《2025年新课程实践与探究丛书九年级物理全一册人教版》

1. 电热 $ Q $ 与电能 $ W $ 的关系
(1)纯电阻电路：$ Q = W = $______ $ = I^{2}Rt = \frac{U^{2}}{R}t = $______,因为纯电阻将电能全部转化为热能,所以产生的电热与消耗的电能相等。
(2)非纯电阻电路：$ Q $______ $ W $,非纯电阻只有部分电能转化为热能,所以电热小于用电器消耗的电能。$ W_{电} = W_{机} + Q $。

答案：
(1)UI$t$ $Pt$
(2)$＜$

2. 电热 $ Q $ 与电阻 $ R $ 的关系
(1)由公式 $ Q = I^{2}Rt $ 知：当电流和通电时间一定时,电热与导体的电阻成______。$ R_{1}、R_{2} $ 串联时：电热与电阻成正比。$\frac{Q_{1}}{Q_{2}} = \frac{R_{1}}{R_{2}}$
(2)对于纯电阻,由公式 $ Q = \frac{U^{2}}{R}t $ 知：如果加在导体两端的电压和通电时间一定,则电热与电阻成反比。注意：仅对纯电阻适用。$ R_{1}、R_{2} $ 并联时：电热与电阻成______。$\frac{Q_{1}}{Q_{2}} = \frac{R_{2}}{R_{1}}$

答案：
(1)正比
(2)反比

3. 多挡位电热器的功率
对于家用电热器,在不同挡位时的总电压($ 220V $)是不变的。根据 $ P = \frac{U^{2}}{R} $ 可知,$ R_{总} $ 越小,$ P_{总} $ 越大,挡位越______。因此,判断电路中总电阻的大小是解题的关键。

答案： 高

4. 非纯电阻电器：电动机有关计算
(1)$ W_{电} = Q + W_{机} (UIt = I^{2}Rt + W_{机}) $
(2)发热功率：$ P_{热} = I^{2}R_{线} $ $ P_{电} $(即 $ P_{输入} $)$ = P_{热} $(即 $ P_{损} $)$ + P_{机} $
(3)$ \eta = \frac{P_{机}}{P_{电}} $ $ \eta = \frac{W_{机}}{W_{电}} $ ($ W_{机} = UIt - I^{2}Rt $)
(4)电能输送：远距离一般采用高压输电,$ P_{损} = I^{2}R_{线} $
(5)$ I = \frac{U}{R} $ 及变形公式都不可以使用,只有电动机被卡住不工作时,才能用 $ R = \frac{U}{I} $ 计算电阻。
(6)超导体适合用作______或______。

答案：
(6)电动机内部线圈 输电导线

例 1
(2024·长沙)小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服,内部电路图简化为如图所示。电源两端电压恒为 $ 6V $,电热丝 $ R_{1}、R_{2} $ 的阻值恒定,$ R_{1} = 4\Omega $。
(1)只闭合开关 $ S_{1} $ 时,通过 $ R_{1} $ 的电流是多少？

(2)只闭合开关 $ S_{1} $ 时,$ R_{1} $ 的电功率是多少？
(3)电源两端电压为 $ 6V $ 时,“速热”挡的电功率为 $ 36W $。若更换成电压为 $ 5V $ 的电源,则使用“速热”挡通电 $ 10s $ 产生的热量是多少？

答案：
(1)只闭合开关$S_{1}$时,电路为$R_{1}$的简单电路,通过$R_{1}$的电流:$I_{1}=\frac{U}{R_{1}}=\frac{6\ V}{4\ \Omega}=1.5\ A$。
(2)只闭合开关$S_{1}$时,电路为$R_{1}$的简单电路,$R_{1}$的电功率:$P_{1}=\frac{U^{2}}{R_{1}}=\frac{(6\ V)^{2}}{4\ \Omega}=9\ W$。
(3)只闭合开关$S_{1}$时,电路为$R_{1}$的简单电路,两开关都闭合时,两电阻并联,由$P=\frac{U^{2}}{R}$可知,此时功率最大,为“速热”挡,已知电源两端电压为6 V时,由$P=UI$可得,干路中的电流:$I=\frac{P}{U}=\frac{36\ W}{6\ V}=6\ A$,通过$I_{2}$的电流:$I_{2}=I-I_{1}=6\ V-1.5\ A=4.5\ A$,$R_{2}$的阻值:$R_{2}=\frac{U}{I_{2}}=\frac{6\ V}{4.5\ A}=\frac{4}{3}\ \Omega$;若更换成电压为5 V的电源,此时电路中的电流:$I=\frac{U'}{R_{1}}+\frac{U'}{R_{2}}=\frac{5\ V}{4\ \Omega}+\frac{5\ V}{\frac{4}{3}\ \Omega}=5\ A$,使用“速热”挡通电10 s产生的热量:$Q=W=U'I't=5\ V×5\ A×10\ s=250\ J$。