江西省2019中考物理一轮专项 第17单元 焦耳定律课件

第17课时焦耳定律1.电流的热效应:电流通过导体时,要转化成内能,我们把这种现象叫电流的热效应。2.焦耳定律内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成,跟导体的电阻成,跟通电时间成,这个规律叫作焦耳定律。3.公式:。适用于所有电路,公式中的电流I的单位要用安培(A),电阻R的单位要用欧姆(Ω),通过的时间t的单位要用秒(s),热量Q的单位为焦耳(J)。考点知识聚焦考点一焦耳定律正比电能Q=I2Rt【注意】各物理量都对应同一段电路或同一个导体,焦耳定律是对电流热效应规律的定量描述。正比正比对于纯电阻电路可推导出Q=I2Rt=UIt=𝑈2𝑅t。纯电阻电路Q=W,非纯电阻电路Q≠W,且WQ。考点知识聚焦考点二电功W与热量Q之间的关系1.电热的利用——电热器(1)原理:电流的热效应。(2)主要部件:发热体和绝缘体;发热体材料特点:电阻率大、熔点高,如电烤箱、电炉、电熨斗等。2.电热的防止如电视机的散热窗,电动机的散热风扇、散热片等。考点知识聚焦考点三电热的利用和防止多挡位电热器的工作原理可用P=𝑈2𝑅来解释。由于家庭电路电压都是220V,所以电路中总电阻越大,功率越小,为低温挡;电路中总电阻越小,功率越大,为高温挡。考点知识聚焦考点四电热器多挡位问题例1[2017·眉山]如图17-1所示是“探究在相同时间内电流通过导体产生的热量与的关系”的实验装置。若电阻丝R甲=5Ω,R乙=10Ω,通过电路中的电流为0.5A,则甲电阻丝在2min内产生的热量是J。图17-1热点考向探究探究一电功电阻150【变式】电饭锅是利用来工作的;一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端,在5min内产生J的热量。热点考向探究电流的热效应6480[解析]电饭锅是利用电流的热效应工作的;通过电阻丝的电流I=𝑈𝑅=36V60Ω=0.6A,则5min内电流在电阻丝上产生的热量Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×5×60s=6480J。例2林红家买了一台电烤箱,发热功率有高温、中温、低温3个挡位,图17-2是其内部简化电路图,电源电压U保持不变,开关S1可分别与触点a、b接触。则当开关S1置于b点、S2断开时,电烤箱处于挡位;当开关S1置于a点、S2闭合时,电烤箱处于挡位;中温挡位电功率的表达式是P中=。图17-2热点考向探究探究二有关电热器的多挡位问题低温[解析]电烤箱的挡位由发热功率决定,发热功率越大,温度越高;根据公式P=𝑈2𝑅可知,电烤箱接入电路电阻越大,电功率越小。当开关S1置于b端、S2断开时,两个电阻串联,总电阻最大,电功率最小,处于低温挡位;当开关S1置于b点、S2闭合时,R2短路,电路中只有电阻R1工作,此时处于中温挡位,则中温挡位电功率的表达式P中=𝑈2𝑅1;当开关S1置于a点、S2闭合时,两个电阻并联时,总电阻最小,电功率最大,处于高温挡位。高温𝑼𝟐𝑹𝟏【变式】如图17-3所示,是一个电热器的原理图,R1、R2为两个发热电阻,且R1=R2,当开关S闭合、S1断开时是(选填“高温”或“低温”)挡,高温挡与低温挡的功率之比是。图17-3热点考向探究低温2:1例3台线圈电阻为0.3Ω的电动机,接在12V的电源上时,通过电动机的电流为0.5A,在2min内电流产生的热量是J,转化成的机械能是J,此电动机的效率为。热点考向探究探究三电热的计算[解析]线圈电阻2min内产生的热量Q=I2Rt=(0.5A)2×0.3Ω×2×60s=9J;电动机2min消耗的电能W=UIt=12V×0.5A×2×60s=720J,电流做的功转化为的机械能W'=W-Q=720J-9J=711J。这台电动机电能转化机械能的效率η=𝑊'𝑊=711J720J=98.75%。971198.75%【变式】一只电炉接在220V的电路上时,用10min可把一壶水烧开,那么接在110V的电路上时,同样把这壶水烧开所需要的时间是()A.10minB.20minC.30minD.40min热点考向探究D热点考向探究实验突破突破探究影响电流热效应的因素【考点归纳】(1)被加热的物质选用空气或煤油的原因:空气受热膨胀明显,煤油比热容小,都能使实验现象明显。(2)选择被加热物质时需要保证物质的种类相同、质量相同、初温相同。(3)转换法的应用:通过U形管中液面高度的变化或温度计示数的变化反映电流通过导体产生热量的多少。(4)控制变量法的应用:①探究电热与电流的关系时,控制电热丝的电阻值与通电时间相同,改变通过两电热丝的电流大小;②探究电热与电阻的关系时,控制通过电热丝的电流与通电时间相同,选择两电阻不同的电热丝;③探究电热与通电时间的关系,控制两电热丝的电阻和通过的电流相同,改变通电时间的长短。(5)多次测量的目的:使实验结论具有普遍性。(6)实验结论:电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比。例小明和小红想利用如图17-4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。两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度。(1)根据法的研究思想,应该使这两个烧瓶中煤油的质量相等。(2)小红问小明:“打开水龙头就可以得到水,干吗不用水代替煤油?”对于这个问题,小明与他的同学给出了下列四种答案,你认为最合理的是。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图17-4热点考向探究D控制变量(3)实验中,小明和小红发现烧瓶B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,产生的热量越多。(4)小红把实验装置做了一些改动:在相同的烧瓶A、B中装满煤油,用细玻璃管代替温度计做实验,当煤油温度上升时,会看到细玻璃管内的液面明显上升,下列实验中也用到这种思想和方法的是。A.将不同的电阻丝分别接到同一电路中,通过比较电流的大小来比较电阻的大小B.将乒乓球靠近发声的音叉,通过乒乓球被弹开显示音叉在振动C.让不同的纸团从相同高度同时下落,通过落地的先后判断运动的快慢D.将小铁屑均匀撒在磁体周围,通过观察铁屑的分布情况来认识磁场的分布情况(5)有许多家用电器是根据焦耳定律设计的,请举两个例子:①;②。热点考向探究电饭锅B大电烙铁实验拓展小静同学也设计了一套实验装置,如图17-5所示,通过这套装置也能探究电热的影响因素。图17-5(6)两个透明容器中密闭了等量的空气,通过观察感知电流通过电阻丝产生的热量的多少。(7)小静用空气而不用水主要是因为。热点考向探究U形管中液面高度的变空气受热膨胀明显,实验效果好(8)按图甲实验发现随着通电时间的延长,玻璃管A、B中的液面均逐渐上升,这表明;用图乙实验探究电流产生的热量跟的关系,通电一段时间(选填“左瓶”或“右瓶”)内的电阻产生的热量多。(9)电炉丝工作时红得发热而与之相连的导线却几乎不热是因为。热点考向探究在电阻和电流不变时,导体通电时间越长,电流通过导体产生的热量越多电流通过电炉丝和导线的电流相同,但电炉丝电阻比导线电阻大,由Q=I2Rt得,电炉丝产生的热量更多左瓶