18.4 焦耳定律（分層作業(yè)）-九年級(jí)物理全一冊(cè)同步備課系列（人教版）【解析版】

18.4焦耳定律一、電流的熱效應(yīng)1．如圖所示是一款暖寶寶，通電后其內(nèi)部加熱棒可以對(duì)液體進(jìn)行加熱，這是利用了電流具有______效應(yīng)。在加熱過程中，加熱棒將電能轉(zhuǎn)化為_____能，為了能使暖寶放出更多的熱量，暖寶內(nèi)應(yīng)充入比熱容_____（填“大”或“小”）的液體?！敬鸢浮繜幔瑑?nèi)，大?！驹斀狻考訜岚艨梢詫?duì)液體進(jìn)行加熱是因?yàn)橛捎陔娏鞯臒嵝?yīng)，電流流過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量。加熱過程中，電能轉(zhuǎn)化為暖寶內(nèi)液體的內(nèi)能，使其內(nèi)部液體溫度升高。由吸熱公式可得，在相同的條件下，比熱容大的液體放出的熱量更多，所以想要使暖寶放出更多的熱量，應(yīng)該選用比熱容大的液體。2．下列利用電流熱效應(yīng)工作的用電器是（

）A．電視機(jī) B．電風(fēng)扇 C．電腦 D．電爐【答案】D【詳解】A．電視機(jī)工作時(shí)電能不是主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故A不符合題意；B．電風(fēng)扇工作時(shí)電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故B不符合題意；C．電腦工作時(shí)電能不是主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故C不符合題意；D．電爐工作時(shí)電能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流熱效應(yīng)工作的，故D符合題意。故選D。3．如圖是探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面的高度的變化反應(yīng)密閉空氣溫度的變化，下列說法正確的是（）A．該實(shí)驗(yàn)裝置是為了探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系B．將左邊容器中的電阻絲換成10Ω的電阻絲后，就可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系C．通電一段時(shí)間后，左側(cè)U形管中液面的高度差比右側(cè)的大D．該實(shí)驗(yàn)裝置是利用U形管中液體的熱脹冷縮來反映電阻絲放出熱量的多少的

【答案】C【詳解】A．圖中容器中的電阻阻值相同，通過兩個(gè)電阻的電流不同，所以該實(shí)驗(yàn)裝置是為了探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，故A錯(cuò)誤確；B．將左邊容器中的電阻絲換成10Ω的電阻絲后，則兩個(gè)容器中的電阻阻值不同，通過兩個(gè)電阻的電流也不同，所以不能探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，故B錯(cuò)誤；C．圖中容器中的電阻阻值相同，通過左邊容器中電阻的電流大于通過右邊容器中電阻的電流，由Q=I2Rt可知，通電一段時(shí)間后，左邊容器中電阻產(chǎn)生的熱量大于右邊容器中電阻產(chǎn)生的熱量，所以左側(cè)U形管中液面的高度差比右側(cè)的大，故C正確；D．該實(shí)驗(yàn)裝置中U形管中液體的的高度差反映電阻絲放出熱量的多少的，故D錯(cuò)誤。故選C。4．如圖是探究“電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣。

（1）實(shí)驗(yàn)中，通過觀察___________，可比較電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少；（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___________?！敬鸢浮浚?）U型管中液柱的高度差；（2）電阻；（3）使通過R1、R2的電流不同.【詳解】（1）利用轉(zhuǎn)換法，通過觀察U形管液面高度差，就可比較電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少。（2）甲裝置中兩個(gè)電阻串聯(lián)，當(dāng)電流和通電時(shí)間相等時(shí)，探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系。（3）乙裝置要探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，所以需要控制電阻和通電時(shí)間相同，電流不同，將R3和R2并聯(lián)，R3可以起分流的作用，使通過R1和R2的電流不相等。

二、焦耳定律5．1841年英國物理學(xué)家______通過實(shí)驗(yàn)得出電流通過導(dǎo)體時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的規(guī)律，即焦耳定律。該規(guī)律的內(nèi)容是：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟__________成正比，跟導(dǎo)體的_____成正比，跟________成正比；表達(dá)式為______?！敬鸢浮拷苟浑娏鞯亩畏?；電阻；通電時(shí)間；Q=I2Rt?！驹斀狻?841年英國物理學(xué)家焦耳通過實(shí)驗(yàn)得出電流通過導(dǎo)體時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的規(guī)律——焦耳定律。該規(guī)律的內(nèi)容是：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比；表達(dá)式是Q=I2Rt。6．小夏在戶外拓展訓(xùn)練中，將一張口香糖的包裝錫紙撕成中間窄兩端寬的條形，兩端分別接在一節(jié)干電池的正負(fù)極上，錫紙就可以燃燒取火，如圖，錫紙通電后會(huì)在_____（選填“兩端”或“中間”）位置先燃燒起來，這是因?yàn)殡娏鞯腳______效應(yīng)?！敬鸢浮恐虚g，熱?！驹斀狻垮a紙撕成中間窄兩端寬，則中間部分電阻大，當(dāng)電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生的熱越多，故中間部分先燃燒起來，錫紙通電后燃燒是因?yàn)殡娏鳟a(chǎn)生熱，利用電流的熱效應(yīng)。7．下列家用電器中，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)小于其消耗電能的是（）A．電熨斗 B．電水壺 C．電風(fēng)扇 D．電飯鍋【答案】C【詳解】電熨斗、電水壺、電飯鍋三個(gè)用電器都是純電阻的，電流通過它們做功電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，而電流通過電風(fēng)扇做功是將電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能使風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，只有一少部分轉(zhuǎn)化為熱能，故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。8．一只電烙鐵的額定電壓是220V，在額定電壓下工作時(shí)的電阻是1210Ω。求：（1）電烙鐵的額定功率；（2）電烙鐵在額定電壓下通電10分鐘產(chǎn)生的熱量；【答案】（1）40W；（2）2.4×104J?！驹斀狻浚?）電烙鐵的額定功率P額＝EQ\F(U額2,R)=EQ\F(（220V）2,1210Ω)=40W（2）電烙鐵在額定電壓下通電10分鐘產(chǎn)生的熱量W=Pt=40W×10×60s=2.4×104J9．計(jì)算機(jī)的散熱電風(fēng)扇兩端的電壓為12V，通過它的電流為2A，電風(fēng)扇線圈的電阻為0.6Ω，則工作10s鐘消耗的電能為________J，產(chǎn)生的熱量是________J，效率為________?！敬鸢浮?40，24，90%?！驹斀狻抗ぷ?0s鐘消耗的電能為W=UIt=12V×2A×10s=240J產(chǎn)生的熱量是Q=I2Rt=（2A）2×0.6Ω×10s=24J三、電熱的利用和防止10．下列實(shí)例中，為了防止電熱產(chǎn)生危害的是（）A．用電熨斗熨衣服B．高空飛行員所穿衣服里有電熱保溫裝置C．電視機(jī)的機(jī)殼上有許多小孔D．孵化家禽的電熱孵卵機(jī)【答案】C【詳解】ABD．電熨斗、高空飛行員所穿衣服里的電熱保溫裝置、孵化家禽的電熱孵卵機(jī)都是利用電熱來為人類服務(wù)，故ABD不符合題意；C．電視機(jī)的機(jī)殼上有許多小孔是為了把各電器元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量及時(shí)散失掉，即是為了防止電熱危害，故C符合題意。故選C。11．將規(guī)格都是“220V、1000W”的一臺(tái)空調(diào)、一臺(tái)吹風(fēng)機(jī)和電烤箱分別接入家庭電路中，通電時(shí)間相同，下列說法正確的是（）A．電烤箱產(chǎn)生的熱量最多B．空調(diào)產(chǎn)生的熱量最多C．吹風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的熱量最多D．三個(gè)用電器產(chǎn)生的熱量一樣多【答案】A【詳解】家庭電路電壓是220V，三個(gè)電器都在額定電壓下工作，實(shí)際功率相同都是1000W，通電相同時(shí)間，由W=Pt可知，三個(gè)用電器在相同時(shí)內(nèi)消耗的電能相同。A．電烤箱工作時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生的熱量最多，故A正確；B．空調(diào)工作時(shí)，大部分電能使壓縮機(jī)和電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化成機(jī)械能；只有一小部分電能使壓縮機(jī)和電風(fēng)扇的線圈發(fā)熱，產(chǎn)生少量的熱量，故B不正確；C．吹風(fēng)機(jī)工作時(shí)，一部分電能使風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化成機(jī)械能；一部分電能使電熱絲發(fā)熱，產(chǎn)生熱量，故C不正確。D．三個(gè)用電器消耗的電能相同，但產(chǎn)生的熱量不同，故D不正確。故選A。12．利用如圖裝置可探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與______的關(guān)系。請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線完成電路連接______；閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)該在______（選填“A”或“B”）端。【答案】電流；見下圖；B?！驹斀狻侩娏魍ㄟ^導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間有關(guān)，研究與其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，要控制另外兩個(gè)因素不變。上圖裝置中，右側(cè)兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)后再與左側(cè)一個(gè)5Ω的電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，通過右側(cè)兩個(gè)電阻的總電流和通過左側(cè)電阻的電流相等，即I右=I左，兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知I右=I內(nèi)+I外所以有I左>I內(nèi)容器內(nèi)的電阻值都是5Ω，阻值相等，通電時(shí)間相等，電流不同，故探究電流產(chǎn)生熱量跟電流的關(guān)系?；瑒?dòng)變阻器采用一上一下的接法連入電路中，實(shí)物圖連接如下圖所示。為了保護(hù)電路，閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器阻值應(yīng)調(diào)至最大，即滑片移至B端。13．電流通過導(dǎo)體，導(dǎo)體會(huì)發(fā)熱的現(xiàn)象叫做電流的______效應(yīng)。當(dāng)電流一定時(shí)，相同時(shí)間里導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量就______。某電熱器接在220V的電源上，其電阻是100Ω，則通電10min能產(chǎn)生的熱量是______J?！敬鸢浮繜?，越大，2.904×105【詳解】電流通過導(dǎo)體，由于電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)體就會(huì)發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。由公式Q=I2Rt可知，當(dāng)電流一定時(shí)，相同時(shí)間里導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量就越多。電熱器是純電阻電路，電流做功全部用來產(chǎn)生熱量，電熱器產(chǎn)生的熱量Q=W＝EQ\F(U2,R)t=EQ\F(（220V）2,100Ω)×10×60s=2.904×105J14．小軍利用如圖所示裝置探究電阻產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系。若通過R1的電流為0.6A，通電時(shí)間為60s，電阻R2產(chǎn)生的熱量為______J?！敬鸢浮?4【詳解】由圖可知，電阻R2與R3并聯(lián)后再與R1串聯(lián)，根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，通過R1的電流等于通過R2、R3的電流之和，而R2、R3的阻值相等，根據(jù)歐姆定律可知，通過R2、R3的電流相等，則通過R2的電流I2=0.5I1=0.3A通電時(shí)間為60s，電流通過R2產(chǎn)生的熱量Q2=I22R2t=（0.3A）2×10Ω×60s=54J15．某電飯鍋內(nèi)部電加熱器原理電路如圖所示，它有燒煮和保溫兩擋。開關(guān)S斷開時(shí)，電飯鍋處于_____檔，已知R1=605Ω，電飯鍋燒煮時(shí)的功率是保溫時(shí)的11倍，則R2=_____Ω；該電飯鍋燒煮20mim，保溫10min總共產(chǎn)生的電熱是_____J。（不計(jì)熱量損失）【答案】保溫；60.5；1.104×106【詳解】由電路圖知，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電路是R1工作的電路，此時(shí)較開關(guān)閉合時(shí)電阻大，據(jù)P=U2/R得，電飯鍋處于保溫?fù)?。保溫?fù)鯐r(shí)，電功率P保溫＝EQ\F(U2,R1)=EQ\F(（220V）2,60.5Ω)=80W則燒煮時(shí)的功率P燒煮=11P保溫=11×80W=880W由題意知，開關(guān)閉合時(shí)，兩電阻處于并聯(lián)，此時(shí)是燒煮擋。那么電阻R2的電功率P2=P燒煮-P保溫=880W-80W=800W則R2＝EQ\F(U2,P2)=EQ\F(（220V）2,800W)=60.5Ω該電飯鍋燒煮20min、保溫10min總共產(chǎn)生的電熱Q=P燒煮t1+P保溫t2=880W×20×60s+80W×10×60s=1.104×106J16．（2023·齊齊哈爾·統(tǒng)考中考真題）將電能輸送到幾百千米之外的用戶，在輸電線上會(huì)有能量的損耗，這主要是由于電流的______效應(yīng)引起的。某段輸電線路的總電阻為0.5Ω，輸送電流為100A，每輸電1min，這段線路便會(huì)損耗______J的電能?！敬鸢浮繜幔?×105【詳解】由于輸電線有電阻，電流通過導(dǎo)體一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，造成電能的損耗，這種現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)。根據(jù)焦耳定律可得，這段電路損耗的電能為Q=I2Rt=（100A）2×0.5Ω×60s=3×105J17．（2023·福建·統(tǒng)考中考真題）下列利用電流熱效應(yīng)工作的用電器是（

）A．電視機(jī) B．電風(fēng)扇 C．電腦 D．電爐【答案】D【詳解】A．電視機(jī)工作時(shí)電能不是主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故A不符合題意；B．電風(fēng)扇工作時(shí)電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故B不符合題意；C．電腦工作時(shí)電能不是主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故C不符合題意；D．電爐工作時(shí)電能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流熱效應(yīng)工作的，故D符合題意。故選D。18．（2022·湖南株洲·統(tǒng)考中考真題）如圖是探究“電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，通電前，A、B兩個(gè)U形管的液面相平，通電一段時(shí)間后，通過R1、R2的電流分別為I1、I2，則（）A．I1=I2，A管中的液面較低 B．I1>I2，A管中的液面較高C．I1=I2，A管中的液面較高 D．I1<I2，A管中的液面較低【答案】B【詳解】由題圖可知，右側(cè)兩電阻絲并聯(lián)后與左側(cè)電阻絲串聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和可知，I1>I2；由Q=I2Rt可知，通電時(shí)間相同時(shí)，I1>I2，R1=R2，所以左側(cè)電阻產(chǎn)生的熱量較多，密閉空氣吸收熱量后，體積不變，壓強(qiáng)變大，左側(cè)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓的差值較大，A測(cè)玻璃管液面較高。故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。19．（2022·成都·統(tǒng)考中考真題）小玥在媽媽指導(dǎo)下用電熨斗熨燙衣服，她首先閱讀說明書，知道電熨斗有“低溫”、“高溫”兩個(gè)擋位，其簡(jiǎn)化電路如圖所示，R1、R2是電熱絲，R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，S為旋轉(zhuǎn)式開關(guān)。當(dāng)她旋轉(zhuǎn)觸片接觸觸點(diǎn)1和2時(shí)，電熨斗為_______擋位，該擋位通電1min，電流產(chǎn)生的熱量為________J?！敬鸢浮康蜏?；6×104【詳解】根據(jù)P=U2/R可知，當(dāng)電壓一定時(shí)，電阻越大，功率越小，擋位越低。當(dāng)旋轉(zhuǎn)觸片接觸觸點(diǎn)1和2時(shí)，只有R1接入電路，電阻較大，功率較小，為低溫?fù)?；?dāng)旋轉(zhuǎn)觸片接觸觸點(diǎn)2和3時(shí)，電阻R1、R2并聯(lián)，電阻較小，功率較大，為高溫?fù)?。?dāng)旋轉(zhuǎn)觸片接觸觸點(diǎn)1和2時(shí)，只有R1接入電路，為低溫?fù)?。根?jù)P=U2/R可知，此時(shí)的功率為P＝EQ\F(U2,R1)=EQ\F(（220V）2,48.4Ω)=1000W低溫?fù)跬?min，電流產(chǎn)生的熱量為Q=W=Pt=1000W×1×60s=6×104J20．（2023·湖北宜昌·統(tǒng)考中考真題）如圖甲為一只家用電吹風(fēng)，它內(nèi)部有一根電熱絲和一個(gè)產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)的