人教版九年级年级初三物理全册【课件】《焦耳定律》电功率PPT教学课件

【解析】 热水壶的发热体与电线串联，通过它们的电流及通电时间相等， 但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻大得多，由焦耳定律 Q＝I2Rt 可知，热水 壶的发热体比电线产生的热量就多得多，所以发热体很热，但与之相连的电线却 不怎么热；在额定电压下，烧开一壶水用时 3 min 20 s，这段时间内电热水壶发热 体产生的热量为 Q＝Pt＝1 800 W×(3×60 s＋20 s)＝3.6×105 J。
( C)
A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多 C．电热毯产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多
3．[2018·广东深圳]把两根阻值相同的电热丝串联接入电路，烧开一壶水所用
时间为 t0，若将这两根电热丝并联接入同一电路，则烧开同一壶水所需的时间为(不
计热量损失)( C )
A．t0
B．12t0
1 C.4t0
D．2t0
【解析】 两根阻值相同的电热丝串联后的总电阻为 2R，两根阻值相同的电 热丝并联后的总电阻为 0.5R，烧开同一壶水所需要的热量是相等的，则 Q＝W＝2UR2 t0＝0U.52Rt，解得 t＝14t0，故 C 正确。
4．[2018·山东日照]利用甲、乙两图可以研究电流通过导体时产生热量的多少
跟哪些因素有关。在保证各电路两端电压不变，通电相同时间后( C )
A．甲图中，左右两电阻发热量之比为 2∶1 B．甲图中，左右两电阻发热量之比为 1∶4 C．乙图中，左右两电阻发热量之比为 4∶1 D．乙图中，若将右侧容器上面的电阻拆除，右侧发热电阻的发热量变为原来 的4倍
【解析】 甲图中为串联电路，电流相同，通电时间相同，电阻越大产生的 热量越多，根据公式 Q＝I2Rt 可知，左右两电阻发热量之比为 5 Ω∶10 Ω＝1∶2， 故 A、B 错误；乙图中，电阻相同，通电时间相同，左边电流是右边电流的 2 倍， 根据 Q＝I2Rt 可知，左右两电阻发热量之比为 4∶1，故 C 正确；乙图中，若将右 侧容器上面的电阻拆除，该电路为串联电路，电流相同，通电时间相同，电阻相 同，产生的热量相同，故 D 错误。
(R >R 镍铬合金丝 ) 锰铜丝
(3)图甲中，实验中选用煤油而不用水的原因是 煤油的比热容小，吸热相
时，温度升得高，实验现象。明显 (4)用如图乙所示的实验装置探究，得到的结论是 在电阻和通电时间相同时
通过导体电流越大产生的热量越。 多 (5)本实验中的探究方法是 控制变量法和 转换法 。
【解析】 (1)两电阻丝产生热量的多少是通过温度计示数的变化反映出来的。 (2)探究两电阻丝通过电流后产生热量的多少时，应控制煤油的质量和初温相 同；由图可知，此时电流相同，a 的电阻要大于 b 的电阻，由焦耳定律可知，a 产 生的热量多，温度升高得快。 (3)若将烧瓶中装水，则由 Q＝cmΔt 可知：相同质量的水和煤油，吸收相同的 热量时，由于水的比热容较大，温度升高的度数少，温度计的示数变化不明显。
注 意：若电路中接入的是电炉、电烙铁等“纯电阻性”的用电器，当电 流通过时，消耗的电能全部转化为内能，此时消耗的电能与电热相等，即 W＝Q， 可以用计算电能的公式计算电热。当电路中接入的是电动机时，消耗的电能中大 部分转化为机械能，电热只占小部分，即 W>Q，则只能用焦耳定律来求电热。
3．电热的利用和控制 利 用：制造电热器，发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘材 料上做成的。其优点是：①清洁卫生，没有环境污染；②热效率高；③可以方便 地控制和调节温度。 控 制：装风扇和安散热窗等加快散热，防止电热危害电器。
第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
知识管理
1．电流的热效应 定 义：电流通过导体时电能转化成内能。
应 用：电炉、电熨斗、电饭煲、电热毯。
2．焦耳定律
内 容：电流通过导体产生的热量跟 电流的二次方成正比，跟导体的 电阻 成正比，跟 通电时间 成正比。
公 式：Q＝I2Rt，在纯电阻电路中，电流做功使电能全部转化为内能，即 电流所做的功全部用来产生热量，那么 W＝Q，则有公式 W＝Q＝I2Rt＝UIt＝UR2t ＝Pt。
(2)由 P＝UR2得，加热电阻的阻值为 R＝UP额2额＝262005 VW2＝80 Ω，当小明家的实际 电压是 200 V 时，加热电阻工作的实际功率为 P 实＝UR2实＝28000 ΩV2＝500 W。
(3)电动机工作中因发热损失的功率为 P 损＝I2R′＝(4 A)2×0.5 Ω＝8 W。 答：(1)此加热过程中水吸收的热量是 5.04×105 J；消耗的电能是 5.445×105 J。 (2)加热电阻工作的实际功率是 500 W。 (3)电动机工作中因发热损失的功率是 8 W。 【归纳总结】 解答此题的关键是要注意电动机正常工作时的功率不等于发 热功率。
下列说法正确的是( D )
A．通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少， 这种方法是控制变量法
B．右侧电阻丝的阻值比左侧小 C．通过右侧电阻丝的电流比左侧小 D．该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
【解析】 通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这属于转换 法，故 A 说法错误；两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一 段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高，说明电流通过右侧电阻丝产生的热量多； 电流和通电时间均相同，根据焦耳定律 Q＝I2Rt 可知，右侧电阻丝的阻值大，故 B 说法错误；由图知，两电阻丝串联，根据串联电路的电流特点可知，各处的电流 是相同的，故 C 说法错误；由前面分析可知，通过电阻丝的电流和通电时间均相 同，但左右两侧电阻丝的阻值不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量多少 与电阻大小的关系，故 D 说法正确。
6. [2018·四川成都]如图所示，电热水壶上标有“220 V 1 800 W”字样，小
明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是
因为导线的电阻比发热体的电阻 小 。在额定电压下，烧开一壶水用时 3 min 20 s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为 3.6×105 J。
(1)实验中是通过观察 温度计示数的变化来反映电流产生热量的多少。 (2)请指出实验过程中存在的问题： 没有控制烧瓶中的液体的种类。相同 (3)实验改进后得出的结论是：电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小 关；电阻越大，产生的热量。越多
分层作业
1．[2018·北京]下列用电器中，利用电流热效应工作的是( A )
当堂测评
1．[2018·山东潍坊]最先精确确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关
系的物理学家是( B )
A．欧姆
B．焦耳
C．奥斯特
D．法拉第
2．[2018·湖南邵阳]将规格都是“220 V 180 W”的一台电冰箱、一台电脑和 一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是
(2)吸热多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过温度计示数的变化来 反映，体现的是转换思想。
类型之二 焦耳定律的应用 [2018·山东临沂]小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆，内部由加热系
统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为 220 V，额定功率为 605 W。问：
(1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入 6 kg 初温为 20 ℃的水，加热系统的 加热电阻正常工作 15 min 将水加热到 40 ℃，此加热过程中水吸收的热量是多 少？消耗的电能是多少？[c 水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
5．[2018·辽宁辽阳]如图所示实验装置，可用来探究通电时间相同时，电流通
过导体产生的热量与 电阻 的关系。将装置接在电压为 3 V 的电源上，通电 2 min，电流通过电阻 R2 产生的热量为 24 J。
【解析】 由图知，定值电阻阻值不同，串联时通过的电流相同，通电时间 相同，所以探究的是电流产生的热量与电阻大小的关系；串联电路总电阻为 R＝ R1＋R2＝10 Ω＋5 Ω＝15 Ω，电路电流为 I＝UR＝135VΩ＝0.2 A，通电 2 min，电流 通过电阻 R2 产生的热量为 Q2＝I2R2t＝(0.2 A)2×5 Ω×2×60 s＝24 J。
(4)在电阻和通电时间相同时，通过导体电流越大产生的热量越多。 (5)为保证通过两个电阻的电流总是相等，电阻串联；同时保证了它们的通电 时间也相等，导体中产生的热量就只与电阻有关了，为此采用控制变量法；煤油 吸热的多少是通过温度计示数的变化来反映的，这是采取的转换法。
【方法归纳】 探究实验时：(1)首先分析各个电阻的连接方式，然后根据串 联、并联电路的电流特点，结合欧姆定律的应用分析。
7．[2018·甘肃兰州]探究“通电导体产生的热量 Q 与电阻 R 的关系”，他们选 用了以下实验器材：两个完全相同的烧瓶，烧瓶内分别装有质量和初温相同的水 和煤油，相同的温度计 A 和 B，阻值分别为 R1、R2 的电阻丝(R1＜R2)，还有满足 实验要求的电源、滑动变阻器、电流表、开关和导线。他们设计了如图所示的实 验电路，进行如下实验：闭合开关，通电一段时间后，记下温度计 A 的示数为 t1， 温度计 B 的示数为 t2，发现 t1＜t2。请根据以上叙述回答下列问题：
(2)当小明家的实际电压是 200 V 时，加热电阻工作的实际功率是多少？ (3)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是 12 V(按摩系统将交流电压转换为 12 V)，工作电流为 4 A，其电阻为 0.5 Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？
解： (1)水吸收的热量为 Q 吸＝c 水 m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×6 kg×(40 ℃ －20 ℃)＝5.04×105 J；加热时间 t′＝15 min＝900 s，足浴盆加热时消耗的电能 为 W＝P 额 t′＝605 W×900 s＝5.445×105 J。
热量为 1 200 J; 只将 R1 和 R2 连入如图乙所示装置，在相同时间里，电流通过 R1 和 R2 产生的热量之比为 2∶1 。
【解析】 探究电流通过导体产生的热量多少与电流大小的关系时，根据控 制变量法可知，应控制通电时间和电阻不变，而只有电流不同，因图甲中 R1 在两 个电阻 R2 并联后的干路上，所以通过 R1 的电流与 R2 的电流不同，所以甲装置中 R1、R2 的阻值应相等；1 min 内电流通过 R2 产生的热量 Q2＝I22R2t＝(2 A)2×5 Ω×60 s＝1 200 J；图乙中 R1 和 R2 串联，因串联电路中电流处处相等，则根据焦耳定律 可得，相同时间内产生热量之比为 Q1∶Q2＝I2R1t∶I2R2t＝R1∶R2＝10 Ω∶5 Ω＝ 2∶1。
4．[2018·四川泸州]家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一个洗衣机在 220 V
电路中正常工作时通过的电流为 2 A，电动机线圈电阻为 4 Ω，则每分钟电流通过
线圈产生的热量为( A )
A．960 J
B．7.26×105 J
C．2.64×104 J
D．440 J
5．[2018·贵州黔南州]1840 年，英国物理学家 焦耳 最先精确地确定了电流
产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。从能量转化的角度看，电热器的电热丝
工作时是将电能转化为 内 能。
6．[2017·辽宁本溪]图甲是用来探究“电流通过导体产生热量多少与电流大小
关系”的实验装置，装置中 R1、R2 的阻值应 相等(选填“相等”或“不相等”)。
若 R1＝10 Ω，R2＝5 Ω，实验时通过 R2 的电流为 2 A,1 min 内电流通过 R2 产生的
A．电暖气 B．计算器 C．电视机 D．笔记本电脑
2．[2019·北京朝阳区]下列情况中，属于防止电热危害的是( D )
A．白炽灯泡 B．用电饭锅煮饭 C．冬天用电暖气取暖 D．电脑机箱内有小风扇
3．[2018·广东深圳]如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中 密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。
Байду номын сангаас类探究
类型之一 探究焦耳定律
[2017·广西柳州]小明用如图甲和图乙所示的实验装置分别探究“电流
通过导体产生的热量与电阻、电流的关系”。
(1)图甲所示实验中通过 温度计示数的变来化比较电流产生的热量的多少。
(2)图甲中，为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b 两瓶
中要装入初温和 质量 相同的煤油，其中 a 瓶中煤油的温度升高得快。