第4節(jié)焦耳定律(雙基過關(guān)考點(diǎn)突破)-2023學(xué)年九年級物理全一冊通關(guān)講義(人教版)(原卷版)_第1頁
第4節(jié)焦耳定律(雙基過關(guān)考點(diǎn)突破)-2023學(xué)年九年級物理全一冊通關(guān)講義(人教版)(原卷版)_第2頁
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文檔簡介

第4節(jié)焦耳定律雙基過關(guān)知識點(diǎn)一、電流的熱效應(yīng):1.電流的熱效應(yīng)電流通過導(dǎo)體時(shí)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(shí)驗(yàn)方法轉(zhuǎn)換法、控制變量法。(2)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一:如圖所示,探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與導(dǎo)體電阻的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)二:如圖所示,探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與電流的關(guān)系。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論①在電流相同、通電時(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)過程中,隨著加熱時(shí)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(shí),通電時(shí)間越長,電阻產(chǎn)生的熱量越多。3.電流熱效應(yīng)的影響因素:(1)電流I:在通電時(shí)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(shí)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(shí)間t:在電阻R和電流I相同的情況下,通電時(shí)間t越長,產(chǎn)生的熱量越多。基礎(chǔ)自測:1.圖所示的家用電器中,利用電流熱效應(yīng)工作的是()A.洗衣機(jī) B.電視機(jī)C.電熱水壺 D.電風(fēng)扇2.下列措施中,屬于利用電流熱效應(yīng)工作的是()A.電視機(jī)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(dǎo)線很粗 D.電腦的主機(jī)中安裝微型風(fēng)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(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)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(shí)間和_____相同時(shí),電流產(chǎn)生的熱量與_____的關(guān)系。(2)通電一段時(shí)間后,溫度計(jì)的示數(shù)升高,這是由于電流的_____效應(yīng)引起的,這段時(shí)間內(nèi)煤油的內(nèi)能_____(選填“增加”、“減小”或“不變”),末溫較高的應(yīng)該是_____(選填“甲”或“乙”)瓶中的溫度計(jì)。(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(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(shí)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(shí)驗(yàn)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(dǎo)體產(chǎn)生的熱量較多。由此可知,在電阻和通電時(shí)間相同時(shí),電流越___________,導(dǎo)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(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱”;(4)乙裝置中,如果R3斷路,在通電時(shí)間相同時(shí),與R3沒有斷路時(shí)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(shí)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(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。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——?dú)W姆(Ω);t——時(shí)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(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行計(jì)算。3.在純電阻電路中,電熱與電阻的關(guān)系時(shí)間產(chǎn)生的熱量(多用于定性比較兩用電器相同時(shí)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(shí)間相同時(shí),電熱與電阻成反比,即。基礎(chǔ)自測5.電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為_______,這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。英國物理學(xué)家_______通過大量實(shí)驗(yàn),最先精確確定了電熱與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系。6.串、并聯(lián)電路電功特點(diǎn):(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(shí)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(dǎo)體”“絕緣體”“超導(dǎo)體”“半導(dǎo)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(dāng)乙地用戶用電時(shí),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(dāng)用戶使用的用電器增多時(shí),用電器兩端的電壓升高D.當(dāng)用戶使用的用電器增多時(shí),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(jī),已知電飯鍋和洗衣機(jī)的額定功率都是800W,同時(shí)接入我國的家庭電路中工作時(shí),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(jī)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(jī)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(shí)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(diǎn)三、電熱的利用和防止1.電熱器的工作原理:電流的熱效應(yīng)。2.電熱器的主要結(jié)構(gòu):發(fā)熱體。發(fā)熱體是由導(dǎo)電性差、熔點(diǎn)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(diǎn)(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(yīng),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(fēng)扇;(2)安裝散熱片;(3)安裝散熱窗。基礎(chǔ)自測11.下列用電器中,利用電流熱效應(yīng)工作的是()A.電暖氣 B.洗衣機(jī) C.電視機(jī) D.電冰箱12.電流通過電機(jī)產(chǎn)生的熱量是有害的,因此要在電動機(jī)外殼設(shè)計(jì)________,在電視機(jī)后蓋上設(shè)計(jì)________。但家用電器若長時(shí)間停用,應(yīng)隔一段時(shí)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(yīng)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(jī)的后蓋有很多孔考點(diǎn)突破考點(diǎn)1.電熱影響因素的探究方法:(1)明確實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)一是通過串聯(lián)保證電流相同;實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中用電阻絲對空氣加熱可以縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,并會便實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)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(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)采用了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)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(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系③圖乙實(shí)驗(yàn)過程中右邊透明容器中電阻絲阻值應(yīng)該等于10Ω④用圖甲中的實(shí)驗(yàn)結(jié)論能解釋“電爐絲熱得發(fā)紅而與電爐絲相連的導(dǎo)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(yīng)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(shí)閉合開關(guān)S1、S2,記錄下電流I,通電相同時(shí)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(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與____________有關(guān);比較____________(選填序號)可知,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān),若要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系,應(yīng)進(jìn)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(shí)間的定量關(guān)系”時(shí),制作了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置:有機(jī)玻璃盒內(nèi)裝有電阻絲、水和電子溫度計(jì),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(shí)驗(yàn)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(shí)間t的數(shù)據(jù),整理部分?jǐn)?shù)據(jù)并繪制圖像如圖乙;根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),可以得出結(jié)論:______;(3)保持水的質(zhì)量、電阻和通電時(shí)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(bǔ)上。考點(diǎn)2.一般電路中電熱的計(jì)算方法:(1)在純電阻電路中,電熱等于電功,計(jì)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(shí),計(jì)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(shí)現(xiàn)電路連接方式轉(zhuǎn)換型電路,通常采用等效法進(jìn)行分析,即分析出每種情況的等效電路,并畫出相應(yīng)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(xué)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(yīng)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(shí)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(biāo)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。考點(diǎn)3.擋位型電熱器的綜合計(jì)算方法:分析解決多檔位電熱器問題,首先應(yīng)結(jié)合電功的普適式及導(dǎo)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(yīng)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(dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到103℃時(shí),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(shí)自動閉合,電熱絲工作,鍋內(nèi)溫度高于85℃時(shí),溫控開關(guān)自動斷開。通過兩個開關(guān)的通斷,可實(shí)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(dāng)手動開關(guān)自動斷開時(shí),簡易電飯鍋馬上進(jìn)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(shí)的功率大于保溫時(shí)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(shí),3分鐘可將50g食物從4℃加熱至139℃,電煎鍋加熱食物的效率。【食物的比熱容取4.0×103J/(kg℃)】考點(diǎn)4.含電動機(jī)工作時(shí)電熱的計(jì)算方法:(1)加熱電阻屬于純電阻。結(jié)合電路的特點(diǎn),可利用推導(dǎo)式計(jì)算加熱電阻正常工作時(shí)的電功率。(2)利用可計(jì)算加熱電阻正常工作時(shí)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(jìn)行計(jì)算。(3)電動機(jī)正常工作時(shí)的電路不屬于純電阻電路,計(jì)算電熱和消耗的電能都只能用對應(yīng)的公式,即、,此時(shí)。例8(2022·福建·中考真題)如圖是某晾衣機(jī)的工作電路圖,電源電壓U=220V,其中R是發(fā)熱電阻。當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時(shí),晾衣機(jī)開啟風(fēng)干功能,其額定功率P1=44W;當(dāng)開關(guān)S1、S

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