第4節(jié)焦耳定律（雙基過關(guān)考點突破）-2023學年九年級物理全一冊通關(guān)講義（人教版）（原卷版）

第4節(jié)焦耳定律雙基過關(guān)知識點一、電流的熱效應：1.電流的熱效應電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的現(xiàn)象。2.探究電熱的影響因素(1)實驗方法轉(zhuǎn)換法、控制變量法。(2)實驗方案設計實驗一:如圖所示，探究電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少與導體電阻的關(guān)系。實驗二:如圖所示，探究電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少與電流的關(guān)系。(3)實驗結(jié)論①在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。②在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。③在兩次實驗過程中，隨著加熱時間的延長，U形管兩邊液面的高度差增大，表明在電流大小、電阻大小相同時，通電時間越長，電阻產(chǎn)生的熱量越多。3.電流熱效應的影響因素：（1）電流I：在通電時間t和電阻R相同的情況下，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多；（2）電阻R：在通電時間t和電流I相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多；（3）通電時間t：在電阻R和電流I相同的情況下，通電時間t越長，產(chǎn)生的熱量越多?；A自測：1．圖所示的家用電器中，利用電流熱效應工作的是（）A．洗衣機 B．電視機C．電熱水壺 D．電風扇2．下列措施中，屬于利用電流熱效應工作的是（）A．電視機的后蓋有很多孔 B．電熨斗通電后發(fā)熱可以熨平衣物C．與空調(diào)器相連的導線很粗 D．電腦的主機中安裝微型風扇3．為了探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)，某小組的同學設計了如圖所示的實驗電路，用兩只規(guī)格相同的燒瓶，裝有質(zhì)量和初溫都相同的煤油，煤油中的電阻絲通過橡皮塞上的接線柱與電路相連，燒瓶中電阻絲的阻值R甲＜R乙。（1）圖中的電路可以探究通電時間和_____相同時，電流產(chǎn)生的熱量與_____的關(guān)系。（2）通電一段時間后，溫度計的示數(shù)升高，這是由于電流的_____效應引起的，這段時間內(nèi)煤油的內(nèi)能_____（選填“增加”、“減小”或“不變”），末溫較高的應該是_____（選填“甲”或“乙”）瓶中的溫度計。（3）燒瓶中為什么裝煤油而不裝水？_____（答出一種可能即可）4．如圖是探究“電流通過導體時產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)”的實驗裝置，兩個透明容器中密封著初溫、質(zhì)量相同的空氣。（1）利用甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與___________的關(guān)系，通電一段時間后，___________（選填“左”或“右”）側(cè)容器相連的U形管中液面的高度差較大；（2）乙裝置中的電阻R3的作用主要是使電阻R1和R2中的電流___________（選填“相等”或“不相等”），為了使實驗現(xiàn)象更明顯，可以將R3的阻值換成___________（選填“更大的”或“更小的”）；（3）通過觀察乙裝置，___________（選填“左”或“右”）容器中導體產(chǎn)生的熱量較多。由此可知，在電阻和通電時間相同時，電流越___________，導體產(chǎn)生的熱量越多。該裝置___________（選填“能”或“不能”）解釋“電爐絲熱得發(fā)紅，而連接它的導線卻幾乎不發(fā)熱”；（4）乙裝置中，如果R3斷路，在通電時間相同時，與R3沒有斷路時相比較，左側(cè)U形管中液面的高度差將___________，右側(cè)U形管中液面的高度差將___________（以上兩個空都選填“變大”、“變小”或“不變”）；（5）讓乙裝置冷卻到初始狀態(tài)，把右側(cè)并聯(lián)的兩根電阻絲R2、R3都放入容器中，接通電源一段時間后，電阻絲產(chǎn)生的熱量___________多。（選填“左容器”“右容器”或“兩容器一樣”）知識點二、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。2.焦耳定律公式及各物理量單位（1）公式：（2）單位：I——電流——安培（A）；R——電阻——歐姆（Ω）；t——時間——秒（s）；Q——熱量（電熱）——焦耳（J）.（3）公式的意義:公式反映的是電流通過導體時產(chǎn)生熱效應的規(guī)律，定量地揭示了電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的規(guī)律。（4）適用范圍:公式是由實驗總結(jié)出來的，只要是電流所產(chǎn)生的熱量，都可以利用這一公式進行計算。3.在純電阻電路中，電熱與電阻的關(guān)系時間產(chǎn)生的熱量（多用于定性比較兩用電器相同時間產(chǎn)生的熱量）。（1）在只有R1和R2的串聯(lián)電路中，電熱與電阻成正比，即（2）在只有R1和R2的并聯(lián)電路中，通電時間相同時，電熱與電阻成反比，即?；A自測5．電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化為_______，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應。英國物理學家_______通過大量實驗，最先精確確定了電熱與電流、電阻和通電時間的關(guān)系。6．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___________等于各部分電熱___________；（2）串聯(lián)電路中，各部分電路的熱量與其電阻成___________，即；（3）并聯(lián)電路中，各部分電路的熱量與其電阻成___________，即（各支路通電時間都相同）。7．如圖所示是電暖氣和暖寶，里面的加熱絲所用的材料是_____（選填“導體”“絕緣體”“超導體”“半導體”）。若電暖氣要求通電后升溫速度快，暖寶要求通電加熱后可以放出更多的熱量，則_____（選填“電暖氣”“暖寶”）需要充入比熱容較大的液體。8．如圖所示，從甲地通過兩條輸電線向乙地用戶供電，若甲地電源電壓恒為U，輸電線的總電阻為r，當乙地用戶用電時，下列說法正確的是（）A．用戶使用的用電器兩端電壓為UB．輸電線上消耗的電功率為C．當用戶使用的用電器增多時，用電器兩端的電壓升高D．當用戶使用的用電器增多時，輸電線上因發(fā)熱而損失的功率增大9．額定電壓均為220V電飯鍋和洗衣機，已知電飯鍋和洗衣機的額定功率都是800W，同時接入我國的家庭電路中工作時，下列說法正確的是（）A．電飯鍋消耗的電能多 B．電飯鍋和洗衣機消耗的電能一樣快C．電飯鍋消耗的電能少 D．電流通過電飯鍋和洗衣機產(chǎn)生的熱量一樣多10．甲、乙兩電熱器通過的電流之比為3∶2，通電時間之比為2∶3，電阻之比為4∶3，則產(chǎn)生熱量之比為（）A．1∶2 B．2∶9 C．2∶1 D．9∶2知識點三、電熱的利用和防止1.電熱器的工作原理:電流的熱效應。2.電熱器的主要結(jié)構(gòu):發(fā)熱體。發(fā)熱體是由導電性差、熔點高的電阻絲繞在絕緣體材料上做成的。其中，絕緣體材料可將電阻絲與電熱器的外殼隔開，防止觸電和漏電。3.常見家用電熱器:電飯煲、電烙鐵、電烤箱等。4.電熱器的優(yōu)點（1）清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染;（2）效率高;（3）可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。5.電熱的危害（1）由于電流的熱效應，會使用電器的溫度過高，加速絕緣材料的老化，甚至可能燒壞用電器。（2）造成電能輸送過程中的電能損失。6.防止電熱危害的方法（1）安裝散熱風扇；（2）安裝散熱片；（3）安裝散熱窗?；A自測11．下列用電器中，利用電流熱效應工作的是（）A．電暖氣 B．洗衣機 C．電視機 D．電冰箱12．電流通過電機產(chǎn)生的熱量是有害的，因此要在電動機外殼設計________，在電視機后蓋上設計________。但家用電器若長時間停用，應隔一段時間通用一次，這樣做對維修家電有好處，你知道其中的原因嗎？________。13．下列事例，屬于防止電流熱效應產(chǎn)生危害的是（）A．養(yǎng)雞場使用電熱孵化器孵小雞 B．家里使用電飯鍋煮飯C．小明媽媽用電熨斗熨衣服 D．電視機的后蓋有很多孔考點突破考點1.電熱影響因素的探究方法：（1）明確實驗中的兩種方法：①轉(zhuǎn)換法：通過U形管兩邊液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，從而反映電阻產(chǎn)生熱量的多少。②控制變量法：實驗一是通過串聯(lián)保證電流相同；實驗二中，左邊容器內(nèi)電阻中電流是右邊容器內(nèi)電阻中電流的2倍，探究電熱與電流的關(guān)系。（2）實驗中用電阻絲對空氣加熱可以縮短實驗時間，并會便實驗現(xiàn)象更加明顯。實驗中應使兩容器密閉且封閉等量的空氣，不能漏氣。例1.（2022·內(nèi)蒙古通遼·中考真題）在“探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實驗中，某同學采用了如圖甲、乙所示的實驗裝置（兩個透明容器中封閉著等量的空氣）。下列說法正確的是（）①U形管中液面高度變化主要是由液體熱脹冷縮引起的②圖甲裝置能探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系③圖乙實驗過程中右邊透明容器中電阻絲阻值應該等于10Ω④用圖甲中的實驗結(jié)論能解釋“電爐絲熱得發(fā)紅而與電爐絲相連的導線幾乎不發(fā)熱”的現(xiàn)象A．①② B．②③ C．②④ D．③④例2.（2022·江蘇無錫·中考真題）用如圖所示的裝置探究影響電流熱效應的因素，三個相同的錐形瓶內(nèi)均裝有質(zhì)量相等的煤油，電阻絲R1、R2、R3浸沒在煤油中，其中R1=R3=6Ω、R2=3Ω。閉合開關(guān)前，記錄下煤油的初溫度t0；接通電源，同時閉合開關(guān)S1、S2，記錄下電流I，通電相同時間，記錄下煤油的末溫度，結(jié)果如表所示，則R1、R2所在錐形瓶中的煤油升溫所吸收的熱量之比為_________比較①③可知，導體產(chǎn)生的熱量與____________有關(guān)；比較____________（選填序號）可知，導體產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān)，若要探究導體產(chǎn)生的熱量與通電時間的關(guān)系，應進行的探究是：____________。序號電阻電流I/A初溫度t0/℃末溫度/℃①R11.02030②R21.02024③R31.52044例3.（2022·浙江臺州·中考真題）某興趣小組在研究“電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻、電流及通電時間的定量關(guān)系”時，制作了如圖甲所示的實驗裝置：有機玻璃盒內(nèi)裝有電阻絲、水和電子溫度計，盒外采用優(yōu)質(zhì)保溫材料包裹。（1）采用優(yōu)質(zhì)保溫材料的目的是減少實驗過程中______的散失；（2）保持水的質(zhì)量和電流不變，換用不同阻值的電阻絲R，記錄水溫變化ΔT和通電時間t的數(shù)據(jù)，整理部分數(shù)據(jù)并繪制圖像如圖乙；根據(jù)上述實驗，可以得出結(jié)論：______；（3）保持水的質(zhì)量、電阻和通電時間不變，改變電流大小，相關(guān)數(shù)據(jù)整理如下表；電流I/A0.20.30.40.50.6升高的溫度ΔT/℃0.40.9______2.53.6請分析表中數(shù)據(jù)，并將表中所缺的數(shù)據(jù)補上?？键c2.一般電路中電熱的計算方法：（1）在純電阻電路中，電熱等于電功，計算電功的所有公式都可以用，即；在非純電阻電路中，電功大于電熱，即W＞Q；此時，計算電功只能用，而電熱只能用，千萬不能再用或。（2）對于通過斷開或閉合開關(guān)實現(xiàn)電路連接方式轉(zhuǎn)換型電路，通常采用等效法進行分析，即分析出每種情況的等效電路，并畫出相應的電路圖，使題目的條件更加直觀化。例4.（2022·四川攀枝花·中考真題）小華同學為探究家中儲水式熱水器的效率，觀察了該熱水器銘牌數(shù)據(jù)，并記錄了熱水器某次加熱過程的相應數(shù)據(jù)，如表1、表2。已知水的密度為，比熱容為。表1儲水式熱水器型號：DSZF電器類別：1額定電壓：額定功率：額定頻率：額定容量：表2記錄時間水溫（℃）8:00448:10488:3057小華分析以上數(shù)據(jù)，得出水溫從44℃上升到57℃的過程中，熱水器中的水吸收的熱量Q=______J，熱水器消耗的電能W=______J，熱水器的效率為______。例5.（2022·遼寧丹東·中考真題）如圖所示，電源電壓保持不變，燈泡L標有“12V12W”字樣（忽略燈絲電阻的變化）。閉合開關(guān)S1，斷開S2，燈泡L正常發(fā)光；閉合開關(guān)S1、S2，電流表示數(shù)為1.5A，則電源電壓為___________V；閉合開關(guān)S1，斷開S2，通電30s定值電阻R產(chǎn)生的熱量是___________J?？键c3.擋位型電熱器的綜合計算方法：分析解決多檔位電熱器問題，首先應結(jié)合電功的普適式及導出式、歐姆定律、開關(guān)的閉合、斷開引起的電路變化判斷出高、中、低檔位的電路情況，再結(jié)合對應的電路情況，利用公式求解。例6.（2022·陜西·中考真題）物理科技小組在課外制作活動中，把一廢舊電飯鍋改造成一個由一根電熱絲和兩個開關(guān)組成的簡易電飯鍋。接通電源，手動開關(guān)閉合，電熱絲工作，當鍋內(nèi)溫度達到103℃時，手動開關(guān)自動斷開，且無法自動閉合；接通電源，溫控開關(guān)在鍋內(nèi)溫度低于60℃時自動閉合，電熱絲工作，鍋內(nèi)溫度高于85℃時，溫控開關(guān)自動斷開。通過兩個開關(guān)的通斷，可實現(xiàn)加熱和保溫兩種功能。根據(jù)以上描述，下列判斷正確的是（）A．接通電源，閉合手動開關(guān)，電熱絲才能開始工作B．當手動開關(guān)自動斷開時，簡易電飯鍋馬上進入保溫狀態(tài)C．鍋內(nèi)溫度由103℃降至60℃過程中，電熱絲不工作D．簡易電飯鍋加熱時的功率大于保溫時的功率例7.（2022·遼寧遼寧·中考真題）圖甲是最大功率為1000W的電煎鍋，它分為高、中、低三擋。圖乙是其簡化電路圖，S為總開關(guān)，S0為調(diào)擋開關(guān)，轉(zhuǎn)動S0可將開關(guān)調(diào)至1、2、3位置。R1、R2、R3為發(fā)熱電阻且阻值相等。求：（1）電煎鍋的中擋電功率；（2）將電煎鍋調(diào)至中擋煎制食物時，3分鐘可將50g食物從4℃加熱至139℃，電煎鍋加熱食物的效率?！臼澄锏谋葻崛萑?.0×103J/（kg℃）】考點4.含電動機工作時電熱的計算方法：(1)加熱電阻屬于純電阻。結(jié)合電路的特點,可利用推導式計算加熱電阻正常工作時的電功率。(2)利用可計算加熱電阻正常工作時產(chǎn)生的熱量，而液體吸收的熱量；效率、結(jié)合密度公式及變形進行計算。(3)電動機正常工作時的電路不屬于純電阻電路，計算電熱和消耗的電能都只能用對應的公式，即、，此時。例8（2022·福建·中考真題）如圖是某晾衣機的工作電路圖，電源電壓U=220V，其中R是發(fā)熱電阻。當開關(guān)S1閉合、S2斷開時，晾衣機開啟風干功能，其額定功率P1=44W；當開關(guān)S1、S