电功与电热

第24讲电功与电热1．探究：电流通过导体产生的热量与哪些因素有关(1)实验电路：如图24－1所示。图24－1(2)探究方法：控制变量法、转换法(通过观察温度计示数升高多少显示产生热量的多少)。第24讲┃电功与电热┃考点自主梳理与热身反馈┃考点74焦耳定律第24讲┃电功与电热(3)实验设计：①探究“电流、通电时间相同，电热与电阻的关系”时，应将阻值不同的两电阻________联；②探究“电阻、通电时间相同，电热与电流的关系”时，可将相同阻值的两电阻分别放在并联电路的干路和支路上，也可在串联电路中加滑动变阻器。(4)实验结论：电流通过导体产生的热量与________、________、____________有关。2．焦耳定律表达式：__________________。串电阻电流通电时间Q＝I2Rt第24讲┃电功与电热考点75纯电阻电路与非纯电阻电路中的电功和电热1．纯电阻电路与非纯电阻电路的概念(1)纯电阻电路：电能全部转化为内能的电路。如含有电炉的电路，也称为“电热类”电路。(2)非纯电阻电路：电能只有一部分转化为内能的电路，如含有电动机的电路，也称为“电功类”电路。第24讲┃电功与电热2．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较第24讲┃电功与电热考点76电热器“多挡”功率问题1．理解“高挡”与“低挡”电热器的电压不变，电路中的两根电阻丝(或多根)组合，可以有多个电阻值，这样就出现了多挡功率问题：根据公式P＝U2R可知，电压一定时，电功率与电阻成反比，故高温挡时总电阻最______(一般电阻丝______联)；低温挡时总电阻最______(一般电阻丝______联)。小并大串第24讲┃电功与电热2．多挡电热器常见电路设计图24－2第24讲┃电功与电热1．历史上最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系的物理学家是()A．安培B．伏特C．奥斯特D．焦耳2．下列用电器中，利用电流热效应工作的是()A．电脑B．电热杯C．电视机D．电风扇DB第24讲┃电功与电热3．【2012·宿迁】某电饭锅内有R0＝44Ω、R＝2156Ω的两根电热丝，将它接入电路，如图24－3所示。当S分别置于“1”挡和“2”挡时，________挡是保温状态；当S接“2”挡时，电路中的电流大小是________A，通电100s电路产生的热量是____________J。图24－3“1”51.1×105第24讲┃电功与电热4．如图24－4所示是“探究电流产生的热量与电阻关系”的实验装置，已知R甲＞R乙，其余条件均相同。将两电阻丝串联接入电路是为了控制通过两电阻丝的________及通电时间相同；实验发现，甲瓶温度计示数升高快，表明该实验条件下，导体的电阻越大，电流产生的热量越______。图24－4电流多┃考向互动探究与方法归纳┃第24讲┃电功与电热例题如图24－5所示电路，电动机M的线圈电阻为0.5Ω。当S断开时，电流表的示数为1A；当S闭合时，电流表的示数为3A。问：图24－5(1)电阻R为多大？【答案】10Ω【解析】(1)当S断开时，只有R连入电路中，则R＝UIR＝10V1A＝10Ω。第24讲┃电功与电热(2)电动机的机械功率为多大？【答案】18W【解析】由电路图知，电动机与电阻R并联，则通过电动机的电流为I动＝I总－IR＝3A－1A＝2A，电动机将电能转化为内能和机械能，因此P机械＝P电－P热＝UI－I2r＝10V×2A－(2A)2×0.5Ω＝18W。第24讲┃电功与电热(3)电动机工作2min，电动机线圈产生了多少热量？【答案】240J【解析】由焦耳定律可得电动机线圈产生的热量为Q＝I2rt＝(2A)2×0.5Ω×2×60s＝240J。第24讲┃电功与电热电动机属于非纯电阻电器，它将电能转化为内能和机械能。计算电动机消耗的电能、产生的内能和机械能的公式是不同的。电动机总功率包括电动机的发热功率和机械功率，可利用公式P＝UI计算出电动机的总功率，再利用公式P＝I2R计算出电动机的发热功率，两者相减便可以计算出电动机的机械功率。第24讲┃电功与电热一、选择题1．在如图24－6所示的电器中，属于利用电流热效应工作的是()图24－6┃考题自主训练与名师预测┃C第24讲┃电功与电热2．电烙铁通电一段时间后变得很烫，而连接电烙铁的导线却没有明显发热，这主要是因为()A．导线的绝缘皮隔热B．导线散热比电烙铁快C．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流D．导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻第24讲┃电功与电热D3．【2012·陕西】在超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就。关于超导状态下的超导体，下列说法中错误的是()A．超导体的电阻为零B．使用超导体制成的导线，将降低远距离输电线中的电能损耗C．超导体适合制作滑动变阻器中的电阻丝D．超导体适合制作电动机的线圈第24讲┃电功与电热C4．关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是()A．根据Q＝I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多B．根据Q＝U2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少C．根据Q＝UIt可知，相同时间内产生的热量与电阻无关D．根据Q＝I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多第24讲┃电功与电热D5．电流热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害。下列情况中，不属于防止电热危害的是()A．电视机的后盖有许多孔B．电脑机箱内有小风扇C．电动机外壳有许多散热片D．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次第24讲┃电功与电热D6．如图24－7所示的实验装置中，三个相同的烧瓶A、B、C内都盛有质量和初温均相等的液体，其中A、B烧瓶中装的是水，C烧瓶中装的是煤油，A、B、C瓶中电阻丝的阻值分别为RA、RB、RC，且RA＝RC＞RB。当闭合开关S，通电一段时间后(三个烧瓶中的液体均未沸腾)，A、B、C瓶中温度计示数分别为TA、TB、TC，对三个温度计示数的判断，下列说法正确的是(c水＞c煤油)()图24－7A．TA＝TB＜TCB．TA＝TC＞TBC．TC＞TA＞TBD．TA＞TB＞TC第24讲┃电功与电热C7．电炉丝断了，去掉15后，仍然接在原来的电源两端，则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为()A．5∶4B．1∶5C．5∶1D．4∶5第24讲┃电功与电热A二、填空题8．【2013·成都】电饭煲、电水壶和电熨斗分别标有“220V1000W”“220V1800W”和“220V500W”的字样，它们各自正常工作相同时间，__________(选填“电饭煲”“电水壶”或“电熨斗”)产生的热量最多。标有“220V1000W”字样的电饭煲正常工作0.2h，电流所做的功为________kW·h。9．据报道：近几年有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良造成的，教训十分深刻。线路连接处接触不良引起火灾的原因是：当线路连接处接触不良时，该处的电阻将________，在该接触处就会产生局部过热升温，接触第24讲┃电功与电热电水壶0.2变大处的电阻又随温度的升高而________，从而形成电热的逐渐累积和恶性循环，以致引发火灾。10．两个定值电阻R1和R2，已知R1＝3R2。若它们串联在电路中，保持电源电压不变，则R1和R2两端的电压之比是________；在相同时间内，电流通过R1和R2产生的热量之比是________。11．学校新买的饮水机的电路原理图如图24－8所示，铭牌如下表所示，S是手动开关，S1是温控开关。当S闭合后，热水箱内的水温低于60℃时S1就自动闭合，水温高于90℃时S1就自动断开，因此这台饮水机有“加热”和“保温”两挡功率。在“加热”时，流过电阻R2的电流为第24讲┃电功与电热增大3∶13∶1第24讲┃电功与电热________A，R1的电阻值为________Ω。图24－844W保温功率484W加热功率220V额定电压1L热水箱水量20L水桶容积0.2110第24讲┃电功与电热12．一台额定电压为12V的小型电动机正常工作时，测得通过电动机的电流是0.5A，工作10min，电流做功为_____J。在这10min内，该电动机线圈产生的热量是360J，则电动机线圈的电阻是________Ω。13．一个由半导体材料制成的加热器，通电后，加热器发热的同时，也在向外散热，图24－9为发热功率P发热和散热功率P散热与温度t之间的关系图象。由图可知，当温度为________℃时，散热功率等于发热功率；当温度稍高于该温度时，P发热________P散热(选填“”或“”)，此时加热器的工作电阻值将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。图24－936002.460＜变大第24讲┃电功与电热三、实验探究题14．如图24－10所示是“探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系”的实验装置。图24－10(1)实验中通过观察____________________来比较电流产生的热量的多少。温度计的示数变化第24讲┃电功与电热(2)为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲、乙两瓶中要装入________相等、初温相同的同种液体。(3)为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，这是因为煤油的比热容________(选填“大于”“等于”或“小于”)水的比热容。(4)实验结论是：在电流、通电时间相同时，__________，产生的热量越多。质量小于电阻越大第24讲┃电功与电热四、计算题15．【2013·呼和浩特】如图24－11所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能转化成内能。已知线圈电阻为1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈的电流为2A，物体的质量为540g，且物体以10m/s的速度匀速上升。不计绳的重力和一切摩擦，物体上升20s的过程中，求：(g取10N/kg)图24－11第24讲┃电功与电热(1)电压表示数。(2)电流通过线圈产生的热量。(3)提升物体所做的有用功。(4)电动机的工作效率。【答案】30V【答案】120J【答案】1080J【答案】90%1．假设导体没有电阻，当用电器通电时，下列说法正确的是()A．白炽灯仍然能发光B．电动机仍然能转动C．电饭锅仍然能煮饭D．电熨斗仍然能熨衣服B第24讲┃电功与电热2．如图24－12所示是“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，两电阻的阻值分别为R和2R。闭合开关后，通过它们的________相同；若两瓶中盛有质量、初温均相同的同种液体，经过相同时间后，________(选填“左”或“右”)瓶里液体的温度更高。图24－12右第24讲┃电功与电热电流人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。