàn)之間調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使得電流達(dá)到預(yù)設(shè)值過程中,盒內(nèi)的空氣溫度還在上升.〔解析(jiěxī)〕(1)滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中,接線“一上一下”,所接電路如圖18-64所示.(2)①由數(shù)據(jù)分析可知,電阻相等,通電時(shí)間相等,電流越大,盒內(nèi)空氣升高(shēnɡɡāo)的溫度越高,說明電流越大產(chǎn)生的熱量越多,故可以得出結(jié)論是:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流有關(guān);②通過表格中數(shù)據(jù)分析可得出:在通電時(shí)間和電阻一定時(shí),電流越大,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多.〔答案〕

(1)如圖18-64所示.

(2)①電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流有關(guān)

②通電時(shí)間和電阻一定時(shí),電流越大,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多

(3)①改動(dòng)后導(dǎo)致第三次實(shí)驗(yàn)的末溫超過了溫度計(jì)的量程,無法完成第三次實(shí)驗(yàn)

②改動(dòng)后,前一次實(shí)驗(yàn)的末溫并不是下一次實(shí)驗(yàn)的初溫,所以初溫記錄有誤.第十五頁，共18頁。(3)實(shí)驗(yàn)器材(qìcái)不變,通電時(shí)間和電流的預(yù)設(shè)值不變例8[實(shí)驗(yàn)評(píng)估題]小明猜想電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間有關(guān).為了探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流是否有關(guān)”,所用的實(shí)驗(yàn)器材有:穩(wěn)壓電源、電流表、滑動(dòng)(huádòng)變阻器、開關(guān)、停表各一個(gè);絕熱的塑料盒一個(gè),盒內(nèi)密封著空氣,盒內(nèi)電阻絲的阻值是10Ω,插在盒中溫度計(jì)的量程是0~100℃;導(dǎo)線若干.(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖18-63中的電路連接完整.(2)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表①分析表中數(shù)據(jù),得到的探究結(jié)論是.

②從表格中提取的能得出該結(jié)論的信息是.

如圖18-64所示.電流通過導(dǎo)體(dǎotǐ)產(chǎn)生的熱量與電流有關(guān)(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,小明為了縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,對(duì)原實(shí)驗(yàn)方案稍加改動(dòng):實(shí)驗(yàn)器材不變,通電時(shí)間和電流的預(yù)設(shè)值不變,在每完成一次實(shí)驗(yàn)(收集(shōují)一組數(shù)據(jù))后,不斷開開關(guān),也不打開通氣孔,直接把前一次實(shí)驗(yàn)的末溫作為下一次實(shí)驗(yàn)的初溫,再移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,使電流達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)開始計(jì)時(shí),20s后記錄末溫……指出改動(dòng)后方案的兩點(diǎn)不足(可以結(jié)合原方案的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)).

②.

通電時(shí)間和電阻一定時(shí),電流越大,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多改動(dòng)后導(dǎo)致第三次實(shí)驗(yàn)的末溫超過了溫度計(jì)的量程,無法完成第三次實(shí)驗(yàn)改動(dòng)后,前一次實(shí)驗(yàn)的末溫并不是下一次實(shí)驗(yàn)的初溫,所以初溫記錄有誤第十六頁，共18頁。例8[實(shí)驗(yàn)評(píng)估題]小明猜想電流通例9計(jì)算(jìsuàn)分析題在一次課外活動(dòng)中,小明同學(xué)對(duì)家里的電磁爐進(jìn)行了相關(guān)的觀察和研究,并記錄了電磁爐及他家電能表的有關(guān)數(shù)據(jù),如下表所示:請(qǐng)你根據(jù)小明同學(xué)在