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第四节 电与热27知识点一电流的热效应 （1）定义：电流通过导体时，电能转化为热能的现象。如：电流流过灯丝时，灯泡发光 发热；点褥子通电后会发热（2）电热器：将电能转化为热能进行加热的用电器，电热器也被称为纯电阻。 、原理：电热器就是根据电流的热效应制成的。 、组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大，熔点高的电热 丝绕在绝缘材料上做成的，而连接电路的导线则是和电热丝串联的。 、常见的电热器：白炽灯泡、电热水壶、电暖气片、电热毯等。通常电热器消耗 的功率都比较大。注意：、白炽灯泡的能量转化的过程是电流通过灯丝，电能转化为热能；灯丝发热达到很高的温度后开始发光，热能转化为光能。所以白炽灯泡属于电热器，也适用于电热器所有的公式。有些用电器，如：电风扇、电冰箱、电视机等，在工作时，电能主要转化成热之外的其他形式的能，即消耗的电能中，只有很少一部分转化成了热。、电热器消耗多少电能，就会完全转化多少热能。 知识点二、电流通过导体时产生热的多少与那些因素有关（1）提出问题：电流通过导体产生的热与哪些因素有关呢？（2）学生猜想：可结合生活经验，并说明简单的理由（3）设计实验：出示实验装置，思考采用什么方法和如何利用实验仪器来进行实验。注意控制变量法的使用：控制t、I相同，研究电阻与热效应的关系控制t、R相同，研究电流与热效应的关系控制I、R相同，研究时间与热效应的关系（4）步骤、甲、乙两个烧瓶中盛有等量的煤油（温度计测量煤油的温度），两瓶煤油中都浸泡着 一段电阻丝，且甲中的金属丝的电阻R较小，乙中金属丝的电阻R比较大，甲乙两个电阻丝串联在电源上，然后在瓶子中分别插两只温度计，（温度计测量煤油的温度）。按照下图连接好电路。、检查电路连接无误后，通电一定时间，记录两瓶中煤油温度的变化。，若B瓶中煤油 温度变化量大，说明了电流相同、通电时间想同时，导体的电阻越大，产生的热量多。 、在通电时间相同的情况下，只把甲瓶接入电路，调节滑动变阻器，增大电路电流，记录甲瓶中煤油的温度变化。 、保持电流大小不变，再延长甲瓶电阻丝的通电时间，记录煤油的温度变化。实验序号电流A电阻通电时间min煤油温度的变化11.0R甲（电阻较大）31121.0R乙（电阻较小）3732.0R甲34442.0R甲688记录数据分析论证：（1）比较实验1和2可知，当电流相等、通电时间相同时，电阻越大，电流产生 的热量越多；（2）比较实验1和3可知，当电阻相等、通电时间相同时，电流越大，电流产生的 热量就越多；（3）比较实验3和4可知，在导体电阻相同、电流相同时，通电时间越长，电 流产生的热量就越多。实验结论：电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关。导体电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，产生的热量也越多。注意：两灯丝串联，这样做的目的是使通过它们的电流相等。实验中采用了控制变量法实验中将电阻丝放热多少的问题，转换为煤油温度变化量大小的问题，这种研究方法叫做转换法。知识点三、焦耳定律1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比， 跟通电时间成正比。2.公式：QI2Rt3.单位：Q焦，I安，R欧，t秒注意：焦耳定律公式是由实验总结出来，只要有电流通过导体，都可以用它来计算 所产生的热量。在纯电阻电路中，消耗的电能等于电热，即W=Q。实际生活中的用电器就是电热器。电热的计算公式 WQ所以QWPtUItI2Rt 对于非纯电阻电路中，电能只有一部分用来产生热量，则只可用焦耳定律来计算4.焦耳定律的应用串并联电路中的焦耳定律分配 串联： 并联：公式中量的变化知识点四、电热的利用和防止 电热既有积极的一面，又有有害的一面 （1）电热的利用 电热器是利用电流的热效应工作的。 如：电热水器、电饭锅、电熨斗等都是利用电能 转化为热来工作的，都是利用电热为人类服务的。 （2）电热的防止很多情况下，电热是一种浪费甚至会造成危害。很多用电器在工作的时候都会产生电热，使导线温度升高，加快绝缘材料的老化，造成短路烧毁用电器，这就需要散热。很多用电器都采用设置散热孔、散热片、或者在发热体部分装置风扇等方式散热。规律总结:本节的主要考点有探究电流通过导体时产热的多少跟什么因素有关，利用Q=I2Rt进行热量计算，电热的利用和防止等。出题形式主要有填空、选择、计算以及实验。巩固练习一、选择题1.（2008北京）下列四种电器中，利用电流热效应工作的是（ ）A洗衣机 B.录音机 C.电视机 D.电饭锅2.（2008龙岩）一抽水机的配套电动机，它的线圈电阻是3，在额定电压下工作电流是10A，则1s内电流通过线圈产生的热量是（ ）A. 16100J B. 300J C. 90J D.30J3（2008兰州）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4（2008天水）下列说法中正确的是 （ ）A通过导体的电流为零，导体的电阻也为零 B导体的电阻由加在它两端的电压和通过它的电流的大小决定 C通过导体的电流越大，产生的热量越多 D通过导体的电流和通电时间一定时，导体电阻越大产生的热量越多5（2008贵阳）用电器是将电能转化为其他形式能的器件，在下列用电器中利用电能转化为机械能的是 （ ）A电饭锅电灯泡电风扇电视机6. （2008海南）将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入220V的电路中，通电时间相同，电流通过它们产生的热量最多的是 （ ）A电烙铁 B电视机 C电风扇 D一样多7(2008宁夏)下列用电器正常工作时，要防止电流热效应的是（ ）A电灯 B电视机 C电饭锅 D电熨斗8（2009绵阳）我们知道，电炉通电后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热。其原因是 （ ） A导线的电阻小 B电炉丝的电阻小C通过导线的电流大 D通过电炉丝的电流大二、填空题1（2008连云港）如图是 “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；（2）采用这种连接方式的目的是 。2（2008宁德）如图所示，电源电压为6V，R1阻值为10，R2阻值为20，R1与R2的连接方式为_联（选填“串”或“并”）。闭合开关，电流表的示数为_A，通电10s电阻R1产生的热量为_J。3（2008梅州）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。4（2008年长沙市）如图所示电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为20，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A2的示数为0.1A，则电阻R2_；通电10s，电阻R1产生的热量为_J。5(2010重庆)某品牌快速电热水壶，其铭牌上标有“220V 1500W”。在标准大气压下，将质量为1.5kg，温度为40的水烧开，水需要吸收的热量是 J。若不计热损失，电热水壶正常工作时烧开这壶水的时间是 s。 （水的比热容为4.2103J/（kg.）6（2010北京）一根阻值为50的电阻丝，通电100s，通过的电流为0.1A，则电流通过电阻丝产生的热量为 J。7（2010哈尔滨）标有“220V 1000W的电水壶内装有2kg的水，正常工作10min，使水温度升高了50，水吸收的热量是 J，此过程中电水壶的能量转化效率是 。8（2010长沙）小宇和小刚想利用如图所示的装置来探究“导体产生的热量与其电阻大小的关系“。两只相同的烧瓶中装有适量的煤油。烧瓶A中浸泡着一段铜丝，电阻较小：烧瓶B中浸泡着一段镍铬合金丝，电阻较大，温度计显示煤油的温度。为保证实验科学合理，两个烧瓶中所装煤油的质量应该_。实验中，小宇和小刚发现B烧瓶中温度计的示数升高得快，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量_。9（2010梅州）如图所示，是电热水器原理的简易示意图，通过开关S可以使热水器处于加热或保温状态。闭合开关时，热水器处于 状态。在热水器的蓄水桶中装水至最高水位后，桶中水的质量为10kg，则把这些水由28加热到98时需吸收热量J，相当于完全燃烧 kg焦碳放出的热量。已知水的比热容为4.210 3 J/(kg)，焦碳的热值为3.010 7 J/kg10（2010柳州）图示为一可保温电热水壶的电路示意图，烧水时，开关S2处于_状态。若电热水壶烧水时消耗的功率为1000 W，则电阻R=_。如果保温状态下电热水壶消耗的功率是烧水时的，则R2消耗的功率为_W。11（2010铜仁）如图所示，R1=10，R2=20，当开关闭合，电流在相同时间内通过电阻R 1与R2上产生的热量之比为 ，某同学想测R1和R2两端的电压，电路连接好后，测出了R1两端的电压，继续测R2两端电压时没有动接在电压表上的连线，而是断开A点后，以CD为轴线，沿水平方向转180度到如图虚线位置，连接后闭合开关，则电压表盘上会观察到： 。三、解答题1（2008无锡）小明和小红想利用如图所示的装置探究“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B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。2.（2008扬州）在“探究影响电流热效应的因素”活动中,海洋同学为了研究通电导体电阻的大小对产生热量多少的影响,设计的正确方案是:选择两个阻值 (相等/不等)的电阻丝，控制通过两个电阻丝的电流 （相等/不等），通电时间相等，比较产生热量多少。于是他找来两段材料、粗细相同，长短不同的电阻丝分别绕制成两个外形相同，长度不同的电阻圈串联在电路中，同时将火材棒分别插入两个电阻圈中，如图所示，他想通过火材被点燃的先后来比较产生热量多少。当电路接通后，他发现两根火材几乎同时被点燃，于是得到电阻大小对产生热量多少没有影响的结论。你根据掌握的知识，判断他的结论是 （正确/错误）的，请分析他实验时火材被同时点燃的主要原因是 。5（2008安徽）电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为50A。问：（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少？（2）已知电流通过导体产生的热量QI2Rt（其中I、R和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是0.4，则线圈每分钟产生多少热量？（3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少？6（2008龙岩）如图所示，电源电压恒定不变，R1=6，R2=12，滑动变阻器R3的最大阻值为20，电流表量程为0-0.6A,电压表量程为0-3V。求：闭合S1、S2时电路的总电阻是多少？断开S1、闭合S2，10S内电流通过R1产生的热量为60J，电源电压U=？断开S1、S2，要使电路处于安全工作状态，变阻器R3的取值范围多大？8（2008兰州）如图，R1=400，R3的变阻范围是020，电源电压U保持12V不变。（1）当K断开、滑片P滑到B点时,电路消耗的总功率是1.2W，求R2的阻值；（2）当K闭合、滑片P滑到A点时,求电路中每分钟释放的总热量。9（2008大连）在“比较两种液体比热容的大小”实验中，提供的装有液体、发热电阻丝和温度计的烧瓶（各烧瓶完全相同；各烧瓶中的液体种类不同、质量相同；各烧瓶中发热电阻丝完全相同）若干，其他器材任选。（1）小明选用的两个烧瓶中分别装有A、B两种液体，选用其他器材及实物连接图如图所示。给A、B两种液体加热时，小明“先闭合S1和S2，后闭合S3，一段时间后，断开S2。”这样操作可保证加热时间_，其目的是使两种液体_。通过观察，发现A液体中温度计示数的变化量大，则_液体比热容大。（2）小明将装有A液体的烧瓶换成装有C液体的烧瓶将装有B液体的烧瓶换成装有D液体的烧瓶，其他器材及实物连接关系不变，又做了一次实验。他“先闭合S1和S2后闭合S3，发现C液体温度升高得快，一段时间后，断开S1，同时记下C液体中温度计示数的变化量t，又过了一段时间，当D液体中温度计示数的变化量也等于t时，断开S1。”因为_液体加热时间短，所以_液体比热容小。10（2008长春）家用电熨斗的铭牌上标有“220V 880W”的字样。求：（1）电熨斗正常工作时的电流。（2）电熨斗正常工作1min产生的热量。11（2008乌鲁木齐）如图所示电路，电阻R110，若断开S2、闭合S1，电流表的示数I10.30A；若闭合S1、S2，电流表的示数I20.50A。求（1）电源两端的电压；（2）电阻R2的阻值；（3）电阻R2通电1min产生的热量。12（2010福州）小波班上有一台饮水机，它的铭牌如右表，工作电路如图所示，S0是温控开关，可以自动控制饮水机的加热或保温状态。问： （1）将1.5kg的水从20加热到90，水吸收的热量是多少? c水=4.2103J（kg） （2）饮水机在加热状态下正常工作15min，消耗的电能是多少? （3）若在保温状态下，饮水机消耗的功率是44W，则R2的阻值热水箱容量1.5L额定电压220V加热功率550W是多少?13.（2010龙岩）用如图所示的装置探究“电流做功与电压的大小之间的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段材料、横截面积均相同的电阻丝，瓶中温度计显示煤油的温度。(1)实验中电流做功的多少是根据煤油 变化的大小来判断的，为比较两电阻做功的多少，两瓶煤油的质量应 。(2)“水比较容易获得，为什么不用水代替煤油?”对此合理的解释是 。（填字母）A.煤油有颜色便于观察 B.煤油密度较小C.煤油比热容较小 (3)两瓶中电阻 联使得通过它们的电流和通电时间相等，甲瓶中的电阻丝较长，电阻较 ，电压较高。 (4) 实验发现，甲瓶温度升高较多。表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体两端的电压越高，电流做功越 。14（2010梅州）如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m=50kg，电源电压U=110V保持不变，电动机线圈的电阻R=4，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=5A（g=10Nkg）。求：（1）电源的输出功率；（2）电动机线圈电阻R的发热功率；（3）试从能量转化和守恒的角度，求重物上升的速度大小。15（2010铜仁）某电暖器，名牌上标有“220V、400W”简化电路如图所示，调温器坏后，想去掉调温器通过增加一只开关和一只电阻R2把它改装成R1的发热功率可以高低两档转换，并要求：高档发热功率为400W，低档时通过R1的电流值为高档时的四分之一，请你设计出这个方案，要求：(1)在虚线框内画出符合要求的电路图；来源:学.科.网Z.X.X.K(2)计算满足要求的电阻R2的阻值。课后作业一、填空1电流做功的过程，就是电能 的过程，电流做多少功，就有多少电能 。2“PZ220 40”的灯泡接在220伏的电路上工作 小时消耗1度电，改接在110伏的电路是，功率为 瓦，额定功率为 瓦。3甲灯标有“220V 40W”，乙灯标有“110V 40W”，将它们分别接在电路中，都能正常发光，则甲、乙两灯实际功率之比为 ，甲、乙两灯通过的电流之比为 ，甲灯的电阻是欧，甲、乙两灯的电阻之比为 。4电热器是利用电流的 制成的加热设备，它的发热体是由 、 的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。5我国大亚湾核电站一号机组的发电功率为。若这个机组连续工作一天，输出的电能为 。6把标有“6V ，3W”和“6V ，6W”的两盏电灯串联后接入电路中，如果让其中一盏灯正常发光，另一盏灯的实际功率不超过额定功率，则该电路两端的电压应为 V，两灯消耗的实际总功率为 W。7如图所示电路，电源电压不变，。当闭合、断开时，电