广东省惠州市惠东县港口中学九年级物理下册 17.3 探究电流热效应跟电阻的关系学案 沪粤版.doc

173 探究电流热效应跟电阻的关系情景引入： 小明冬天取暖时发现：电暖器的电热丝热得发红，而与电热丝相连的导线却不怎么热，这是什么原因呢？教材研究：问题1-什么是电流的热效应？在实际生活中我们发现：电流通过导体时，导体会发热，这个现象叫做电流的 效应。电流的热效应的应用很广泛，如家庭中的 、 、 、 等都是利用电流的热效应的电器。问题2-探究电流的热效应与电阻的关系（1）请同学们看教材图17-9（a），该同学设计的实验用两个阻值不同的电阻串联，其目的是控制通过两只电阻的 相等，进而比较它们的发热现象。通过精确的实验表明：在电流一定时，导体产生的热量跟导体的电阻成 ；在电压一定时，导体产生的热量跟导体的电阻成 。（2）对电流的热效应跟电阻的关系，我们可以利用欧姆定律i=ur和公式p=ui来进行推导，（a）将欧姆定律i=ur变形为u=ir，代入p=ui可得出：p= ，可见当电流相同时，导体的发热功率与导体电阻成 ，那么，当电流相等时，在一定时间内，导体产生的热量跟电阻成 。（b）将欧姆定律i=ur代入p=ui可得出：p= ，可见当电压相同时，导体的发热功率与导体电阻成 ，那么，当电压相等时，在一定时间内，导体产生的热量跟电阻成 。通过上面的分析可知，我们不能简单地说电功率与电阻成正比或是成反比，应注意条件。典例分析：例1功率相同的下列四种用电器，分别接入家庭电路中，在相同时间内，通过它们的电流产生的热量最多的是 （ ）a电烙铁 b.电风扇 c.电视机 d.洗衣机解析 题中给出的四个用电器只有电烙铁是”纯电阻性”的用电器,当电流通过时,消耗的电能全部转化为内能,其他三个用电器当有电流通过时,消耗的电能大部分转化为机械能、磁场能等其他形式的能，只有一部分电能转化为内能，所以通过它们的电流产生的热量最多的是电烙铁。答案 a 例2 科技小组的同学用一段1100的电阻丝，制作了一只电烙铁，当把它接在220v的电源上时，通过的电流是多少？它的发热功率是多少？解析 本题考查欧姆定律和公式p=i2r的应用。已知电阻和电压，可利用欧姆定律求出电流，进而利用公式p=i2r计算发热的功率。答案 通过电烙铁的电流为： i=ur=220v1100=0.2a 电烙铁的发热功率为： p=i2r=（0.2a）2 1100=44w例3电炉接在家庭电路中，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么热。（1）请你根据这一现象提出一个需要探究的物理问题：_?（2）如图17-3-1是某同学进行实验探究的部分电路，a、b烧瓶中装有质量相等、初温相同的煤油，金属丝电阻分别为ra、rb，rarb。通电一段 17-3-1时间后，发现b烧瓶中温度计的示数大些。此现象说明：在_和_相同时，_越大，电流产生的热量越多。解析：本题考查了学生是否具有初步 的信息收集和信息处理能力。小明所设计的实验采用了控制变量的研究方法。让电阻串联，使通过电阻的电流和通电时间相同，得出产生的热量与电阻成正比。答案：电流通过导体产生的热量与导体的电阻有什么关系 通过导体的电流 通电时间 导体的电阻例4今年四月，美国科学杂志发表“新超导体将中国物理学家推到最前沿”的评述。这表明，在新超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就。假如人们已研制出常温下的超导体，则可以用它制作 （ ） a家用保险丝 b白炽灯泡的灯丝 c电炉的电阻丝 d远距离输电导线解析：本题是新超导材料与电热知识的应用。主要应从超导体电阻为零着手思考，由焦耳定律（q= i2rt）可知，超导体不会产生热。答案：d达标训练：1在炎热的夏天，电视机连续使用较长时间后，要停一会，但如果长期停止使用，隔一段时间要通电一次，这是因为 在起作用，前者是为了 ，后者是为了 。2.有一根阻值为8的电阻丝,接在电压为4v的电源上则该电阻的功率为 w,1min电流做 j的功，电流共产生 j的热量。3一只灯泡接在照明电路中，通过灯丝的电流强度是100ma，通电20min的过程中，有焦耳的电能转化成了热能和光能。4把两个电阻r1、r2串联在电路中，r1=6，r2=9，在相同通电时间内，通过r1、r2的电流之比为 ，电流通过r1、r2产生的热量之比为 。5家庭电路使用的电炉，电炉丝与导线是串联的，当电炉丝发热发红时，连接导线却不热，这是因为 （ ）a通过电炉丝的电流比通过连接导线的电流大b通过电炉丝的电流比通过连接导线的电流小c电炉丝两端电压比连接导线两端电压小d电炉丝的电阻比连接导线的电阻大6一台“220v 60w”的电扇、一只“220v 60w”的白炽灯、一只“220v 60w”的电热器同时接在220v的电压下，相同时间内产生的热量 （ ）a电扇最多 b.白炽灯最多 c.电热器最多 d.它们一样多7有三根电阻丝，接在电压恒定不变的电源上，产生的热量全部用来烧水，要使用同一壶水在最短的时间内烧开，那么这三根电阻丝应是( )a三根串联 b三根并联 c两根串联起来，再跟第三根并联d两根并联起来，再跟第三根串联 8.如图17-3-2所示电路,当s闭合时,电路中消耗的电能将 17-3-2a.减小 b.增大 c.不变 d.无法确定 9如图17-3-3是 “探究电流通过导体产生的热量与导体电 阻间关系”的实验装置，两阻值分别为r和2r的 电阻丝浸在相同质量和初温的煤油中，每一烧瓶 里各插入一温度计。请回答下列问题： （1）合上开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过 反映出来的； 17-3-3（2）采用这种连接方式的目的是 。 10小明和小红想利用如图17-3-4所示的装置探究“导体产生的 热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶a中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶b中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。温度计显示煤油的温度。 (1)这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该 。(2)小红问小明“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油”。对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是( )a因为煤油有颜色便于观察 17-3-4b因为煤油有比较大的热值 c因为煤油有比较小的密度 d因为煤油有比较小的比热容 (3)实验中，小明和小红发现b烧瓶中温度计的示数升高的快。这表明:在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越 ，产生的热量越多。 11小明看到研究焦耳定律的实验装置后，将它改装成了如图17-3-5所示的一种测量未知液体比热容的装置。测量时，分别往甲乙两瓶中装入水和待测液体，闭合开关一段时间后，再分别用 17-3-5温度计测出这段时间内水和待测液体升高的温度t水和t，在不计热损失的情况下，就可以求得待测液体的比热容c=t水水t。 （1）为了使这一段时间内水和待测液体吸收的热量相等，小明设计的电路中必须满足的条件是_。 （2）为了得出待测液体的比热容表达式“c=t水水t。”，小明的测量方案中至少还需要的一种测量仪器是 _，目的是_。（3）闭合开关后，要使水和待测液体的温度升高得更快，滑动变阻器的滑片应向_滑动。 12.一种家用电熨斗的规格为“220v 1100w”,在额定电压下,这种电熨斗工作时的电流是多少?工作1min产生的热量是多少?13.如图17-3-6是一条电热毯电路的示意图,r0是发热电阻丝,r是串联在电路中的电阻,s是控温开关,电热毯标牌上标有”220v 40w”字样,问(不考虑温度对电阻的影响)； （1）要使电热毯处于低温挡时，开关s应处于什么状态？（2）发热电阻丝r0的阻值是多少？ 17-3-6（3）当电热毯处于低温挡时，电路中的电流为0.1a，则在10s内电阻丝r0产生的热量是多少？中考试题：1小吴同学自制了一个简易的“电热驱蚊器”，它是利用了电流的 效应工作的，发热元件是一个阻值为1.0104的电阻.当发热元件两端的电压为220v时,流过该元件的电流为 ma；通电100s产生的热量为 j。解析： 通过元件的电流i=ur=220v1.0104=0.022v=22 ma通电100s产生的热量q=（u2r） t =（220v）21.0104100s=484j答案 热 22 4842电视机可以用遥控器关机而不用断开电源，这种功能叫做待机功能。功能虽给人们带来了方便，但电视机在待机状态下仍然要消耗电能却鲜为人知。例如，小明家 的一台彩色电视机的待机功率大约是l0w。假如他家每天平均看4 h电视，看完电视后总是用遥控器关机而不断开电源。试计算： (1)小明家因这台电视机待机一年（按365天计）浪费的电能是多少? (2)如果这些电能全部用来烧水，可以将多少l5的水加热到40?如果小明同学洗一次澡需要50 kg、40的水，这些水可供他洗多少次澡?(3)请你就电视机待机功能的正确使用方法提出建议。解析 求用电器消耗的电能实际就是求电功，可根据公式w=pt来计算；然后根据公式q电=q热=cmt来计算水的质量。电视机待机时仍需要消耗电能，从节约电能和防止电视机发热而对电视机不利等因素考虑，最好不要让电视机处于待机状态。答案 （1）小明家电视机一年的待机时间为：t =（244）h365=7300h一年消耗的电能为：w = pt = 001kw7300h=73kwh （2）电能全部转化为内能为：q =3610673j=2628108j可以将mkg的水加热到规定温度，则 m= = =25029kg 可洗澡：2505.2/5050次（3）由于电视机待机时仍需要消耗电能，所以最好不要让电视机待机，这样既可以节约电能，又可以防止电视机发热而对电视机不利。课堂测评:1由于电流的 效应，当电流通过电阻时会产生热量。一根60的电阻丝接在36v的电源上，通过电阻丝的电流为 a，在10min内产生的热量为 j。2某品牌饮水机加热功率、保温功率分别为950w、40w，如果饮水机一天（按24h计算）有2h处于加热状态，其余时间处于保温状态，则这台饮水机一天共耗电 kw.h。3.家庭电路中正在使用的两只灯泡,若甲灯比乙灯亮,则 ( )a.甲灯灯丝电阻一定比乙灯的大b.甲灯两端的电压一定比乙灯的大c.通过甲灯的电流一定比乙灯的小d.甲灯的实际功率一定比乙灯的大4.有两个电阻r1和r2,已知r1r2,在电路两端电压不变的情况下,在相同时间内,电流所做电功最多的连接方式是 ( )a.把r1和r2串联在电路中 b.把r1和r2并联在电路中 c.把r1单独接在电路中 d.把r2单独接在电路中5.关于电热,下列说法正确的是 ( )a.电热是有害的b.电热器的发热体是用熔点高,电阻大的电阻丝制成的c.电磁炉、电风扇、电熨斗都是电热器d电能转化为热能时的功率跟导体的电阻成正比6电热炉内有两个阻值分别为r1=60和r2=120的发热电阻，用一个旋转开关可以实行电热炉多挡位工作的要求，将电热炉接入家庭电路中。（1）当电热炉只有发热电阻r1工作时，通过它的电流是多大？（2）若要求电热炉发热功率最大，r1、r2应怎样连接？求出这个最大功率。17.3探究电流热效应跟电阻的关系达标训练答案1. 电流热效应 散热 除湿 2. 2 120 120 3.