第十六章第四节 科学探究 电流的热效应—2020秋九年级沪科版物理全册导学课件（19张）

第十六章　电流做功与电功率第四节　科学探究:电流的热效应
【导学园地】
Ⅰ.U形管中液面升高得越多,表明电流产生的热量越多。
Ⅱ.在纯电阻电路中,电能全部转化为内能,而没有转化为其他形式的能,则有Q=UIt、
。
【知识梳理】
一、电流的热效应
电流通过导体时,导体会　　　　,这种现象叫做电流的热效应。?
二、探究电流产生的热量与哪些因素有关Ⅰ
影响电流通过导体时产生热的多少的因素:　　　　、　　　　、　　　　。?
三、焦耳定律Ⅱ
1.内容:电流通过导体产生的热量跟　　　　　　　　成正比,跟导体的　　　　成正比,跟　　　 　成正比。?
2.公式:　　　　　　　。?
发热
电流
电阻
通电时间
电流的二次方
电阻
通电时间
Q=I2Rt
知识点一:电流的热效应
【典题1】(2020西双版纳景洪区一模)下列家用电器中,利用电流热效应工作的是(　　)
C
名师点睛
区分电热器与非电热器的关键是看能否将电能全部转化为内能,只有将电能全部转化为内能的才是电热器。
【变式1-1】将一台“220 V　100 W”的电风扇、一个“220 V　100 W”的充电器、
一把“220 V　100 W”的电烙铁分别接到220 V的电源上,在相同的时间内,电流通过
它们产生的热量最多的是( 　)
A.电烙铁 B.充电器
C.电风扇 D.一样多
A
知识点二:探究影响电热的因素
【典题2】(2019潍坊中考)如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有
关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气,将1、2和3、4导线分
别接到电源两端。
(1)甲图所示的装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与　　　　的关系,通电一段时间,　　　　(选填“a”或“b”)容器中电流产生的热量较大;?
(2)通过观察乙图中的实验现象,可知　　　　(选填“c”或“d”)容器中电阻丝的阻值大。?
电流
a
d
规律总结
解答探究电流的热效应与哪些因素有关的实验题目时,要注意把握以下几点:(1)运用转换法来判断产生电热的多少,如将不易观察到的电热的多少转换成U形管中液面的高度差,可以很方便地比较产生电热的多少;(2)注意控制变量法的运用,如探究电热与电阻的关系,就要控制电流和通电时间相等;(3)在分析现象得出结论时,也要注意运用控制变量法来描述结论。
【变式2-1】(2019乐山中考)如图所示为探究“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形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R1A.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
C
【变式2-2】如图为“探究电流通过导体产生热量与哪些因素有关”的实验装置。
将阻值分别为5 Ω和10 Ω的电热丝R1和R2,按如图方式接入电压为3 V的电路中,则电流通过　　 　 　(选填“R1”或“R2”)电热丝产生的热量多;通电10 min,R2产生
的热量是　　 　　J。?
R2
240
知识点三:焦耳定律
【典题3】(2019成都中考A)如图甲是一种家用电暖器,图乙是其简化的电路图,已知R1S1
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}额定电压
220 V
功率选择
一挡950 W
二挡1 150 W
三挡2 100 W
规律总结
(1)焦耳定律公式的应用:
(2)计算时,公式中的各物理量要对应同一导体或同一段电路。
6.9×105
【变式3-1】计算电流通过电风扇产生的热量,下面公式选用正确的是(　 )
【变式3-2】一根电阻丝的电阻是10 Ω,通过2 A的电流时,1 min内产生的热量是
　　　　J。?
C
2 400
易错点:运用焦耳定律计算电热
1.(2019临沂中考)某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图,阻值为
2 Ω的警灯与线圈电阻为0.5 Ω的电动机串联。当玩具警车正常匀速
行驶时,通过电动机线圈的电流为1 A,则警灯两端的电压是　　　V;
2 min内电动机线圈产生的热量是　　　　J。?
2.一台电动机,它的线圈电阻是0.4 Ω,额定电压为110 V,正常工作时的电流是50 A,则每秒钟内电流做的功W和电动机线圈所产生的热量Q各为多大?
2
易错提醒
在运用焦耳定律计算电热时,由于忽视了纯电阻电路与非纯电阻电路的区别,导致选择公式错误而导致计算结果错误。
60
解:电流做的功为
W=UIt=110 V×50 A×1 s=5.5×103 J,
电动机线圈所产生的热量为
Q=I2Rt=(50 A)2×0.4 Ω×1 s=1×103 J。
【基础巩固练】
1.(2020昆明西山区二模)导线接头处往往容易发热的主要原因是(　　)
A.接头处电阻小,电流变大,相同时间产热多
B.接头处电阻大,电流变小,相同时间产热多
C.接头处电阻大,电流相同,相同时间产热多
D.以上说法都不对
2.将R1、R2两个电阻并联接入同一电路中,已知R1>R2,通电相同时间后,产生的热量分别为Q1、Q2,则( 　)
A.Q1>Q2 B.Q1=Q2
C.Q1C
C
3.(2019自贡中考)把一个标有“10 V　3 W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压
为12 V的电源上(如图所示),小灯泡恰能正常工作。该电路工作10 s定值电阻产生的
热量是(　　)
A.60 J B.36 J
C.30 J D.6 J
4.新的国家标准对延长线插座配用电缆的导线横截面积要求进行了修改,额定电流16 A的延长线插座,导线最小标称横截面积由1 mm2提升到1.5 mm2。增大导线横截面积的目的是(　 )
A.增大导线的电阻 B.减小通过导线的电流
C.增大导线的电压 D.减小导线发热的功率
D
D
5.两个相同的锥形瓶中装有等量的煤油,内插两支相同的温度计。闭合电源开关一段时间后,乙温度计的示数如图所示,此时乙的示数为　　　℃,这个实验的目的是探究电热与　　　　的关系。?
6.小明在网上看到一个户外爱好者的取火“神器”,如图所示,将口香糖
的锡纸剥下来,剪成中间窄、两端宽的形状,将锡纸两端搭在电池的正负
极上,由于被短路,电流较　　　 　,电流具有　　 　　效应,过一会
儿,锡纸中间部分燃烧起来。锡纸在中间狭窄的地方开始燃烧的原因是
　? 　。?
52
电阻
大
热
锡纸在中间狭窄的地方电阻大,产生的热量多
7.(2019益阳中考)如图所示电路,电源电压不变,R1 为发热电阻,阻
值10 Ω,R2为定值电阻,阻值为20 Ω,R为滑动变阻器(A、B为其两
个端点)。闭合开关S,当滑片P移动到A端时,电流表的示数为0.3 A,
电源电压U=　　　　V。当滑片P移到B点时,发热电阻R1在1分钟内
产生的热量为　　　　J。?
8.(2019南京中考)如图所示,电源电压恒定,R1、R2为定值电阻,R2=
20 Ω,灯泡L标有“6 V　3 W”字样。
(1)当S、S1、S2都闭合时,灯泡L正常发光,电流表示数为　　　　A,
电路消耗的总功率为　　　　W;?
(2)当S闭合,S1、S2断开时,电压表示数为2 V,则R1的阻值为　　　Ω,通电1 min R1产生的热量为　　　　J。?
6
216
0.8
4.8
10
24
【核心素养练】
9.饮水机是一种常用的家用电器,其加热水槽部分工作原理电路图如图所示,其中S是
一个温控开关,R1为电加热管,当饮水机处于加热状态时,水被迅速加热,达到预定温度时,S自动切换到另一侧处于保温状态。请回答下列问题:
(1)A、B是两种不同颜色的指示灯。如果用红色表示正在对水加热,黄色表示保温,请
标明指示灯的颜色,应该A为　　　　色。 ?
(2)若饮水机加热时加热管的功率为550 W,而保温时加热管的功率为88 W,求电阻R2的阻值(不考虑温度对阻值的影响,且不计指示灯的阻值)。
?
红
132 Ω
1.(2019贵阳中考)22岁的中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能,这是一百多年来对物质超导零电阻特性的又一重大发现。若未来实现石墨烯超导输电,根据　　　　定律推断输电线路可实现电能零耗损。?
2.(2019云南中考)一只标有“6 V　3 W”的小灯泡,接在电源电压为12 V的电路中,为使其正常发光,应　　　　(选填“串”或“并”)联一个电阻(小灯泡灯丝电阻不变),该电阻通电20 s产生的热量是　　　　J。?
焦耳
串
60
3.(2019昆明中考)在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中,提供了如图的实验器材,其中R1>R2。
实验一:探究电流产生的热量与电阻的关系
(1)请按照图中的电路图将对应实物图连接完整;
(2)电路中电阻丝的连接方式是为了控制　　　 　;电阻丝放出热量的多少,通过
　　　　　　　　　　　 　　　　来进行判断;?
电流相等
温度计的示数变化(或温度的升高量)
(3)闭合开关,经过一定时间,用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1,用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2,那么Δt1　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)Δt2。?
实验二:探究电流产生的热量与电流的关系
(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑动触头,使电路中的电流变成实验一中电流的2倍,且通电时间相同。实验发现:用电阻丝R1(或R2)加热的煤油,温度升高量Δt1'(或Δt2')
　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)2Δt1(或2Δt2),该实验说明电流产生的热量与电流　　　　正比例关系。?
(5)你认为做这个实验产生误差的主要原因是___________________________________
_________________________________________________________________________。?
大于
大于
不成
瓶中煤油的温度不同,与外界发生热
传递时损失的能量不同(合理即可)