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    15.3 焦耳定律-九年级下册物理同步备课讲义 (苏科版)
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    初中苏科版电热器 电流的热效应精品一课一练

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    这是一份初中苏科版电热器 电流的热效应精品一课一练,文件包含153焦耳定律解析版docx、153焦耳定律原卷版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共37页, 欢迎下载使用。

    理解焦耳定律,知道电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关;
    电流的热效应:电流通过导体时_______转化为_______,这种现象叫做电流的热效应。
    电热器:主要利用电流的热效应工作的装置,常见的电热器有:电炉、电烙铁、电热毯、电水壶、电饭煲、电暖器、饮水机等。
    焦耳定律:电流通过导体产生的_______,与_______正比,与导体的_______成正比,与通电_______成正比。
    焦耳定律公式:_______。式中单位Q→焦(J);I→安(A);R→欧(Ω);t→秒。
    当电流通过导体做的_______(电功)全部用来产生_______(电热),则有_______,可用电功公式来计算Q,如电热器、纯电阻就是这样的。
    两类用电器
    ______________:电流通过时将电能_______转化为内能的用电器。
    ______________:电流通过时只有_______电能转化为内能的用电器。
    电流的热效应
    电流的热效应:导体中有电流通过时会发热,将电能转化为内能,这种现象叫电流的热效应。
    两类用电器:
    纯电阻用电器:电流通过时将电能全部转化为内能的用电器。如电饭煲、电炉、电熨斗、电烙铁、电取暖器、电热水器等单纯用来发热的用电器。
    非纯电阻用电器:电流通过时只有部分电能转化为内能的用电器。如电风扇、电动机、电脑、电视机等,这类用电器除部分电能转化为内能外,大部分电能会转化成其他形式的能。
    影响电流产生热量的因素
    实验方法:控制变量法和转换法。
    实验步骤:
    检查两个U形管中液柱的高度是否相平,如果不相平,则需要进行调整。把两个密闭容器中的电阻丝串联。
    断开开关,根据电路图连接实物,如图。检查电路,把滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。
    闭合开关,调节滑片P到达某位置,读出此时电流的大小(要使缩短实验时间,电流可适当大一些),此时电流表的示数等于电阻R1中电流大小,电阻R2中的电流等于电流表读数的一半。
    观察两U形管中液柱高度的变化,把实验数据填入表中。
    整理实验器材,实验完毕
    分析论证:在研究电热与电阻关系的实验中,利用两个电阻串联的电流相等,与电阻大的密闭容器中的U形管中液面高,说明容器内空气受热膨胀较大,温度更高,电流通过电阻产生热量多。即在电流和通电时间相同时,电阻越大,电流通过电阻产生的热量越多。
    在研究电流与电流关系的实验中,在电阻R2两端再并联一个相同的电阻,并联分电流,所以R2的电流就是干路R1电流的一半。分析实验数据,电阻R1所在容器液柱上升的较高,说明R1放出热量较多。在电阻和通电时间相同时,电流越大,电流通过电阻产生热量越多。
    电热与通电时间的关系可以通过实验过程体现出来,对于某一个电阻丝所在容器,通电时间越长,液柱上升的越高,说明通电时间越长,电流通过电阻产生热量越多,没有必要再单独通过实验来探究。
    通过本次实验可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关。电流越大、电阻越大、通电时间越长,电流通过电阻产生热量越多。
    结论
    在电流和电阻相同的情况下,通电时间越长,产生的热量越多。
    在电流、通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量越多。
    在通电时间、电阻相同的情况下,电流越大,产生的热量越多。
    知识点一:电流热效应
    【探究重点】
    注意能量的转化;注意两类用电器的区分
    【例题精讲】
    下列措施中,属于利用电流热效应的是 ( )
    A.电视机的后盖有很多孔B.电饭锅的发热板装在底部
    C.与空调器相连的导线很粗D.电脑的主机中安装微型风扇
    【巩固训练】
    如图所示的四种家用电器中,利用电流热效应工作的是( )
    A.抽油烟机B.电风扇
    C.电视机D.电热水壶
    知识点二:探究电流热效应的因素
    【探究重点】
    注意控制变量法的应用;
    【例题精讲】
    (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图所示的自制便携式封口机,使用电压为3V的电源,接通电路发热电阻温度升高,利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏,应将发热电阻换成阻值更______(填“大”或“小”)的。
    【巩固训练】
    如图所示是小明“探究影响电流热效应的因素”的实验装置,在甲、乙两瓶中装入质量和初温均相同的煤油,R1、R2采用如图连接方式的目的是__________。闭合开关一段时间后,乙瓶中温度计的示数较高,由此说明通电导体产生的热量与__________有关。小华用相同装置(煤油质量也相等)同时进行实验,细心的小红看到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中,小华这一组的煤油升温比小明的快,比较发现:小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小,根据这一现象,小红__________(选填“能”或“不能”)初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。
    知识点三:焦耳定律计算
    【探究重点】
    电热Q与电能W的关系
    电热和电功是两个完全不同的概念,只有在纯电阻电路(如电热器)中,Q = W。在纯电阻电路中,电流通过导体做功,将电能全部转化成内能,所以产生的电热与消耗的电能相等。则有Q = W。
    而在非纯电阻电路中,Q【例题精讲】
    某电热水壶标有“220V 1000W”字样,正常工作7min可将质量为1 kg的水从20℃加热至沸腾(标准大气压下),水吸收的热量为___J,消耗的电能为___J。此过程中电热水壶的效率为___%。(c水= 4.2×103J/(kg·℃))
    【巩固训练】
    (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图甲是一款可调温果汁加热鼎,图乙是其简化电路图。R1,R2均为加热电阻,当开关接1时,加热鼎处于保温挡。保温功率为275W。当开关接2时,加热鼎处于可调温挡,可调功率范围为275W-1100W。[果汁比热容取4.0×103J/(kg·℃)]求:
    (1)加热鼎最大功率时电路中的电流;
    (2)滑动变阻器R1的最大阻值;
    (3)不计热量损失,加热鼎用最大功率对1kg果汁加热2min,果汁升高的温度。
    知识点五:电流热效应实验
    【探究重点】
    注意控制变量法的应用
    【例题精讲】
    (2020·江苏省扬州市仪征市中考一模)如图为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气,U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中,且R1<R2。下列说法正确的是( )
    A.该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时,电热与电阻的关系”;
    B.闭合开关后,通过R1的电流大于R2的电流;
    C.闭合开关后,甲管中液面上升比乙慢;
    D.闭合开关后,要使电流增大,应将滑动变阻器滑片P向左移动
    【巩固训练】
    (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图是焦耳定律的实验装置,其中R1=5Ω,R2=R3=10Ω。只闭合S1可以探究电流产生热量与______的关系,若电路中的电流为0.1A,通电10min电阻R1产生的热量为______J。闭合S1和S2,通过R1的电流是R2的2倍,左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大,这说明______(填“电流”或“电阻”)对产生热量多少影响更大。
    如图所示的用电器中,主要利用电流的热效应工作的是( )
    A. 电视机B. 电脑音箱C. 电热杯D. 空气净化器
    江都城北的毛先生购买了一只电热水器,使用时发现通电不长时间,其电源线很热,甚至能闻出很浓的橡胶的焦味,于是毛先生决定用他学过的物理知识向消费者协会投诉,他可从下面哪个方面的鉴定提出投诉 ( )
    A.电压太高 B.导线太短
    C.导线太粗 D.导线太细
    如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验,下列正确的是( )。
    A.甲实验中两个电阻串联只是为了保证流过两个电阻电流相等;
    B.甲实验通电一段时间后,左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1:2;
    C.乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系;
    D.乙实验通电一段时间后,左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1:4
    (2020·山东青岛市·中考真题)甲、乙两个电热器的电阻之比为,通电相同时间产生的热量之比为,则通过甲、乙的电流之比为( )
    A.B.C.D.
    电热毯内的电阻丝断了。如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用,电热毯的接头处很容易被烧焦,其原因是接头连接处接触不良,接头处电阻______(变大/变小)。接头处的电流______(大于/等于/小于)电阻丝的其它部分的电流,接头处两端的电压______(大于/等于/小于)220V。
    (2020·四川成都市·九年级一模)某款迷你电炖盅有加热和保温两个档,加热档的功率为100W,如图是其简化的电路图,已知,电炖盅的旋钮开关处于图示位置时是______档,电炖盅在保温挡工作10min产生的热量是______J。
    为了探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关,某小组同学分别将阻值不同的电阻丝放入完全相同的两个杯子中,然后在两个相同的U形管中装入水后,将U形管接入杯中后密封(密封的空气质量相同且此时U形管内水面相平)。若通电一段时间后,电阻丝产生的热量使密闭空气膨胀,U形管中水面高度将发生变化,此变化反映了密闭空气温度的变化。实验时他们将两电阻串联接到电源两端,然后又将两电阻分别接到相同电源两端,通电相同的时间后实验现象如图(a)、(b)所示:
    ①分析比较图(a)甲、乙两U形管中水面高度的变化情况,可归纳得出的结论是:当通过电阻的电流、通电时间相同时,电阻的阻值大, 。
    ②分析比较图(b)甲、乙两U形管中水面高度的变化情况,可归纳得出的结论是: 。
    对于下面课本中的几个小实验,说法正确的是( )
    A. 探究影响电流热效应的因素,通过煤油的温度变化来比较电阻丝产生热量的多少
    B. 探究串、并联电路电流的特点时,应选择两个相同规格的灯泡进行实验
    C. 在空气压缩引火仪实验中,第一次不成功后不停一次次重复,就能成功
    D. 利用“伏安法”测小灯泡电阻时,需要多次测量求平均值减小误差
    (2020·湖南株洲市·中考真题)如图所示,长度、横截面积一样,材料不同的两个长方体电阻串联在电路中,电阻分别为R1=2Ω,R2=4Ω,在它们表面涂上厚度一样的蜡。现在闭合开关给它们通电,过一段时间后,我们观察到( )
    A.R1上的蜡熔化得快B.R2上的蜡熔化得快
    C.R1、R2上的蜡熔化得一样快D.无法比较
    (2020·辽宁鞍山市·中考真题)某品牌电热水壶上标有“220V 1400W”的字样,小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热,但连接的导线却不怎么热,这是因为导线的电阻比发热体的电阻______。在额定电压下,电热水壶烧水3min,这段时间内电热水壶发热体产生的热量是______J。若发热体产生的热量全部被水吸收,能将______kg的水从20°C升高到100°C(c水=4.2×103J/(kg·°C))
    如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气。
    (1)实验中,观察U形管中液面高度差的目的是 ______ 。
    (2)甲装置通电一段时间后, ______ (填“左”或“右”)侧容器中U形管中液面的高度差大。可得到的结论是: ______ 。
    (3)如果乙装置中R3发生了断路,保证通电时间相同,与其完好时相比,则左侧U形管中液面的高度差将 ______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
    (4)利用甲装置还可以研究电压一定时,电流通过导体时产生热量与电阻的关系。可将甲装置做如下改动:将接在B接线柱上的导线改接在A处,再取一根导线连接在 ____ 两个接线柱之间即可。
    (2020·山东临沂市·九年级二模)如图甲所示为灯泡和电动机的串联电路,电源电压为5V,电流表示数为0.3A,电动机线圈的电阻为0.5Ω,灯泡的I﹣U图象如图乙所示。则此时灯泡的电阻为______Ω(计算结果保留到小数点后一位);通电1min电动机线圈放出的热量为______J。
    图甲是一种电热暖手宝,其主要参数如图乙所示,袋内通常用水来当吸热或放热的物质,使用前要先给其通电加热,如果在额定电压下加热10min,暖手宝内水的温度由原来的5℃上升至65℃,指示灯熄灭。[]
    (1)袋内通常用水来当吸热或放热的物质,因为水的______;
    (2)求在此加热过程中水吸收的热量是多少J?
    (3)求此电热暖手宝的发热效率为多大?
    (2020·吉林省第二实验学校九年级其他模拟)在家庭电路中,有时导线长度不够,需要把两根连接起来,而连接处往往比别处更容易发热,加速老化,甚至引起火灾。这是因为导线连接的位置( )
    A.电阻小B.电阻大
    C.电流小D.功率小
    (2022·陕西省)物理科技小组在课外制作活动中,把一废旧电饭锅改造成一个由一根电热丝和两个开关组成简易电饭锅。接通电源,手动开关闭合,电热丝工作,当锅内温度达到103℃时,手动开关自动断开,且无法自动闭合;接通电源,温控开关在锅内温度低于60℃时自动闭合,电热丝工作,锅内温度高于85℃时,温控开关自动断开。通过两个开关的通断,可实现加热和保温两种功能。根据以上描述,下列判断正确的是( )。
    A. 接通电源,闭合手动开关,电热丝才能开始工作;
    B. 当手动开关自动断开时,简易电饭锅马上进入保温状态;
    C. 锅内温度由103℃降至60℃过程中,电热丝不工作;
    D. 简易电饭锅加热时的功率大于保温时的功率
    (2020·山东烟台市·中考真题)如图甲所示,电源电压保持不变,电阻R2=10Ω,闭合开关S,电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同,如图乙所示。则下列说法正确的是( )
    A.电流表A的示数为0.6A
    B.电阻R1的阻值为10Ω
    C.电阻R2的电功率为9W
    D.10s内电阻R1产生的热量为36J
    (2022·江西省)某商场有甲,乙两种容积相同的电热水壶,甲标有“220V 800W”的字样,乙标有“220V 1500W”的字样,若家庭电路的电压是220V,室内插座的额定电流是5A,用该插座给电热水壶供电,从安全用电的角度考虑,应选购______(选填“甲”或“乙”)电热水壶,选择的理由是______。
    (2020·辽宁盘锦市·中考真题)如图所示的电路中,R的阻值为10Ω,闭合开关,电流表指针正常偏转,则电源的右端是极;滑动变阻器的滑片向左移动,电流表示数______(填“变大”、“变小”或“不变”),当电流表示数为0.2A时,通电10s,R产生的热量是______J。
    如图所示,甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为、的电阻丝,瓶中插入温度计a、b。
    (1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时,在两瓶中加入质量、初温相同的煤油,且电阻丝的阻值,闭合开关一段时间,可以通过观察______情况,判断电阻丝产生热量的多少。此方案是探究______和______相同时,电流通过电阻丝产生的热量与______大小的关系。
    (2)在甲、乙两瓶内换用质量、初温相同的不同液体,且电阻丝的阻值R甲______R乙(选填“相等”或“不等”)时,可以比较不同物质的吸热能力。若一段时间后,小希观察到乙瓶内液体温度高一些,甲瓶内液体吸收的热量______乙瓶内液体吸收的热量(假设甲、乙两瓶相同时间内散热相同),甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲______c乙。(以上两空均填“大于”“小于”或“等于”)
    (2020·广西贺州市·九年级一模)如图甲是小灯泡L的U-I图象,将此灯接入图乙的电路中(电源电压不变),闭合开关S1后,灯L的实际功率为2W;再闭合开关S2后,电流表示数变化了0.2A,则电阻R的阻值是______Ω,此时1min内电路产生的热量是______J。
    一新款节能电炖锅如图甲,有关技术参数如表(设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均不变)。
    (1)求电炖锅在高温挡正常工作时的电流(计算结果保留一位小数);
    (2)在用电高峰期,关掉家里的其他用电器,只让处于中温挡状态的电炖锅工作,观察到标有“1800r/(kW•h)”的电能表转盘在12ls内转了20圈,求此时的实际电压;
    (3)电炖锅正常工作时,用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热,待水温达到50℃时开始计时,绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息,通过计算,分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。
    电阻R/Ω
    R1
    R2
    电流I/A
    产生热量(多/少)
    额定电压
    电炖锅档位
    额定功率/W
    200V
    低温
    200
    中温
    400
    高温
    600
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        15.3 焦耳定律-九年级下册物理同步备课讲义 (苏科版)
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