資源簡介 21世紀教育網 –全國領先的中小學教育資源及組卷應用平臺15.4 探究焦耳定律課堂練習1.小樂按圖聽示連接電路,其中R1、R2、R3是三段電阻絲(R1A.a、b、c B.c、a、b C.c、b、a D.a、c、b2.某同學仔細觀察家中的電視機、電風扇、電烙鐵和節能燈四種電器,發現它們上面都標有“220V 40W”的字樣,若它們都在額定電壓下工作相同的時間,則產生的熱量最多的是( )A.電烙鐵 B.電視機 C.電風扇 D.節能燈3.如圖是“探究電流通過導體時產生的熱量跟什么因素有關”的實驗裝置。兩個10Ω的電阻并聯后再與另一個10Ω的電阻串聯,將其中兩個電阻按圖示分別置于兩個透明容器中,兩個容器中密封著等量的空氣,U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化,下列說法正確的是( )A.圖示中實驗是為了探究電流通過導體產生的熱量與電阻的關系B.該實驗裝置是利用U形管中液體的熱脹冷縮來反應電阻絲放出熱量的多少C.通電一段時間后,左側U形管中液面的高度差比右側的大D.將圖示中左側10Ω電阻絲換成5Ω電阻絲后,可探究電流產生的熱量與電阻的關系4.如圖所示的裝置,既可以探究電流通過導體產生的熱量與電阻大小的關系,也可以比較水和煤油吸熱升溫的現象,則在這兩個實驗過程中:①都要控制液體的初溫相同;②都是通過溫度計示數的變化來反映液體吸收熱量的多少;③都要控制所選燒瓶中液體的質量相等;④都要控制所選燒瓶中電阻絲阻值相等.以上說法正確有( )A.只有③ B.只有①③ C.只有①②③ D.①②③④5.如圖所示,定值電阻R1=10Ω,滑動變阻器R2的最大阻值為20Ω,電源電壓恒為6V,當S閉合,滑片P在圖中所示位置時,電壓表示數為3V,下列說法不正確的是( )A.此時滑動變阻器連入電路的阻值是10ΩB.通電10s電阻R1產生的熱量是9JC.此時電路消耗的總功率為0.9WD.若滑片P從圖示位置向右滑動,電壓表的示數將變大6.電流通過導體,導體會發熱的現象叫做電流的 ______效應。當電流一定時,相同時間里導體的電阻越大,產生的熱量就 ______。某電熱器接在40V的電源上,其電阻是100Ω,則通電8min能產生的熱量是 ______J。7.如圖是小金研究電動機是否對小燈泡的亮度有影響的電路圖,開始小金先抓住轉軸合上開關,觀察小燈泡的亮度,接著放開轉軸讓電動機轉動,繼續觀察小燈泡亮度的變化(小燈泡的電阻為R,電動機線圈電阻為r,電源電壓為U),則在電動機未轉動時,t時間內電流在電路中產生的熱量為______(填寫表達式);在電動機轉動時,電流所做的功______電流在電路中產生的熱量(選填“大于”“等于”或“小于”)。8.如圖所示,串聯的兩電阻絲(R1<R2),封閉在兩個完全相同的燒瓶中,并通過短玻璃管與相同的氣球相連。閉合開關,通過兩電阻絲的電流 ______(選填“相等”或“不相等”),一段時間后,密閉燒瓶內的空氣被加熱,觀察到 ______(選填“A”或“B”)氣球先鼓起來。9.如圖所示是探究電流通過導體產生熱量與_________關系的裝置。電阻絲和通過導線接到電源電壓為12V的電路中,閉合開關后通電時間50s時,電阻產生的熱量為________J。10.如圖所示,某電熨斗重力為12N,放在水平桌面上,它與桌面的接觸面積為0.01m2,則它對桌面的壓強為______Pa;若電熨斗電阻為55Ω,通過的電流為4A,則其工作200s產生的熱量為_______J。11.油汀取暖器和暖手寶是冬季常見的取暖裝置,它們里面的加熱絲是利用電流的________效應來工作的;利用如圖所示裝置可以比較暖手寶和油汀取暖器中工作液的比熱容大小,在完全相同的甲乙兩燒瓶中裝入質量相等的上述兩種液體(均不導電),且電熱絲阻值R1________(選填“>”“<”或“=”)R2,閉合開關后一段時間,若甲中溫度計示數變化大,則甲中液體的比熱容________(選填“大”或“小”)12.如圖所示,掃地機器人自動清潔做到清掃拋拖一步到位,徹底替代了人的衛生打掃問題。掃地機器人電動機額定電壓為12V,正常工作時通過線圈的電流為0.5A,若此電動機線圈的電阻為4Ω,那么這臺電動機正常工作1min,線圈產生的熱量是______J,電動機消耗的電能是______J。13.如下圖所示是探究“電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關”的實驗裝置。 每組實驗器材中,兩透明容器密封著等量的空氣,兩密閉容器中都有一段電阻絲,加熱前兩U形管各液面的高度相同。實驗時,分別將圖甲和圖乙中A、B兩端接入電路進行實驗。(1)實驗中,通過______反映電阻絲產生熱量的多少;(2)若要探究電流產生熱量與電阻的關系,應選擇圖______(選填“甲”或“乙”)實驗裝置,選擇的理由是_______;(3)用另一組實驗器材進行實驗,得到的結論是______。14.如圖所示,小明發現爺爺家居住的小區線路嚴重老化,于是拍照并找到小區管理人員建議馬上更換電線,否則易引發火災。請你用學過的知識解釋圖中情景易引發火災的原因。15.小琨使用電飯煲做飯時,發現插頭有些松動且較熱,仔細觀察發現,插座已被燒焦,如圖所示,他查閱資料后得知,插頭松動后,會使插頭與插座間的接觸電阻變大請你從物理學角度分析插座燒焦的原理。16、如圖所示是我們夏天常用的電蚊香器,接通電源后發熱體就會給固體藥片加熱,我們就可以安穩的睡覺了,根據上面的描述請回答下列問題:(1)電蚊香器是利用什么原理工作的?(2)為什么導線溫度不高,而只有發熱體溫度高?17.小明新買了一根電飯鍋的電源線,使用時聞到橡膠的焦糊味。他立即拔下電源插頭,發現這根電源線很熱,而其他用電器仍然正常工作。請你分析引起電源線過熱的原因是什么?答案1.C解析:由電路圖知,電阻絲R1、R2先串聯再與R3并聯,且R1故選C。2.A解析:因各用電器的額定功率相同,由W=Pt可得,若工作相同時間,消耗的電能相同;電烙鐵工作時將消耗的電能轉化為內能;電視機工作時將大部分電能轉化為聲能、光能;電風扇工作時消耗電能,大部分轉化為機械能;節能燈工作時將電能大部分轉化為光能。BCD不符合題意;A 符合題意。故選A。3.C解析:AC.裝置中兩個10Ω的電阻并聯后再與一個10Ω的電阻串聯,根據串并聯電路電流特點可知,右邊容器中通過電阻的電流小于左邊容器中的電流,探究電流通過導體產生的熱量與電流的關系,左邊容器中的電阻產生的熱量多,溫度升得較快;因此通電一段時間后,左側U形管中液面的高度差更大,故A錯誤,C正確;B.該實驗裝置是利用U形管中空氣的熱脹冷縮來反應熱的多少,雖然產生熱量的多少不能直接觀察,但可以通過U形管液面高度差的變化來反映,故B錯誤;D.將左邊容器中的電阻絲換成5Ω的電阻絲后,左右容器中的電阻和電流都不同,沒有控制好變量,所以不能探究電流產生的熱量與電阻的關系,故D錯誤。故C。4.A解析:①探究電流通過導體產生的熱量與電阻大小的關系時,電阻放出熱量的多少是通過溫度計升高的示數的大小來反映的,所以不需要控制液體的初溫相同;比較水和煤油吸熱升溫的現象時,需要控制水和煤油的初溫相同,故①錯誤;②比較水和煤油吸熱升溫的現象時,通過加熱時間來表示液體吸收熱量的多少,故②錯誤;③探究電流通過導體產生的熱量與電阻大小的關系時,需要控制加熱的液體的種類、質量相同;比較水和煤油吸熱特點時,需要控制水和煤油的質量相同,故③正確;④探究電流通過導體產生的熱量與電阻大小的關系時,需要控制電流和通電時間相同,電阻不同,故④錯誤。綜上所述,只有③正確。故選A。5.C解析:閉合開關,兩電阻串聯,電壓表測R2的電壓。A.定值電阻R1=10Ω,電源電壓恒為6V,當S閉合滑片P在某位置時,電壓表示數為3V,根據串聯電路電壓的規律,R1的電壓R1的電壓與變阻器的電壓之比為1:1,根據串聯電路的分壓原理,則此時滑動變阻器連入電路的阻值此時滑動變阻器連入電路的阻值是10Ω,故A正確,不符合題意;B.R1兩端的電壓是3V,R1=10Ω,通電10s后R1產生的熱量是通電10s電阻R1產生的熱量是9J,故B正確,不符合題意;C.電源電壓恒為6V,這時根據可知,此時電路消耗的總功率此時電路消耗的總功率為1.8W,故C錯誤,符合題意;D.若滑片再向右移動時,接入電路中的電阻變大,電路中的總電阻變大,由可知,電路中的電流變小,根據可知,定值電阻R1兩端電壓變小,根據串聯電路電壓的規律,可知滑動變阻器兩端的電壓變大,電壓表示數變大,故D正確,不符合題意。故選C。6.熱 越大 7680解析:[1][2]電流通過導體,導體會發熱的現象叫做電流的熱效應,當電流一定時,導體的電阻越大,產生的熱量就越多。[3]電熱器是純電阻電路,電流做功全部用來產生熱量,電熱器產生的熱量7. 大于解析:[1]電動機未轉動時,電流做的功全部轉化為熱能,即Q=W=UIt=U=[2]電動機轉動時,電流所做的功一部分轉化為內能,一部分轉化為機械能,故電流所做的功大于電流在電路中產生的熱量。8.相等 B解析:[1]根據串聯電路的電流處處相等可知,因為兩電阻絲串聯,則閉合開關,通過兩電阻絲的電流相等。[2]因為流經兩電阻絲的電流相等,R1<R2,根據Q=I2Rt,所以R2產生的熱量較多,B氣球先鼓起來。9.電阻 320解析:[1]由圖知,兩電阻絲串聯在電路中,通過的電流相同,通電時間相同,而電阻不同,根據控制變量法可知,是探究電流產生熱量跟電阻的關系。[2]由電阻的串聯和歐姆定律可得,電路中的電流為電阻R2在50s內產生的熱量Q2=I2R2t=(0.8A)2×10Ω×50s=320J10.解析:[1]電熨斗對桌面的壓強為[2]電熨斗產生的熱量為11.熱 = 小解析:[1]油汀取暖器和暖手寶是冬季常見的取暖裝置,它們里面的加熱絲通過電流時產生熱量,使里面的液體溫度升高,這是利用電流的熱效應來工作的。[2][3]要比較暖手寶和油汀取暖器中工作液的比熱容大小,需要在完全相同的甲乙兩燒瓶中裝入質量相等的上述兩種液體;為了使用相同熱源進行加熱,應使電熱絲阻值R1=R2,根據 ,閉合開關后一段時間,兩電熱絲產生熱量相等;相同時間內,甲乙兩燒瓶中工作液吸收的熱量相同,若甲中溫度計示數變化大,根據 ,則甲中液體的比熱容小。12.60 360解析:[1]這臺電動機正常工作1min,線圈產生的熱量Q=I2Rt=(0.5A)2×4Ω×60s=60J[2]電動機消耗的電能W=UIt=12V×0.5A×60s=360J13.U形管中液面高度差 甲 電阻不同,且通過的電流和通電時間相同 或在通電時間和導體電阻相同的情況下,通過導體的電流越大,產生的熱量越多解析:(1)[1]實驗中,密閉容器內封閉的空氣受熱膨脹,使得U形管內液面產生高度差,通過觀察U形管中液面高度差反映電阻絲產生熱量的多少。(2)[2][3]若要探究電流產生熱量與電阻的關系,則應改變電阻大小,控制通過電阻的電流相等,因圖甲中兩電阻阻值不同,且為串聯連接,故流過兩電阻的電流相等,故應選擇圖甲實驗裝置。(3)[4]由圖乙中可知,兩電阻的阻值相同,因右側電阻還并聯了一段電阻,故流過兩電阻的電流大小不同,兩U形管中液面高度差不同,故可知,在通電時間和導體電阻相同的情況下,通過導體的電流越大,產生的熱量越多。14.見詳解解析:答:線路老化,絕緣皮破損后易造成電路短路,短路時電路中電阻很小,電壓一定,由得,電路中電流很大。在電阻和通電時間相同時,由焦耳定律可知,電流越大,產生的熱量就越多,所以易引發火災。15.見解析解析:插頭松動后,插頭與電飯鍋插孔間的接觸面積變小,插頭與插孔接觸處的接觸電阻變大,根據焦耳定律Q=I2Rt可知,在電流I一定的情況下,相同時間t內產生熱量增多,所以插座溫度升高,容易將插座燒焦。16.(1)電蚊香器是利用電流的熱效應工作的;(2)見解析解析:(1)接通電源后發熱體就會給固體藥片加熱,說明電蚊香利用的電流的熱效應工作的。(2)因為導線的電阻比發熱體小得多,根據Q=I2Rt可知,在電流和通電時間相同時,電阻大產生的熱量多,所以導線的溫度不高,而發熱體溫度高。17.見解析解析:新買的電源線過細,電源線電阻較大,電源線與電飯鍋串聯,所以電流相等,由焦耳定律Q=I2Rt可知,當電流和通電時間一定時,電阻越大,產生熱量越多。21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 (共 2 頁)HYPERLINK "http://21世紀教育網(www.21cnjy.com)" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共42張PPT)15.4 探究焦耳定律滬粵版 九年級上新知導入水用管狀電熱器飲水機電熱器電爐它們的共同點是什么 生活中,許多用電器通電后,都伴有熱現象產生。新知講解電流通過導體時電能轉化成內能,叫電流的熱效應一、 電流的熱效應問題:電爐絲和導線通過的電流相同。為什么電爐絲熱的發紅,而導線卻幾乎不發熱?電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關?(一)猜想:電流通過導體時產生熱量的多少跟什么因素有關?誰更“燙”?鐵絲和鉛筆芯串聯通過的電流相同通電時間相同電阻不同通過的電流相同,通電時間相同,電流通過導體時產生熱量與電阻有關二、通電導體放出的熱量跟哪些因素有關誰更“燙”?鉛筆芯通過的電流不相同通電時間相同電阻相同通電的時間和電阻相同,電流通過導體時產生熱量與電流有關通電5S和10s誰更“燙”?鉛筆芯通過的電流相同通電時間不相同電阻相同通過的電流和電阻相同,電流通過導體時產生熱量與通電時間有關(二)實驗器材1、探究通電導體放出的熱量跟電阻的關系問題:(1)為什么將兩個阻值不同的電阻串聯?(2)怎樣比較熱量的多少?(三)實驗探究問題:(1)為什么將兩個阻值不同的電阻串聯?控制通過電阻的電流和通電時間相同(2)怎樣比較熱量的多少?通過比較液柱上升的高度比較電阻放出熱量的多少條件:現象:結論:等量煤油,電流相同,時間相同B瓶中溫度上升的多電流和通電時間相同時,電阻越大,產生的熱量越多。與電阻的關系2、探究通電導體放出的熱量跟電流的關系條件:通電時間相同,電阻相同現象:電流大時,溫度上升多結論:在通電時間一定、電阻相同時,通過的電流越大,產生的熱量越多。與電流的關系3、探究通電導體放出的熱量跟時間的關系條件:通電電流相同,電阻相同現象:時間長時,溫度上升多結論:在通電電流一定、電阻相同時,通電時間越長,產生的熱量越多。與時間的關系 焦耳(James Prescott Joule,1818—1889),英國物理學家。用近 40 年的時間做了 400 多次實驗,研究熱和功的關系。通過大量的實驗,于 1840 年最先精確地確定了電流產生的熱量與電流、電阻和通電時間的關系。焦 耳 1.內容:電流通過導體產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.公式:Q = I2Rt 3.單位: I---安培(A)R---歐姆(W)t---秒(s)Q---焦耳(J)三、焦耳定律例1:一根60 的電阻絲接在36V的電源上,在5分鐘內共產生多少熱量?分析:先利用歐姆定律計算出通過電阻絲的電流,再利用焦耳定律公式計算電流產生的熱量。解:I =UR=36V60Ω=0.6AQ=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×300s=6480J例2:某電動機上標有“220V,2A”它的線圈電阻為5 ,當它正常工作一分鐘后,消耗的電能為多少?線圈中產生的熱量為多少?如沒有其他能量的損失,則得到多少的機械能?解:消耗的電能為: W總=UIt=220V×2A×60S=26400J線圈中產生的熱量為:Q=I2Rt=(2A)2×5 ×60S=1200J得到的機械能為:W機=W總-Q=26400J-1200J=25200J例3:(通遼中考)有一臺熱水器,內部簡化電路如圖所示,R1和R2均為電熱絲。R1=88Ω,R2=22Ω。(1)如何控制S1和S2,使熱水器處于高溫擋;(2)求低溫擋正常工作5min電熱絲產生的熱量;(3)求中溫擋正常工作時熱水器的功率。解:(1)當S1閉合,S2接a點時,熱水器處于高溫擋(2)當S1斷開,S2接b 點時,R1、R2串聯熱水器處于低溫擋440W)(R串UP低88W+22W220V22===Q=W=Pt=440W×5×60s=1.32×105J(3)只閉合S1,電路中只有R1工作,此時為中溫擋550W)(R1UP中88W220V22===例4:電爐絲和導線通過的電流相同。為什么電爐絲熱的發紅,而導線卻幾乎不發熱?答:電爐子工作時,通過導線和電爐絲的電流相等,電爐絲電阻比導線電阻大 ,根據 焦耳定律可知,相同時間內電爐絲產生的熱量比導線 多,所以電爐絲熱得發紅而導線不太熱。例5:(威海中考)根據下列兩個實驗,回答相關問題:實際生活中,用電器接通電源后,都伴有熱量的產生,小明在“探究電流通過導體產生熱量的多少與什么因素有關”時,采用了如圖所示的實驗裝置,其中a、b、c、d四個相同的容器密閉著等量空氣并與U形管緊密相連,實驗前U形管兩端液面相平,將1、2和3、4導線分別接到電源兩端.在實驗過程中,通過觀察U形管中 液面高度 的變化來比較電流通過電阻絲產生熱量的多少:圖甲所示的裝置是用來研究電流通過電阻絲產生的熱量與____________的關系,圖乙所示的裝置是用來研究通過電阻絲產生的熱量與__________的關系。 電阻大小 電流大小電流通過導體產生熱量與通過導體的電流和電阻大小有關,通過導體的電流越大,導體的電阻越大,產生的熱量越多. 綜合分析圖甲乙兩裝置的實驗現象,可以得出的結論是____________________________.(一)電流熱效應的利用利用電熱孵化器孵小雞用電來加熱四、電流熱效應的應用與控制 電熱器的優點: 清潔衛生,沒有環境污染,熱效率高,還可以方便地控制和調節溫度。電水壺電暖器電熱水壺(二)電流熱效應的危害和防止 很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如:電視機的后蓋有很多孔,為了通風散熱;電腦運行時要用微型風扇及時散熱等等。如:電熨斗、電烙鐵、電爐等電熱器:主要部分——發熱體工作原理:電流熱效應用電來加熱的設備電視機加散熱窗、計算機、電動機等還要加風扇利用:防止:小結:課堂練習 1、如圖所示,是人們常用的一種插線板:(1)為什么不能將很多大功率用電器同時接在同一個插線板上?(2)如果在制造插線板的過程中,廠家為了節省成本,將插 線板的電源線芯線做得細了一些,這樣會存在什么安全隱 患?答:(1)插線板一般不能同時接用多個大功率用電器,是因為當同時接用多個大功率用電器時,通過插線板的電流增大,容易引起火災。(2)如果插線板電源線芯線比合格產品細,因導體電阻與導體的橫截面積有關,在其他條件不變時,導體越細電阻越大,在電流不變時,根據焦耳定律可知:電阻越大,單位時間放出熱量越多,容易引發火災,造成不安全因素。2、如圖所示的電餅鐺,其主要部件是發熱體。請回答:(1)電餅鐺工作時,發熱體發熱的原理是什么 ___________________________________________ ?(2)加熱過程中,食品的內能是通過什么方式增加的 _____________ ?(3)電餅鐺的指示燈是個發光二極管,二極管主要是由什么材料制成的 _________________ ?利用電流的熱效應熱傳遞半導體材料3、物理課上,老師將包裝口香糖的錫箔紙剪成中間狹長的條形,再將錫箔紙兩端分別接到電池正負極上,不一會,錫箔紙中間部分就燃燒起來,請解釋錫箔紙中間部分燃燒起來的原因。答:錫箔紙是導體,不經過用電器直接將電源兩極連接起來,發生短路,會有很大的電流通過。錫箔紙中間剪成狹窄的形狀,中間部分橫截面積小電阻大。根據焦耳定律Q=I2Rt,電流相同,通電時間相同,電阻大的地方產生的熱量多,溫度高。所以中間狹長部分先達到錫箔紙著火點,先燃燒起來。4、小華家電熱毯內的電阻絲斷了,爸爸將兩個斷頭接上后想繼續使用,被小華阻止了。原因是________________________;接頭處與電阻絲其他部分是串聯的,通過它們的電流大小是__________的。但電阻絲接頭處的電阻較大,長時間使用會導致______________________________________。可能引起火災,不安全相等接頭處的電熱毯燒焦5、如圖所示,當插座接入的用電器功率越大時,通過插座電線的電流就越______________,一定時間內電線產生的熱量就越_____________,所以連接大功率用電器應選用_______________(“選填①細鐵線②粗鐵線③細銅線④粗銅線”)連接的插座。④多大6、如圖所示,電源電壓不變,當S1和S3閉合、S2斷開時,標有“12 V 6 W”燈L正常發光,電流表的示數為1.5 A,則電源電壓為______V,R=______Ω;當S1和S3斷開、S2閉合時,定值電阻R在1min內產生的熱量為______J。(不考慮溫度對燈絲電阻的影響)8012127、做“影響電流通過導體時產生的熱量因素”實驗時,將兩段電阻絲R1和R2分別安裝在兩個相同的裝置中,將它們串聯后接入電路。下列正確的是( )A.R1和R2應選用相同的電阻B.應保持R1和R2的電壓相等C.這是為了探究電流對產生熱量的影響D.用溫度計示數的變化表示電阻絲放出的熱量D8、家用洗衣機的主要部件就是電動機,若一臺洗衣機在220V電路中正常工作時通過的電流為2A,電動機線圈電阻為2Ω,則每分鐘電流通過線圈產生的熱量為( )A.480J B.1.452×106JC.2.64×104J D.880JA9、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生的熱量一樣多B課堂總結 公式:Q = I2Rt 單位: I---安培(A)R---歐姆(W)t---秒(s)Q---焦耳(J)https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php 展開更多...... 收起↑ 資源列表 12-5 演示短路的危害.wmv 15.4 探究焦耳定律.doc 15.4 探究焦耳定律.pptx 電熱用途8.wmv 電生熱的危害與防止9.wmv 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫