《2025年同步解析与测评学考练九年级物理全一册人教版》

要点 利用焦耳定律计算电热
【典型例题】 (2024·安徽中考) 如图所示,电源两端电压为$ 6\ V $,电阻$ R_{2} = 20\ \Omega $。闭合开关$ S $,电压表示数为$ 4\ V $,则通电$ 100\ s $整个电路产生的热量为______ $ J $。

120

答案： 思路导引 根据电路图知,两个电阻器串联,电压表测量阻值为$ R_{2} $的电阻器两端的电压,电路中的电流$ I = I_{2} = \dfrac{U_{2}}{R_{2}} = \dfrac{4\ V}{20\ \Omega} = 0.2\ A $。根据串联电路分压关系知$ \dfrac{R_{1}}{R_{2}} = \dfrac{U_{1}}{U_{2}} $,即$ \dfrac{R_{1}}{20\ \Omega} = \dfrac{6\ V - 4\ V}{4\ V} $,解得$ R_{1} = 10\ \Omega $,则电路中的总电阻$ R = R_{1} + R_{2} = 10\ \Omega + 20\ \Omega = 30\ \Omega $。
方法一：该电路中消耗的电能全部转化为内能,通电$ 100\ s 整个电路产生的热量 Q = W = UIt = 6\ V × 0.2\ A × 100\ s = 120\ J $。
方法二：利用焦耳定律计算,通电$ 100\ s 整个电路产生的热量 Q = I^{2}Rt = (0.2\ A)^{2} × 30\ \Omega × 100\ s = 120\ J $。
方法三：利用焦耳定律的推导式$ P = \dfrac{U^{2}}{R} $计算,通电$ 100\ s 整个电路产生的热量 Q = I^{2}Rt = \dfrac{U^{2}}{R}t = \dfrac{(6\ V)^{2}}{30\ \Omega} × 100\ s = 120\ J $。
答案 $ 120 $
方法点拨
(1) 焦耳定律公式$ Q = I^{2}Rt $,是由实验总结出来的。只要电流通过导体,都可以用它来计算产生的热量。
(2) 公式中各物理量都是对同一段导体或同一电路而言的。
(3) 导出公式$ Q = UIt = \dfrac{U^{2}}{R}t $只适用于纯电阻电路,在非纯电阻电路中,导出式均不成立。

知识点1 电流的热效应
1. 随着人们生活水平的不断提高,越来越多的用电器进入了我们的生活。下列用电器主要利用电流的热效应工作的是(B)

A.电视机
B.电火锅
C.抽油烟机
D.洗衣机

答案： B