九年級物理下冊考點：15.3電熱器電流的熱效應（第2課時）（考點解讀）（原卷版）

九年級物理下冊考點：15.3電熱器電流的熱效應（第2課時）（考點解讀）（原卷版）九年級物理下冊考點：15.3電熱器電流的熱效應（第2課時）（考點解讀）（原卷版）PAGEPAGE1九年級物理下冊考點：15.3電熱器電流的熱效應（第2課時）（考點解讀）（原卷版）\o"10.3物體的浮沉條件及應用"15.3\o"15.3電熱器電流的熱效應"電熱器電流的熱效應(第2課時)(考點解讀)(原卷版)4、焦耳定律(1)內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導體的電阻成正比,跟通電時間成正比,這個規(guī)律叫焦耳定律;

(2)公式：Q=I2Rt,公式中的電流I的單位要用安培(A),電阻R的單位要用歐姆(Ω),通過的時間t的單位要用秒(s)這樣,熱量Q的單位就是焦耳(J);

(3)變形公式：,Q=UIt.(4)在純電阻電路中,電能全部轉(zhuǎn)化為熱能,電功等于電熱,即W=Q;在非純電阻電路中,電能大部分轉(zhuǎn)化為其他能,已小部分轉(zhuǎn)化為熱能,電功大于電熱,W=Q+W其他;

5、焦耳定律的應用(1)純電阻電路：純電阻電路就是除電源外,只有電阻元件的電路,或有電感和電容元件,但它們對電路的影響可忽略;電壓與電流同頻且同相位．電阻將從電源獲得的能量全部轉(zhuǎn)變成內(nèi)能,這種電路就叫做純電阻電路;基本上,只要電能除了轉(zhuǎn)化為熱能以外沒有其他能的轉(zhuǎn)化,此電路為純電阻電路.(2)焦耳定律的推導公式：,Q=UIt,適用范圍,純電阻電路;

(3)電熱器的”雙擋”問題：

①”雙擋”中的電阻：電熱器通常設計有”高溫擋”和”低溫擋”．根據(jù)可知,當U一定時,電阻越大,電功率越小;電阻越小,電功率越大,所以高溫擋總電阻最小,低溫擋總電阻最大;

②”雙擋”的控制開關(guān)

a短路式

兩個電阻串聯(lián),把開關(guān)與其中一個電阻并聯(lián),如下圖所示;

當閉合開關(guān)時,有一個電阻短路,只有一個電阻工作,此時為高溫擋;當斷開開關(guān)時,兩電阻串聯(lián),電阻大一些,電熱器的功率小一些,此時為低溫擋;

b單刀雙擲式

主要工作電阻放在干路上,一條支路用導線,一條支路連接在附加電阻上,如下圖所示;

當開關(guān)擲向附加電阻的支路時,兩電阻串聯(lián),為低溫擋;當開關(guān)擲向?qū)Ь€支路時,只有主要工作電阻工作,此時為高溫擋.※注意：電流通過電動機做功消耗的電能,一部分轉(zhuǎn)化為機械能,另一部分是轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,也就是W≠Q(mào)．那么,用來計算電功的公式W=UIt不能用來計算電熱,電熱智能用焦耳定律Q=I2Rt來計算.6、電功與熱量的綜合計算(1)電能與電熱的關(guān)系：對于純電阻電路,電流做功消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(Q=W),這時以下公式均成立;對于非純電阻電路,電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.求Q時只能用Q=I2Rt.(2)串并聯(lián)電路電功特點：

①在串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中,電流產(chǎn)生的總熱量等于部分電熱之和;

②串聯(lián)電路中,各部分電路的熱量與其電阻成正比,即;

③并聯(lián)電路中,各部分電路的熱量與其電阻成反比,即(各支路通電時間都相同)

(3)電熱的綜合計算：

①水吸收的熱量的計算：Q=cmΔt.②用電器消耗電能放出的熱量的計算：I2Rt=Q=W=Pt=UIt=(純電阻電路).

③明確Q與W的比例關(guān)系.根據(jù)比例關(guān)系列出等式,求出未知量.【考點4焦耳定律】【典例4-1】(2023?華鎣市二模)如圖所示,是研究電流熱效應的部分實驗電路(R1＞R2)．根據(jù)不同的連接方式,比較通電后兩根電阻絲各自兩端的電壓U甲、U乙以及它們在相同時間內(nèi)分別產(chǎn)生的熱量Q甲、Q乙的大小,下面關(guān)系中正確的是()A．若將甲、乙串聯(lián),U甲＞U乙,Q甲＞Q乙 B．若將甲、乙并聯(lián),U甲＝U乙,Q甲＞Q乙 C．若將甲、乙串聯(lián),U甲＞U乙,Q甲＜Q D．若將甲、乙并聯(lián),U甲＝U乙,Q甲＝Q乙【典例4-2】(2022秋?集賢縣期末)如圖是焦耳定律的實驗裝置.通電一段時間后,發(fā)現(xiàn)側(cè)容器連接的U形管液面高度差較大,若將R3拆下,R1換成10Ω的電阻,此裝置還能探究電流產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系.【典例4-3】(2023?云南)實驗小組在老師的指導下探究”電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”.同學們在燒瓶內(nèi)安裝一根電阻絲,裝入適量的煤油,插入一支溫度計,設計了如圖甲所示的電路.(1)用筆畫線代替導線,將圖甲的電路連接完整.要求滑動變阻器的滑片向右移動時,電流表示數(shù)變大,且導線不交叉.(2)閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)電流表指針未偏轉(zhuǎn),經(jīng)檢查僅電阻絲R有故障,則電阻絲R(選填”短路”或”開路”).排除故障后進行實驗,實驗中通過觀察來比較相同時間內(nèi)不同電流產(chǎn)生熱量的多少.(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器改變電流的大小,經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)：電阻絲阻值和通電時間一定時,電流I越大,通電導體產(chǎn)生的熱量Q越多.小明猜想：當電阻和通電時間一定時,Q可能與I成正比.隨后在老師幫助下,實驗小組測出了多組Q與I的數(shù)據(jù).請?zhí)岢鲆环N判斷小明猜想是否正確的方法：.(4)同學們進一步學習了解到：物理學家焦耳1840年就確定了當電阻和通電時間一定時,電流產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比的關(guān)系.生活中利用電熱工作的家用電器有(請舉一例).(5)若要探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系,可選擇圖乙中(選填”A”或”B”)燒瓶中的電阻與圖甲燒瓶中的電阻聯(lián)(選填”串”或”并”)進行實驗.(6)本實驗應用的研究方法有轉(zhuǎn)換法和法.【變式4-1】(2023?鳳翔縣二模)關(guān)于下列各圖所示的實驗,說法正確的是()A．圖甲中,將兩個鉛柱壓在一起,下面能夠懸掛一個鉤碼,說明分子之間存在間隙B．圖乙中,按壓活塞對空氣做功,硝化棉點燃,此過程與汽油機做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同 C．圖丙中,相同質(zhì)量的水和煤油加熱相同時間,煤油升溫更快,煤油吸熱能力較弱 D．圖丁中,接通電路后可探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系【變式4-2】(2023?浉河區(qū)模擬)任何偉大的發(fā)現(xiàn)都離不開科學家們堅持不懈的探索、進行了大量的實驗,探究出電流與電阻和電壓之間的關(guān)系;另一位偉大的物理學家根據(jù)所測電流通過電阻放出的熱量,提出了定律.【變式4-3】(2023?烏蘭浩特市校級一模)某同學在探究”電流通過導體產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)”時,采用如圖所示的實驗裝置,兩個透明容器中密封著等量的空氣.(1)實驗中通過觀察A、B兩個U形管中液面的高度差,來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少,這種實驗研究的方法叫.(2)甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系.(3)乙裝置中的電阻R3的作用主要是.通電一段時間后,U形管中液面的高度差較大.【考點5焦耳定律的應用】【典例5-1】(2023?新化縣模擬)測溫棚內(nèi)的自動測溫裝置除測量體溫外還能記錄通過的人數(shù).如圖所示,R0為定值電阻,R是光敏電阻,電源電壓為3V.閉合開關(guān)S,無人通過時,電壓表示數(shù)為2.5V,有人通過時,擋住入射到光敏電阻上的光,光敏電阻阻值變?yōu)?0Ω,電壓表示數(shù)變?yōu)?V,裝置計數(shù)一次.下列分析正確的是()A．無人通過,R的阻值為25Ω B．有人通過時,電路總功率變小 C．有人通過時,流過R0的電流會變小 D．無人通過,R0在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為5J【典例5-2】(2022秋?南開區(qū)校級期末)額定電壓為220V的家用電暖器正常工作時,通過內(nèi)部電熱絲的電流為5A,則電熱絲正常工作時的電阻為Ω,工作10min產(chǎn)生的熱量為J.【典例5-3】(2023?大連一模)圖甲是一款電熱杯墊,有高、低溫兩個擋位.杯墊內(nèi)部簡化電路如圖乙所示,R1、R2為加熱電阻,電源電壓為220V,R1的阻值為2200Ω.閉合S1、S2是高溫擋,高溫擋功率為66W;只閉合S1是低溫擋.試求：(1)在低溫擋工作時,電路中的電流是多少?(2)低溫擋工作20min,杯墊產(chǎn)生的熱量是多少?(3)電阻R2的阻值是多少?【變式5-1】(2023?無錫模擬)在綜合實踐活動課上,小明設計了如圖甲所示的模擬調(diào)光燈電路,電源電壓恒定,R1為定值電阻,閉合開關(guān)S后,將滑動變阻器R2的滑片P由最右端向左移動,直至燈泡L正常發(fā)光,此過程中,電流表A的示數(shù)隨兩電壓表V1、V2(電壓表V2未畫出)示數(shù)變化關(guān)系圖像如圖乙所示.下列說法正確的是()A．電源電壓為3.5V B．小燈泡正常發(fā)光時,定值電阻R1與燈泡L的電功率之比為1：2 C．滑動變阻器的滑片處于最右端時,定值電阻R1在2min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為5J D．實驗過程中,滑動變阻器接入電路的阻值范圍為2～35Ω【變式5-2】(2023?蜀山區(qū)二模)如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,R1＝15Ω,當閉合開關(guān)S時,電流表示數(shù)為0.2A;當再閉合開關(guān)S1,電流表示數(shù)為0.5A;則通電1min后R2產(chǎn)生的熱量為J.【變式5-3】(2023?吉安模擬)如圖所示,電源電壓保持不變,小燈泡的規(guī)格是”3V,1.5W”,R1＝10Ω,滑動變阻器R2上標有”20Ω,1A”,電壓表選用0～3V量程.斷開S2,閉合S和S1,當滑片P移到變阻器中點時,小燈泡正常發(fā)光.求：(1)電源電壓;(2)小燈泡正常發(fā)光時,通電10s滑動變阻器R2產(chǎn)生的熱量;(3)斷開S1,閉合S和S2,在保證電路元件安全前提下,電路消耗的最大功率.【考點6電功與熱量的綜合計算】【典例6-1】(2022?麒麟?yún)^(qū)校級模擬)用兩只相同的電加熱器,分別給相同體積的水和某種油加熱,在開始和加熱3min時各記錄一次溫度,如下表所示．已知ρ水＝1.0×103kg/m3,c水＝4.2×103J/(kg?℃),ρ油＝0.8×103kg/m3,加熱的效率都為90%,油的末溫沒有達到它的沸點．下列說法正確的是()加熱時間(min)03水的溫度(℃)1828油的溫度(℃)1843A．水和油的質(zhì)量之比是4：5 B．這種油的比熱容為2.1×103J/(kg?℃) C．加熱3min,油吸收的熱量比水吸收的熱量多 D．加熱效率沒有達到100%,是因為電加熱器沒有把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【典例6-2】(2023?德州)如圖所示,某家用電熱水壺有”高溫”、”低溫”兩擋,已知定值電阻R1與R2阻值相等,”低溫擋”正常工作時的功率為484W,則R2的阻值為Ω.在標準大氣壓下,用”高溫擋”加熱初溫為15℃、質(zhì)量為1kg的水7min,該過程消耗的電能為J,若產(chǎn)生的熱量全部被水吸收,則水的溫度升高了℃.[c水＝4.2×103J/(kg?℃)]【典例6-3】(2023?阜新模擬)如圖所示,是一種電熱鍋的內(nèi)部簡化電路圖,它有高溫和低溫兩種擋位.額定高溫擋功率為1000W,R2＝72.6Ω,求：(1)電熱鍋將1kg的水,從25℃加熱到100℃,水吸收的熱量是多少?[c水＝4.2×103J/(kg?℃)](2)電熱鍋的低溫擋功率是多少?(3)若實際電壓為額定電壓的80%,此時電熱鍋的實際高溫擋功率是多少?【變式6-1】(2023?陽信縣二模)(多選)暑假的一天,李強同學逛街時,聽到攤點的售貨員在大聲吆喝：”熱得快,熱得快,快來看,3分鐘,水燒開!”,李強同學走近觀看,售貨員給了他一份推銷電熱水壺的廣告,其內(nèi)容為”水壺品牌：××牌節(jié)能熱水器;額定電壓：220V;額定功率：1000W;容積：2L;超溫保護器：自動斷開溫度110℃;優(yōu)點：高效、節(jié)能,燒開一壺水僅需3分鐘!”,[c水＝4.2×103J/(kg?℃)]設當?shù)卮髿鈮簽?標準大氣壓,夏季水溫約為30℃.以下說法正確的是()A．電熱水壺正常工作時的電流為5A B．電熱水壺正常工作時的電阻阻值為48.4Ω C．燒開一壺水需要的熱量為5.88×105J D．3分鐘燒開一壺水的廣告是可信的【變式6-2】(2023?貴池區(qū)二模)某品牌電熱水杯如圖甲所示,水杯容量為330mL,有高、中、低三個加熱擋位,乙圖為其工作電路簡圖,其中U恒為220V,R1＝200Ω,R2＝550Ω,若該電熱水杯加熱效率為90%,則用高溫擋將滿杯水從20℃加熱到98℃,需要s.【變式6-3】(2023?惠州校級一模)每天一杯熱牛奶有益身體健康;但加熱牛奶時,溫度不能太高,否則會破壞營養(yǎng)物質(zhì);小明媽媽為奶奶買了一款牛奶鍋,其內(nèi)部簡化電路如圖,部分技術(shù)參數(shù)如表;求：額定電壓220V加熱功率100W保溫功率22W(1)這款牛奶鍋保溫時,電路中的電流大小;(2)電阻R2的阻值大小;(3)在額定電壓下,用該牛奶鍋把初溫為20℃、質(zhì)量為0.4kg的純牛奶,加熱到60℃所需要的時間.[牛奶的比熱容為c＝2.5×103J/(kg?℃),不計熱量損失]1．(2023?平邑縣模擬)下列說法中正確的是()A．測量時選用精密的工具可以消除誤差 B．水的比熱容較大,供暖效果好,但冷卻效果差 C．電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流成正比 D．連通器內(nèi)的水不流動時,各容器中的水面相平2．(2023?濰坊模擬)根據(jù)對應圖示,判斷以下說法正確的是()A．壓強計是測量液體內(nèi)部壓強的儀器,從結(jié)構(gòu)上看,壓強計是連通器B．往B管中輕輕吹氣,可以看到A管中的液面有所上升C．通過大量實驗精確得出電流產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)的是德國物理學家歐姆 D．通過實驗研究發(fā)現(xiàn),固體熔化時都要吸收熱量,溫度不斷上升3．(2023?市南區(qū)二模)甲、乙兩電熱器的電阻之比為4：3,通過的電流之比為1：2,通電時間之比為3：2,則產(chǎn)生熱量之比為()A．2：1 B．2：9 C．9：2 D．1：24．(2023?南漳縣模擬)如圖甲是小燈泡L和電阻R的I?U圖象.將小燈泡L和電阻R接入如圖乙所示電路中,只閉合開關(guān)S1時,小燈泡L的實際功率為1W.下列說法錯誤的是()A．只閉合開關(guān)S1時,小燈泡L的電阻為4Ω B．再閉合開關(guān)S2時,電流表示數(shù)增加了0.2A C．開關(guān)S1、S2同時閉合時,電路總功率為1.8W D．閉合開關(guān)S1、S2時,在1min內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為24J5．(2022秋?長壽區(qū)期末)如圖甲所示,是某家用電熱壺”加熱”和”保溫”兩個擋位的簡化電路.電熱絲的阻值R1＝48.4Ω,R2＝435.6Ω.小明為測量電熱壺的實際電功率,他把家中的其它用電器都與電源斷開,僅讓電熱壺工作,如圖乙所示的電能表在1min內(nèi)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動了16轉(zhuǎn)[不計熱量損失,已知水的比熱容c＝4.2×103J/(kg?℃)].下面說法正確的是()A．電熱壺的正常加熱功率為100W B．開關(guān)S接”2”時,電熱壺為”加熱”擋位 C．測量時電熱壺的實際加熱功率為800W D．電熱壺將1kg的水從25℃加熱到75℃,需要正常工作2100s6．(2023春?永豐縣期中)(多選)圖像法是利用圖像這種特殊且形象的工具,表達各科學量之間存在的內(nèi)在關(guān)系或規(guī)律的方法.下列關(guān)于圖像的解釋,不正確的是()A．甲圖是某物體的熔化圖像,其固態(tài)的比熱容大于液態(tài)的比熱容 B．乙圖是電阻和通電時間一定時,電熱Q與電流I的關(guān)系圖像 C．丙圖說明,當電阻一定時,電壓與電流成正比 D．丁圖是燈絲電阻的U﹣I圖像,說明燈絲電阻隨溫度的升高而增大7．(2023?湖北三模)(多選)甲圖是小燈泡L和電阻R的I﹣U圖象.將小燈泡L和電阻R接入乙圖所示電路中,只閉合開關(guān)S1時,小燈泡L的實際功率為1W,下列說法正確的是()A．只閉合開關(guān)S1時,小燈泡L的電阻為40Ω B．再閉合開關(guān)S2時,電流表示數(shù)增加0.2A C．再閉合開關(guān)S2時,電路總功率為1.4W D．再閉合開關(guān)S2后,在1min內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為2.4J8．(2023?安陽二模)英國物理學家做了大量的實驗,于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時間的關(guān)系,為電熱應用做出了杰出的貢獻,在物理學中,把他的名字作為熱量和的單位.9．(2023?叢臺區(qū)校級開學)兩個發(fā)熱電阻R1：R2＝1：4,當它們串聯(lián)在電路中時R1、R2的電功率之比P1：P2＝;已知R1＝10Ω,那么它們并聯(lián)在6V電路中時,整個電路在100s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是J.10．(2023秋?蓬江區(qū)月考)如圖所示是一款新型節(jié)能裝置——空氣能熱水器,它的制熱能效比(制熱量和壓縮機所耗電能之比)為4：1.某同學洗一次澡用水30L,則所用的水的質(zhì)量為kg,這些水溫度由12℃升高到42℃吸收的熱量為J.若這些熱量分別由空氣能熱水器和電熱水器(效率為90%)提供,則空氣能熱水器壓縮機所消耗的電能與電熱水器所消耗的電能相比,可節(jié)約電能J.[c水＝4.2×103J/(kg?℃)]11．(2023?工業(yè)園區(qū)模擬)學校物理探究小組進行了以下三個熱學實驗：甲圖為”探究不同物質(zhì)吸熱升溫現(xiàn)象”,乙圖為”比較不同燃料燃燒時放出的熱量”,丙圖”探究影響電流熱效應的因素