15.4　焦耳定律 分层练习（学生版+答案版）2025-2026学年物理沪粤版九年级上册

　　　　　　　　　　　　15.4　焦耳定律 学习目标 1．认识到电能可以转化为热能，了解电热的应用。 2．知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。 3．知道焦耳定律，会运用焦耳定律进行简单的计算。 4．电热的利用和防止。 知识点一　探究通电导体产生的热量与哪些因素有关 1．电流通过导体时，电能转化成内能，导致导体发热的现象，叫做电流的热效应。 2．实验结论。 (1)当电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量就越多。 (2)当电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，导体产生的热量就越多。 (3)当电阻和电流一定时，通电时间越长，导体产生的热量就越多。 知识点二　焦耳定律 3．电流通过导体时产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。 4．焦耳定律的计算公式：Q＝I2Rt(适用于所有电路)。对于纯电阻电路，电流通过导体时，电能全部转化为内能，所以可以推导出：Q＝W＝Pt＝UIt＝t。 知识点三　电流热效应的应用与控制 5．生活和许多产业中都要用到电热，如电热水壶(或电饭锅)；但是，很多情况下也要防止电热造成危害，所以要采取散热措施，如散热窗、散热片、散热风扇。 重点　焦耳定律、电功、电热的理解与运用 1．焦耳定律。 (1)公式Q＝I2Rt中各量及其单位。 I表示电流，单位是安培(A)；R表示电阻，单位是欧姆(Ω)；t表示时间，单位是秒(s)；Q表示热量，单位是焦耳(J)。 1 J＝1 A2×1 Ω×1 s。 (2)推导焦耳定律。 若电流做的功全部用来产生热量，即Q＝W，因为电功W＝UIt，根据欧姆定律U＝IR，所以Q＝W＝UIt＝I2Rt。 2．电功与电热。 (1)电功与电热的区别：电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，或表示有多少电能转化为其他形式的能量。电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。两者表示的意义不同，是两个不同的概念。 (2)电功与电热的联系。 ①纯电阻电路(如电炉、电热器、电熨斗等电路)。 该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于电流做的功(消耗的电能)，即Q＝W，所以Q放＝W总＝Pt＝UIt＝＝I2Rt。 ②非纯电阻电路。 在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其他形式的能量，只有一部分转化为内能。此时电能＝内能＋机械能，所以内能小于电能。例如：当电扇工作时，消耗的电能主要转化为机械能，有少部分转化为内能发热。 W总＝UIt ＝Q机械能＋Q热量，电热小于电功。 3．电功、电功率、焦耳定律计算公式及其适用范围。 项目 电功 电功率 焦耳定律 适用条件 基本 公式 W＝UIt P＝＝UI Q＝I2Rt 普遍 适用 推导 公式 W＝t＝I2Rt P＝＝I2R Q＝t＝UIt 纯电阻电路 Q＝W 【跟踪训练】 有一直流电动机，当其两端电压为1 V时不转，通过线圈的电流为2 A；当其两端电压为10 V时正常转动，通过线圈的电流为1 A。当它正常工作1 min后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，输出的机械能为多少？ 【解】这台电动机正常工作时，1 min消耗的电能 W＝UIt＝10 V×1 A×60 s＝600 J。 由I＝得，这台电动机线圈的电阻 R＝＝＝0.5 Ω， 正常工作1 min线圈中产生的热量 Q＝I2Rt ＝(1 A)2×0.5 Ω×60 s＝30 J。 输出的机械能 W机械＝W－Q＝600 J－30 J＝570 J。 基础巩固 1．(2025·广州模拟)下列四种用电器中，主要利用电流热效应工作的是(　A　)。 　　　　　　　　　　A.电热水壶　　　　B．洗衣机 　　　　　　　　　　C.电风扇　　　　　D．扫地机器人 2．甲、乙两电热丝的电阻之比为2∶3，通过甲、乙的电流之比为3∶1，则相同时间内甲、乙产生的热量之比为(　B　)。 A.2∶1 B．6∶1 C.1∶2 D．1∶6 3 ... ...