《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

练习1 生活中我们发现：电炉丝通过导线接到电路中,电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热。为了探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关,老师设计了如图甲、乙两组实验装置：将a、b、c、d四段电阻丝分别密封在完全相同的容器内,每个容器内封闭等量的空气,并与装有相同液体的U形管相连通。将电阻丝e与图乙中电阻丝d并联置于容器外,五段电阻丝中b为10 Ω,其余均为5 Ω。

(1)实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少。这种实验方法叫转换法。
(2)甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系；图乙中右侧盒外连接的5 Ω电阻e的作用是使通过c、d的电流不同。
(3)生活中我们发现：电炉丝通过导线接到电路里,电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热。其中甲装置能够解释这一现象。
(4)乙装置通电一段时间左容器(选填“左容器”或“右容器”)内的电阻丝产生的热量多。
(5)让乙装置冷却到初始状态,把右侧并联的两根电阻丝都放入容器内,接通电源比较两容器内电阻丝发热多少。此时该装置是探究电流产生的热量跟电流的关系。

答案：
(1)液面高度差；转换法
(2)电阻；使通过c、d的电流不同
(3)甲
(4)左容器
(5)电流

|电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。这就是焦耳定律,用公式表示为$Q = I^{2}Rt$。|

答案： 【解析】：
本题考查焦耳定律的内容及其公式。焦耳定律是描述电流通过导体时产生热量的规律，它指出电流通过导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻以及通电时间成正比。
根据焦耳定律，我们可以知道：
电流通过导体时产生的热量与电流的平方（$I^2$）成正比。
与导体的电阻（$R$）成正比。
与通电时间（$t$）成正比。
焦耳定律的公式表示为：$Q = I^{2}Rt$，其中$Q$表示热量，$I$表示电流，$R$表示电阻，$t$表示时间。
【答案】：
电流的平方；电阻；通电时间；$Q = I^{2}Rt$。

例2 如图所示实验装置,可以用来探究通电时间相同时,电流通过导体产生的热量与电流的关系。若通过$R_{1}$的电流是2 A,10 s内电流通过电阻$R_{2}$产生的热量是50J。

答案： 解：由图可知，$R_{2}$与$R_{3}$并联后再与$R_{1}$串联，$R_{1}=R_{2}=R_{3}=5\Omega$。
设通过$R_{2}$的电流为$I_{2}$，通过$R_{3}$的电流为$I_{3}$，因$R_{2}=R_{3}$，并联电路各支路电压相等，由$I=\frac{U}{R}$可知$I_{2}=I_{3}$。
通过$R_{1}$的电流$I_{1}=2A$，串联电路总电流等于各支路电流之和，所以$I_{1}=I_{2}+I_{3}=2I_{2}$，则$I_{2}=\frac{I_{1}}{2}=\frac{2A}{2}=1A$。
根据焦耳定律$Q=I^{2}Rt$，$R_{2}=5\Omega$，$t=10s$，$I_{2}=1A$，可得$Q=(1A)^{2}×5\Omega×10s=50J$。
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练习2 家用洗衣机的主要部件是电动机,若一台洗衣机在220 V电路中正常工作时通过的电流为2 A,电动机线圈电阻为4 Ω,求每分钟电流通过线圈产生的热量和电流所做的功。
[方法指导]焦耳定律($Q= I^{2}Rt$)适用于求任何用电器某段时间内产生的热量。若所求用电器为纯电阻电路,此时$Q= W$,则在求电热时可以使用$W= Pt= UIt= \frac{U^{2}}{R}t= I^{2}Rt$。若所求用电器为电动机等非纯电阻电路时因为$Q\neq W$,所以只能用焦耳定律求电热。

答案： 解：已知：U=220V，I=2A，R=4Ω，t=1min=60s
电流通过线圈产生的热量：
Q=I²Rt=(2A)²×4Ω×60s=4A²×4Ω×60s=16Ω·A²×60s=960J
电流所做的功：
W=UIt=220V×2A×60s=440V·A×60s=26400J
答：每分钟电流通过线圈产生的热量为960J，电流所做的功为26400J。