2022-2022學(xué)年九年級物理全冊第十八章電功率184焦耳定律精講精練含解析新版新人教版

1、專題18.4 焦耳定律 課前預(yù)習(xí) 1焦耳定律的內(nèi)容是電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，與電流的平方成正比，與導(dǎo)體的電阻成正比，與通電時間成正比。2焦耳定律公式為Q=I2Rt ，（式中單位Q焦、I安(A)、R歐()、t秒）3當(dāng)電流通過導(dǎo)體做的功(W)全部用來產(chǎn)生熱量(Q)，則有W=Q，可用電功公式來計(jì)算Q。（如電熱器，電阻就是這樣的）知識點(diǎn)解讀與例題突破知識點(diǎn)一：電流的熱效應(yīng)（1） 電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化成熱量的現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)。（2） 電流和通電時間相同時，電阻越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。（3）電阻和通電時間相同時，電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。【例題1】（2019北京）下列用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作

2、的是（）A計(jì)算器B電熱水壺C收音機(jī)D電冰箱【答案】D【解析】（1）電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體要發(fā)熱，這叫做電流的熱效應(yīng)，如電燈、電爐、電烙鐵、電焊等都是電流的熱效應(yīng)的例子；（2）電流的化學(xué)效應(yīng)：電流通過導(dǎo)電的液體會使液體發(fā)生化學(xué)變化，產(chǎn)生新的物質(zhì)，電流的這種效果叫做電流的化學(xué)效應(yīng)，如電解，電鍍，電離等就屬于電流的化學(xué)效應(yīng)的例子；（3）電流的磁效應(yīng)：給繞在軟鐵芯周圍的導(dǎo)體通電，軟鐵芯就產(chǎn)生磁性，這種現(xiàn)象就是電流的磁效應(yīng)，如電鈴、蜂鳴器、電磁揚(yáng)聲器等都是利用電流的磁效應(yīng)制成的。A.計(jì)算器工作時主要是把電能轉(zhuǎn)化為聲能和光能，不是利用電流的熱效應(yīng)工作的，故A錯誤。B.電熱水壺工作時主要是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)

3、能，是利用電流的熱效應(yīng)工作的，故B正確。C計(jì)算器工作時主要是把電能轉(zhuǎn)化為聲能，不是利用電流的熱效應(yīng)工作的，故C錯誤。D.電冰箱工作時主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是利用電流的磁效應(yīng)工作的，故D錯誤。知識點(diǎn)二：焦耳定律1.內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。2.公式：Q=I2Rt3.當(dāng)發(fā)電廠電功率一定，送電電壓與送電電流成反比，輸電時電壓越高，電流就越小。此時因?yàn)檩旊娋€路上有電阻，根據(jù)P=I2R可知，電流越小時，在電線上消耗的電能就會越少。所以電廠在輸電時增大送電電壓，減少電能在輸電線路上的損失?！纠}2】（2019福建）一臺標(biāo)有“5V 2.5W”

4、的帶有USB接口的小電風(fēng)扇，線圈電阻為1，正常丁作1min，產(chǎn)生的熱量是Jo工作一段時間后的風(fēng)扇葉片黏有不少灰塵，這屬于現(xiàn)象?！敬鸢浮?5；靜電（摩擦起電）?！窘馕觥抗ぷ鲿r間t1min60s，由PUI得，線圈中的電流：I0.5A，則線圈產(chǎn)生的熱量：QI2Rt（0.5A）2×1×60s15J。風(fēng)扇的葉片在轉(zhuǎn)動過程中與空氣摩擦帶上了電荷，可以吸引輕小物體，所以灰塵會附著在扇葉上，這屬于靜電（摩擦起電）現(xiàn)象。習(xí)題精練一、選擇題1.（2019內(nèi)蒙古通遼）對下列四幅圖的分析正確的是（）A圖中藍(lán)牙耳機(jī)是通過超聲波與手機(jī)進(jìn)行信號傳輸?shù)腂如圖裝置可用來探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時間的關(guān)系C圖

5、中電路能探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小關(guān)系D圖中電路可以探究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體材料的關(guān)系【答案】B【解析】（1）通信設(shè)備是利用電磁波傳遞信息的；（2）電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時間有關(guān)，實(shí)驗(yàn)探究時應(yīng)采用控制變量法；（3）電磁鐵的磁性的強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)探究時應(yīng)采用控制變量法；（4）影響導(dǎo)體電阻大小的因素：導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積，在研究電阻與其中某個因素的關(guān)系時，要采用控制變量法的思想，要研究導(dǎo)體的電阻大小與一個量之間的關(guān)系，需要保持其它量不變。A.藍(lán)牙耳機(jī)是通過電磁波與手機(jī)進(jìn)行信號傳輸?shù)?，故A錯誤；B.如圖裝置中兩電阻絲串聯(lián)，電源電壓不變時，電路中電流不變，若只比較其中一個容器內(nèi)電

6、阻絲產(chǎn)生熱量的多少，該電阻絲的阻值不變，改變通電時間，可用探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時間的關(guān)系，故B正確；C.兩個電磁鐵串聯(lián)，通過的電流相同，線圈匝數(shù)不同，所以能探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)多少的關(guān)系，但不能探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小關(guān)系，故C錯誤；D.圖中導(dǎo)線的材料相同、長度相同，只是橫截面積不同，所以此實(shí)驗(yàn)可以探究導(dǎo)體電阻與跟導(dǎo)體的橫截面積是否有關(guān)，但不能探究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體材料的關(guān)系，故D錯誤。2.（2018武漢）如圖所示，最先確定電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的物理學(xué)家是（ ）【答案】D【解析】焦耳研究了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流平方成正比、與電阻成正比、與通電時間成正比，這個結(jié)論叫做焦

7、耳定律。最先確定電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的物理學(xué)家就是焦耳。3（2018海南）下列用電器屬于利用電流熱效應(yīng)工作的是（）A電飯鍋B電風(fēng)扇C計(jì)算機(jī)D電視機(jī)【答案】A【解析】當(dāng)電流通過電阻時，電流作功而消耗電能，產(chǎn)生了熱量，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)A電飯鍋將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用了電流的熱效應(yīng)，符合題意；B電風(fēng)扇主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是利用了電流的磁效應(yīng)，不合題意；C計(jì)算機(jī)主要將電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，不是利用電流的熱效應(yīng)，不合題意；D電視機(jī)主要將電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，不是利用電流的熱效應(yīng)，不合題意4（2019四川成都模擬題）一臺電動機(jī)正常工作時線圈兩端的電壓為380V，線圈的電阻為2，線圈中通

8、過的電流為10A這臺電動機(jī)工作1s消耗的電能為W，產(chǎn)生的熱量為Q，則（）AW=3800J，Q=200JBW=3800J，Q=3800JCW=7200J，Q=200JDW=7200J，Q=3800J【答案】A【解析】本題考查的知識點(diǎn)是焦耳定律；電功的計(jì)算已知電壓、電流與通電時間，由W=UIt可以求出電動機(jī)消耗的電能，由焦耳定律可以求出其產(chǎn)生的熱量電動機(jī)消耗的電能：W=UIt=380V×10A×1s=3800J；產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=（10A）2×2×1s=200J；5.（2018湖北黃石）圖甲是小燈泡的電壓電流圖像。將此燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)在電壓為4

9、.5V的電路中（如圖乙），閉合開關(guān)，移動滑片P，當(dāng)小燈泡的功率為0.75W時，（ ）A電流表的示數(shù)為0.2A B滑動變阻器R接入電路中的電阻為15C電路消耗的總功率為1.35W。D10s內(nèi)滑動變阻器R產(chǎn)生的熱量為13.5J【答案】C【解析】當(dāng)小燈泡的功率為0.75W時，根據(jù)圖甲，可知，燈泡L兩端的電壓為2.5V，通過燈泡的電流為0.3A，電路中的等效電阻15.電路消耗的總功率P=IU總=4.5V0.3A=1.35W。變阻器R在10s產(chǎn)生的熱量Q=W=UIt=2V0.3A10s=6J。A電流表的示數(shù)為0.2A ，錯誤。 B滑動變阻器R接入電路中的電阻為15，錯誤。C電路消耗的總功率為1.35W，

10、正確。D10s內(nèi)滑動變阻器R產(chǎn)生的熱量為13.5J，錯誤。二、填空題6（2019湖南長沙）如圖，兩個透明容器中密封著等量的空氣，U型管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。兩容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，小海用此電路來探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)。由圖可知，在電流大小和通電時間相等的情況下，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越；若通過電阻的電流為0.5A，通電10s，阻值為10的電阻產(chǎn)生的熱量是J。【答案】多；25?！窘馕觥浚?）由圖可知，兩個透明容器中密封著等量的空氣，右側(cè)U型管中液面高度的變化較大，在通電時間相同，電流一定的情況下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多；（2）通過電

11、阻的電流為0.5A，通電10s，阻值為10的電阻產(chǎn)生的熱量：QI2Rt（0.5A）2×10×10s25J。7（2019湖南株洲）用圖示裝置探究“影響電熱的因素”，A、B、C為三根相同的電阻絲。以A、B為研究對象，該實(shí)驗(yàn)探究的是在不變時電熱與的關(guān)系；若將C也置于右側(cè)容器中，這時B、C并聯(lián)后可等效為一根電阻絲，那么，該裝置還可探究在不變時電熱與的關(guān)系。（填“電流”或“電阻”）【答案】電阻；電流；電流；電阻。【解析】（1）由圖知，電阻絲B、C并聯(lián)后與A串聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，通過A的電流與通過B、C的電流之和相同，所以通過A的電流大于通過B的電流，已知容器內(nèi)A、B的電阻

12、相同，在通電時間相同時，該實(shí)驗(yàn)探究的是電流產(chǎn)生熱量與電流大小的關(guān)系；（2）若將C也置于右側(cè)容器中，這時B、C并聯(lián)后可等效為一根電阻絲（等效電阻為5），其等效電阻是A電阻絲的一半，此時通過A的電流與通過右側(cè)“一根”電阻絲的電流相同，所以探究的是：電流相同時，相同時間內(nèi)電流產(chǎn)生熱量與電阻大小的關(guān)系。8（2019德州）從產(chǎn)品說明書得知，一臺“6V 3W”的迷你型小風(fēng)扇，電動機(jī)線圈阻值為0.1則小風(fēng)扇正常工作1min消耗的電能為J；電動機(jī)線圈1min產(chǎn)生的熱量為J?！敬鸢浮?80；1.5?！窘馕觥浚?）一臺“6V 3W”的迷你型小風(fēng)扇，電動機(jī)線圈阻值為0.1首先，要明確小風(fēng)扇的所消耗的電能W一部分轉(zhuǎn)化

13、為機(jī)械能，另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能Q所以，產(chǎn)生的熱量Q消耗的電能W千萬不要誤以為產(chǎn)生的熱量就是消耗的電能，即對于風(fēng)扇、空調(diào)、電動機(jī)之類的用電器，其電熱QW。（2）解題過程中需要注意所有哦物理量的單位都要用到國際單位，所以先要把1min化成60s來進(jìn)行計(jì)算。（3）通過“6V 3W”可以根據(jù)公式：I=PU可以求得。（4）計(jì)算消耗電能的公WPt；計(jì)算電熱的公式QI2Rt。消耗的電能為WPt3W×60s180J；電路中線圈的電流為I=PU=3W6V=0.5A；電路中通過線圈的電流為產(chǎn)生的熱量為QI2Rt（0.5A）2×0.1×60s1.5J。9.（2019安徽?。┤鐖D電路中，U

14、12V，R16，R23，R34當(dāng)S2斷開，S1閉合時，電阻R1消耗的電功率為_W；當(dāng)S1、S2都閉合時，6s內(nèi)電流通過R2產(chǎn)生的熱量是_J。 【答案】 8.64；32 【解析】（1）當(dāng)S2斷開，S1閉合時，電阻R1和R3串聯(lián)， 電路的電流：I 1.2A，電阻R1消耗的電功率：PI2R1（1.2A）2×68.64W；（2）當(dāng)S1、S2都閉合時，電阻R1和R2先并聯(lián)，再和R3串聯(lián)，R1和R2并聯(lián)的總電阻：R 2，干路中的電流：I 2A，則電阻R2兩端的電壓：U2IR2A×24V，6s內(nèi)電流通過R2產(chǎn)生的熱量：QW t ×6s32J。10.（經(jīng)典題）如圖所示，電熱水壺上

15、標(biāo)有“220V 1800W”，小明發(fā)現(xiàn)燒水過程中熱水壺的發(fā)熱體部分很快變熱，但連接的電線卻不怎么熱，是因?yàn)閷?dǎo)線的電阻比發(fā)熱體的電阻。在額定電壓下，燒開一壺水用時3min20s，這段時間內(nèi)電熱水壺發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量為J?！敬鸢浮啃?；3.6×104?！窘馕觥繜崴畨氐陌l(fā)熱體與電線串聯(lián)，通過它們的電流及時間相等，但熱水壺的發(fā)熱體的電阻比電線的電阻大得多，由焦耳定律Q=I2Rt可知，熱水壺的發(fā)熱體比電線產(chǎn)生的熱量就多得多，所以電熱絲很熱，但與之相連的電線卻不怎么熱；在額定電壓下，燒開一壺水用時3min20s，這段時間內(nèi)電熱水壺發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量：Q=Pt=1800W×（3×60

16、s+20s）=3.6×104J。11.（經(jīng)典題）兩個發(fā)熱電阻R1：R2=1：4，當(dāng)它們串聯(lián)在電路中時，R1、R2兩端的電壓之比U1：U2=；已知R1=10，那它們并聯(lián)在4V電路中后，兩個電阻在100s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是J?！敬鸢浮?：4；200。【解析】本題考查了串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)以及歐姆定律、電熱公式的靈活應(yīng)用，是一道較為簡單的應(yīng)用題。兩電阻串聯(lián)時通過的電流相等，根據(jù)歐姆定律求出兩電阻兩端的電壓之比；兩電阻并聯(lián)時它們兩端的電壓相等，根據(jù)Q=W=t求出兩個電阻產(chǎn)生的熱量。（1）當(dāng)兩電阻串聯(lián)在電路中時，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，由I=可得，R1、R2兩端的電壓之

17、比：=；（2）已知R1=10，R1：R2=1：4，所以R2=4R1=4×10=40，當(dāng)兩電阻并聯(lián)在電路中時，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，兩個電阻在100s內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q總=W總=W1+W2=t+t=×100s+×100s=200J。三、實(shí)驗(yàn)探究題12（2019江蘇南京模擬題）如圖所示，物理實(shí)驗(yàn)小組探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個透明容器中封閉著等量的空氣，且都有一段電阻絲。將透明容器與U形管相連，接入電路。（1）組裝之前，U形管內(nèi)注入適量紅墨水，U形管（選填“屬于”或“不屬于”）連通器。（2）圖甲是探究在通電時間相同和相

18、同的情況下，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與大小是否有關(guān)的裝置。（3）實(shí)驗(yàn)中通過觀察的變化反映密閉空氣溫度的變化，在研究許多物理問題時都會用到這種方法，下列研究實(shí)例采用研究方法與此相同的是。 A探究電流與電壓、電阻的關(guān)系B用鐵屑顯示磁體周圍磁場分布 C研究光的傳播時，引入“光線”D擴(kuò)散現(xiàn)象表明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動（4）由圖乙，電流表的示數(shù)為A，在這種情況下，右側(cè)容器中定值電阻在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是J。（5）某實(shí)驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)通電一段時間后，其中一個U形管中的液面高度幾乎不變，發(fā)生此現(xiàn)象的原因可能是?！敬鸢浮浚?）屬于；（2）電流；電阻；（3）U形管液面高度；BD；（4）2；400；（5）透明容器密閉性不好（透

19、明容器漏氣、對應(yīng)電阻絲短路）。【解析】（1）由圖知，U形管內(nèi)注入適量紅墨水，上端開口，下端相連通，所以屬于連通器；（2）由圖知，阻值不同的電熱絲串聯(lián)在兩個密閉容器中，通過的電流和通電時間都相同，所以探究的是電流產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系；（3）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映。采用的是轉(zhuǎn)換法；A.探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，采用的是控制變量法；B.用鐵屑顯示磁體周圍磁場分布，采用的是轉(zhuǎn)換法；C.研究光的傳播時，引入“光線”，采用的是模型法；D.擴(kuò)散現(xiàn)象表明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，采用的是轉(zhuǎn)換法。故選BD；（4）由圖知，電流表選擇的是3A量程，對

20、應(yīng)的分度值是0.1A，電流表示數(shù)為2A；右側(cè)容器中定值電阻在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是QI2Rt（2A）2×5×10s200J；（5）由QI2Rt可知，電阻絲R1和R2在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量不同，則U形玻璃管中應(yīng)該出現(xiàn)液面高度差；而其中一個U形玻璃管中液面高度幾乎不變，說明與此相連的空氣盒有可能漏氣，也可能是對應(yīng)的容器內(nèi)的電熱絲短路。五、計(jì)算題13.（2019江西模擬題）如圖所示的電路中，定值電阻R1=150、R2=300閉合開關(guān)S后，電流表A2的示數(shù)為5mA求：（1）電阻R1兩端的電壓為多少（2）電流表A1的示數(shù)為多少（3）電路工作5min，R1產(chǎn)生的焦耳熱是多少【答案】（1）

21、電阻R1兩端的電壓為1.5V；（2）電流表A1的示數(shù)為15mA；（3）電路工作5min，R1產(chǎn)生的焦耳熱是4.5J【解析】由電路圖可知，R1與R2并聯(lián)，電流表A1測干路電流，電流表A2測R2支路的電流（1）因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，由I=可得，電阻R1兩端的電壓：U1=U2=I2R2=5×103A×300=1.5V；（2）通過R1的電流：I1=0.01A=10mA，因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，電流表A1的示數(shù)：I=I1+I2=10mA+5mA=15mA；（3）電路工作5min，R1產(chǎn)生的焦耳熱：Q1=I12R1t=（0.01A）2×150×5×60s=4.5J14（2017淄博）如圖甲所示。電源電壓保持不變，R0為定值電阻。閉合開關(guān)S，將滑動變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I間的關(guān)系圖象如圖乙所示。求：（1）電源電壓、R0的阻值、滑動變阻器的最大阻值。（2）當(dāng)滑片在a端時，通電1min電阻R0產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮浚?）電源電壓為12V，R0的阻值為10，滑動變阻器的最大阻值為20；（2）當(dāng)滑片在a端時，通電1min電阻R0產(chǎn)生的熱量為96J?！窘馕觥浚?）當(dāng)滑片