滬粵版初中九年級(jí)物理15-4探究焦耳定律課件

第十五章電能與電功率15.4探究焦耳定律知識(shí)點(diǎn)1通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的影響因素基礎(chǔ)過(guò)關(guān)全練1.(2023山西朔州期末)如圖所示,下列日常生活中的用電器,

利用電流的熱效應(yīng)工作的是

(

)C解析電流的熱效應(yīng)就是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。LED臺(tái)燈主

要將電能轉(zhuǎn)化為光能,A錯(cuò)誤;筆記本電腦、電視機(jī)將電能轉(zhuǎn)

化為光能、內(nèi)能等,B、D錯(cuò)誤;電飯煲將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,C

正確。2.(新獨(dú)家原創(chuàng))利用如圖所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”,燒瓶中銅絲電阻小于鎳鉻合金絲電阻。(1)實(shí)驗(yàn)中兩金屬絲產(chǎn)生熱量的多少是通過(guò)觀察

反映出來(lái)的;(2)該實(shí)驗(yàn)采用串聯(lián)電路可以控制

相同和

相同。(3)為了便于比較兩根電阻絲通過(guò)電流后產(chǎn)生熱量的多少,A、B兩燒瓶中要裝入

相等、初溫相同的同種液體。為了在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果,實(shí)驗(yàn)時(shí)選用煤油而不選水,是因?yàn)槊河偷谋葻崛?/p>

(選填“大于”“等于”或“小于”)水的比熱容;溫度計(jì)示數(shù)的變化通電時(shí)間電流質(zhì)量小于(4)通電一定時(shí)間后,可以看到

(選填“A”或“B”)燒瓶中煤油溫度升得高,這表明在相同時(shí)間內(nèi),電流相同的情況下,導(dǎo)體的電阻越

(選填“大”或“小”),電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量越多;(5)若燒瓶?jī)?nèi)煤油初溫相同,想在較短時(shí)間內(nèi)觀察到A、B兩燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)有明顯差異,請(qǐng)?zhí)岢鲆粭l合理的建議:

;B大使兩電阻絲阻值大小差別盡量大一些(6)如果在兩燒瓶中分別裝入質(zhì)量相等的不同液體,并接入兩根阻值

(選填“相同”或“不同”)的電阻絲,就可用這個(gè)裝置來(lái)探究?jī)煞N不同液體的吸熱性質(zhì)。若閉合開(kāi)關(guān)后一段時(shí)間,發(fā)現(xiàn)B燒瓶中的溫度變化大,則A燒瓶中液體的比熱容

(選填“大于”“等于”或“小于”)B燒瓶中液體的比熱容。相同大于解析

(1)根據(jù)轉(zhuǎn)換法,實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)

反映兩金屬絲產(chǎn)生熱量的多少;(2)兩根電阻絲串聯(lián),流過(guò)兩

根電阻絲的電流相等,串聯(lián)電路中的開(kāi)關(guān)還可以控制加熱時(shí)

間相同;(3)為了便于比較兩根電阻絲通過(guò)電流后產(chǎn)生熱量的

多少,A、B兩燒瓶中要裝入質(zhì)量相等、初溫相同的同種液

體。為了在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果,實(shí)驗(yàn)時(shí)選用煤

油而不選水,是因?yàn)槊河偷谋葻崛菪∮谒谋葻崛?初溫和質(zhì)

量相同的水和煤油吸熱相同,根據(jù)Δt=

可知煤油溫度升高得明顯;(4)通電一定時(shí)間后,可以看到B燒瓶中煤油溫度升得高,這表明在相同時(shí)間內(nèi),電流相同的情況下,鎳鉻合金絲放

出的熱量多,已知銅絲電阻小于鎳鉻合金絲電阻,即在相同時(shí)

間內(nèi),電流相同的情況下,導(dǎo)體的電阻越大,電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)

產(chǎn)生的熱量越多;(5)若燒瓶?jī)?nèi)煤油初溫相同,想在較短時(shí)間

內(nèi)觀察到A、B兩燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)有明顯差異,即電阻絲產(chǎn)

生熱量差別大一些,由Q=I2Rt可知,因電流和通電時(shí)間相同,可

使兩電阻絲阻值大小差別盡量大一些;(6)探究?jī)煞N不同液體的吸熱性質(zhì),應(yīng)使液體的質(zhì)量、吸收的熱量相同,液體不同,

串聯(lián)電路各處的電流相等,通電時(shí)間也相同,根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知,如果在兩燒瓶中分別接入兩根阻值相同的電阻絲,

可控制相同時(shí)間不同液體吸熱相同;若閉合開(kāi)關(guān)后一段時(shí)間,

發(fā)現(xiàn)B燒瓶中的溫度變化大,根據(jù)c=

可知,A燒瓶中液體的比熱容大于B燒瓶中液體的比熱容。知識(shí)點(diǎn)2焦耳定律3.(2023廣西河池宜州期末)如圖的四個(gè)電路中,電源電壓均

為U,電阻R1>R2。在相同時(shí)間內(nèi),四個(gè)電路中電阻產(chǎn)生的總熱

量最少的是

(

)C解析由題知,R1>R2,根據(jù)電阻串聯(lián)和并聯(lián)的特點(diǎn)可知,四個(gè)

電路中的總電阻關(guān)系為:RC>RA>RB>RD,四個(gè)電路兩端電壓相

等,根據(jù)Q=I2Rt=

t可知,C圖中電路的總電阻最大,相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的總熱量最少。4.(2023廣東深圳羅湖外國(guó)語(yǔ)學(xué)校期末)如圖所示,已知電阻R1

=20Ω、R2=10Ω,當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后,下列說(shuō)法正確的是

(

)A.通過(guò)R1與R2的電流之比為2∶1B.R1與R2兩端的電壓之比為1∶1C.R1與R2消耗的電功率之比為1∶1D.相同時(shí)間內(nèi)R1與R2產(chǎn)生的熱量之比為2∶1D解析由電路圖可知,兩電阻串聯(lián),通過(guò)R1與R2的電流之比為

1∶1,A錯(cuò)誤;兩電阻之比R1∶R2=20Ω∶10Ω=2∶1,兩電阻兩

端的電壓之比為U1∶U2=IR1∶IR2=R1∶R2=2∶1,B錯(cuò)誤;由P=

UI可得,R1與R2消耗的電功率之比為P1∶P2=U1I∶U2I=U1∶U2

=2∶1,C錯(cuò)誤;根據(jù)Q=I2Rt可得,相同時(shí)間內(nèi)R1與R2產(chǎn)生的熱量

之比為Q1∶Q2=I2R1t∶I2R2t=R1∶R2=2∶1,D正確。5.(2023江西宜春期末)如圖所示,將兩根電熱絲R1和R2串聯(lián)在

電路中,若R1=10R2,將甲、乙兩根火柴同時(shí)靠近電熱絲,則

(選填“甲”或“乙”)火柴先被點(diǎn)燃,且R1和R2兩端的

電壓之比U1∶U2=

。

甲10∶1解析兩電熱絲串聯(lián)在電路中,通過(guò)兩電熱絲的電流相等,R1

=10R2,據(jù)Q=I2Rt知,電熱絲R1產(chǎn)生的熱量較多,甲火柴先被點(diǎn)

燃;根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)有:U1∶U2=R1∶R2,即U1∶U2=10

R2∶R2=10∶1。6.(跨學(xué)科·數(shù)學(xué))(2024廣東廣州荔灣期末)定值電阻R0和標(biāo)有

“2.5V

0.2A”的小燈泡L的I-U圖像如圖甲。小宇將R0和

L按照?qǐng)D乙的電路連接,閉合開(kāi)關(guān),此時(shí)電流表的示數(shù)為0.15A,求:(1)電源電壓;(2)小燈泡L的電阻和電功率;(3)若保持條件不變,R0持續(xù)工作1min產(chǎn)生的熱量。解析由圖乙可知,小燈泡L與定值電阻R0并聯(lián),電流表測(cè)量

通過(guò)小燈泡的電流;(1)閉合開(kāi)關(guān),根據(jù)電流表示數(shù)可知通過(guò)小燈泡的電流IL=0.15A。由圖甲可知,此時(shí)小燈泡兩端的電壓UL=1.5V。根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知,電源電壓U=U0=UL=1.5V;(2)小燈泡的電阻:RL=

=

=10Ω;此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率:PL=ULIL=1.5V×0.15A=0.225W;(3)由圖甲可知,當(dāng)R0兩端的電壓為1.5V時(shí),通過(guò)R0的電流I0=0.3A。則R0持續(xù)工作1min產(chǎn)生的熱量:Q0=W0=U0I0t=1.5V×0.3A×1

×60s=27J。知識(shí)點(diǎn)3電流熱效應(yīng)的應(yīng)用與控制7.電流熱效應(yīng)的應(yīng)用很廣泛,如電飯煲是利用

工作的電器,然而有些用電器為避免溫度過(guò)高影響正常工

作,需采取

措施,如電視機(jī)、筆記本電腦、電冰箱等。電流熱效應(yīng)散熱解析電流熱效應(yīng)的應(yīng)用很廣泛,電飯煲、電暖器等都用到

了電流熱效應(yīng),有些電器如:電視機(jī)、筆記本電腦、電冰箱

等,為了避免因溫度過(guò)高而影響正常工作,采取了散熱措施。(電熱)8.(2023廣西中考,13,★☆☆)小明家連接插線板的導(dǎo)線折斷

后,他把兩根導(dǎo)線擰在一起繼續(xù)使用,用久后發(fā)現(xiàn)連接處容易

發(fā)熱,其主要原因是連接處

(

)A.電阻變小

B.電流比別處電流小C.電阻變大

D.電流比別處電流大能力提升全練C解析導(dǎo)線相互連接處因接觸不良,則該處的電阻較大,導(dǎo)線

連接處與導(dǎo)線串聯(lián)在電路中,通過(guò)的電流相等、通電時(shí)間相

等,由Q=I2Rt可知,連接處產(chǎn)生的熱量較多,往往比別處更容易

發(fā)熱,加速導(dǎo)線老化,甚至引起火災(zāi)。9.(新考向·逆向思維)(2023廣東雷州期末,7,★★☆)如圖所示,

甲、乙、丙、丁四個(gè)相同容器里裝有質(zhì)量和初溫相同的水,

每個(gè)容器放入同種材料繞成的導(dǎo)電線圈,其電阻R1=R3,R2=R4,

R2=1.5R1,若同時(shí)通電,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后這四個(gè)容器中的水溫

從高到低的順序是

(

)A.甲、乙、丙、丁B.丁、丙、乙、甲C.丙、丁、乙、甲D.甲、乙、丁、丙C解析

R1與R2串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路電流特點(diǎn)和焦耳定律Q=I2

Rt可知,在電流和通電時(shí)間相同的情況下,電阻大的產(chǎn)生的熱

量多。因?yàn)镽2=1.5R1,所以Q2>Q1;R3與R4并聯(lián),根據(jù)并聯(lián)電路電

壓特點(diǎn)和焦耳定律公式的變形式Q=

t可知,在電壓和通電時(shí)間相同的情況下,電阻小的產(chǎn)生的熱量多,因?yàn)镽4>R3,所以

Q3>Q4;通過(guò)R2的電流I2=

,所以Q2=I2R2t=(

)2R2t;通過(guò)R4的電流I4=

,所以Q4=I2R4t=(

)2R4t;因?yàn)镽2=R4,且通電時(shí)間相同,所以電流大的產(chǎn)生的熱量多。因?yàn)镮4>I2,所以Q4>Q2;這樣得出了這四個(gè)導(dǎo)電線圈產(chǎn)生的熱量關(guān)系是Q3>Q4>Q2>Q1,即丙、丁、乙、甲。10.(跨學(xué)科·物理學(xué)與日常生活)(2023廣東廣州大學(xué)附中期

末,10,★★☆)某品牌智能電熱毯能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)實(shí)

現(xiàn)多擋位加熱,以增強(qiáng)人體舒適度。其等效電路簡(jiǎn)化圖如圖

甲所示,R1、R2均為加熱電阻,R1>R2,S為智能開(kāi)關(guān),可根據(jù)實(shí)際

選擇不同電阻接入電路。某段工作過(guò)程,加熱功率隨環(huán)境溫

度變化如圖乙所示。下列說(shuō)法中正確的是

(

)CA.環(huán)境溫度為25℃時(shí),開(kāi)關(guān)S連接接線柱1和2B.環(huán)境溫度為35℃時(shí),開(kāi)關(guān)S連接接線柱2和3C.開(kāi)關(guān)S連接接線柱2和3,電路總電阻為484ΩD.開(kāi)關(guān)S連接接線柱1和2,工作1h產(chǎn)生的熱量為0.1kW·h解析開(kāi)關(guān)S連接接線柱1和2時(shí),電路為電阻R1的簡(jiǎn)單電路,

開(kāi)關(guān)S連接接線柱2和3時(shí),電阻R1、R2并聯(lián)接入電路,并聯(lián)電

路總電阻小于任何一個(gè)分電阻,由P=

可得開(kāi)關(guān)S連接接線柱2和3時(shí)的電功率大,則環(huán)境溫度為25℃時(shí),開(kāi)關(guān)S連接接線

柱2和3,環(huán)境溫度為35℃時(shí),開(kāi)關(guān)S連接接線柱1和2,A、B錯(cuò)

誤;由乙圖可知開(kāi)關(guān)S連接接線柱2和3時(shí)電路的總功率為100W,則電路總電阻R=

=

=484Ω,C正確;由乙圖可知開(kāi)關(guān)S連接接線柱1和2時(shí)電路的電功率為44W=0.044kW,工作1h產(chǎn)生的熱量Q=W=P1t=0.044kW×1h=0.044kW·h,D錯(cuò)

誤。11.(2023安徽中考,9,★☆☆)在某汽車尾部的風(fēng)擋玻璃上,有

一種電加熱除霧裝置,它由5條阻值均為12Ω的電阻絲并聯(lián)

而成,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖所示。該裝置與12V的汽車電池接通工

作1min,產(chǎn)生的總熱量為

J。3600解析根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知,5條阻值為12Ω的電

阻絲并聯(lián)的總電阻:R并=

=2.4Ω,電加熱除霧裝置1min產(chǎn)生的總熱量:Q=W=

t=

×1×60s=3600J。12.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2023廣東廣州中考,16節(jié)選,★★☆)把

一個(gè)某種類型的電阻R接在電壓恒為12V的電源兩端,通電

后,同時(shí)記錄R的溫度-時(shí)間圖線、流過(guò)R的電流-時(shí)間圖線如

圖所示。(1)根據(jù)圖線,R的溫度為50℃時(shí),流過(guò)R的電流為

A;(3)30s~40s,R產(chǎn)生的熱量為Q1,90s~100s,R產(chǎn)生的熱量為Q2。Q1

Q2(選填“>”“=”“<”),寫(xiě)出判斷依據(jù):

。0.08見(jiàn)解析＞解析

(1)由R的溫度-時(shí)間圖線可得,R的溫度為50℃時(shí)的通

電時(shí)間為40s,由流過(guò)R的電流-時(shí)間圖線可知,流過(guò)R的電流

為0.08A;(3)由流過(guò)R的電流-時(shí)間圖線知,30s~40s通過(guò)R的電流比90s

~100s通過(guò)R的電流大。電源電壓一定,通電相間相同,在純

電阻電路中Q=W=UIt,所以Q1>Q2。素養(yǎng)探究全練13.(跨學(xué)科·物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展)閱讀文章,回答問(wèn)題。智能晾衣機(jī)

某科技推出了一款智能晾衣機(jī)(如圖甲),它采用的是無(wú)線射頻的遙控器,除了能用遙控器操控之外,作為一款智能晾衣

機(jī),該產(chǎn)品還支持APP和聲控。通過(guò)手機(jī)就能實(shí)現(xiàn)升、降、

暫停、照明等操作,并支持遠(yuǎn)程控制。智能晾衣機(jī)的LED照

明燈,照明額定功率為22W,利用人體傳感器,夜間有人走到陽(yáng)臺(tái)時(shí)智能晾衣機(jī)自動(dòng)開(kāi)燈,方便夜間在陽(yáng)臺(tái)行動(dòng);如果離開(kāi)

陽(yáng)臺(tái)無(wú)人移動(dòng),則晾衣機(jī)會(huì)自動(dòng)關(guān)燈。該晾衣機(jī)有定時(shí)風(fēng)干(冷風(fēng))和烘干(熱風(fēng))功能,風(fēng)干額定功率為20W,烘干額定功

率為220W。還