1、第十六章 第四节科学探究电流的热效应第十六章 电流做功与电功率第四节 科学探究：电流的热效应 生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生，例如：【知识点一】电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。【经典例题】例1 下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ） A微波炉 B电视机 C电暖气 D电冰箱例2 如图1所示的四种家用电器中，利用电流热效应工作的是（）A电风扇 B电视机 C洗衣机 D电熨斗【习题精练】1 在如图2所示的电器中，属于利用电流热效应工作的是（ ）A电脑 B电风扇 C电熨斗 D洗衣机2 如图3所示下列常见电器中不是利用电流热效应工作的是（ ）A电炉
2、B电动机 C电饭煲 D电熨斗【思考】1电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？2电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？【知识点二】电流产生的热量与哪些因素有关【猜想与假设】影响因素：通电时间、电流、电阻【实验方法】控制变量法、转换法【实验步骤】实验1：探究电流产生的热量与通电时间是否有关？时间t/min0123456温度t/25272931333537结论1：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越_，煤油的温度越_，表明电流产生的热量越_。实验2：探究电流产生的热量与电流大小是否有关？时间t/min0123456温度t/25262728293031结论
3、2：对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越_，煤油的温度越_，电流产生的热量越_。实验3：探究电流产生的热量与电阻大小是否有关？时间t/min0123456温度tR1/25272931333537温度tR2/25262728293031结论3：在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越_，煤油的温度越_，电流产生的热量越_。实验结论：电流产生的热量与通电时间，电流的大小和电阻有关。通电时间越长，电流越大，电阻越大，电流产生的热量越多。【经典例题】例1 小明利用如图4所示的装置探究电流产生的热量与哪些因素有关他在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放置一根电阻丝，且 R甲大于R乙，通
4、电一段时间后，甲瓶中的煤油温度上升得比乙高。该现象能够说明电流产生的热量与下列哪个因素有关（）A电荷量 B电流 C电阻 D通电时间例2 如图5所示是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液 面的高度的变化反映密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（ ）A该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系B将左边容器中的电阻丝换成10的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系C通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大D该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少例3 电烙铁通电一段时间后变得很烫，而连接电烙
5、铁的导线却没有明显发热，这是主要是因为（）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【习题精练】1 如图6所示，是探究电流产生热量与哪些因素有关的实验装置，烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，瓶中铜丝和镍铬合金丝的长度、横截面积相同。下列选项正确的是（）A在甲图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系B在乙图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系C在甲图中，闭合开关一段时间后，A瓶中温度计的示数更高D乙图只能用来探究电流产生的热量与电流大小的关系2 如图7所示是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，两个透明容器里都有一
6、段电阻丝。下列说法正确的是（ ）A两个透明容器内的空气是否等量和密封都不影响实验效果B乙图中的实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系C通过比较两个U形管中液面高度的变化来反映空气吸收热量的多少D甲装置图中，通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大3 用如图8所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。（1）实验中通过观察 来比较电流产生的热量的多少；（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 、 的煤油；（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值不能 ；（4）“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
7、有颜色便于观察 B煤油密度较小 C煤油比热容较小（5）实验结论是 ；（6）该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与 的关系。4 在学习“探究影响电流热效应的因素”时，同学们发现用电阻丝对煤油加热时，观察温度计的示数变化的过程非常耗时，为了减少实验的时间，他们提出了如下改进的设想： 设想一：将煤油换成水来做实验； 设想二：通过加热空气来做实验。（1）根据所学知识，他们经过讨论，断定设想一是错误的，你认为他们他们判断的依据是： 。 （2）为了验证设想二，他们设计了下面的实验： 在的锥形瓶中装入 的红墨水，用相同的电阻丝及玻璃管组成如图9A、B的装置，通电后通过玻璃管中液柱的高度来 显示
8、的大小。然后把它们分别接入相同的电路，发现在相同的短时间的内A管中的液柱比B管上升迅速，这说明 传热本领比 好； 在塞橡皮塞时发现有液体进入玻璃管并高出瓶内的液面，这是因为 ，使管内的液柱与瓶内液面相平， 他们用带有针头的注射器通过橡皮塞插入瓶内如图C甲所示，接下来的操作是 ； 同学们用两根电阻丝（R甲R乙）插入相同的甲、乙瓶中并接入电路如图C所示，闭合开关，甲、乙两玻璃管中液面如图D所 示，由此得出关于电热的结论是 。【知识点三】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正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。公式： 国际单位：焦耳（J）； 常用单位：千焦（kJ）对于纯电阻电路
9、： 【经典例题】例1 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=U2t/R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，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例2 某阻值为4的定值电阻，通过的电流为0.5A，则1min内产生的热量是（ ）A2J B30J C60J D120J例3 如图10将两电热丝R1、R2串联起来，接在电路中若R1R2，则先被点燃的火柴是（ ）A电炉丝R1上的火柴 B电护丝R2上的火柴C两电热丝上的火柴同
10、时被点燃 D无法确定【习题精练】1 电炉工作时通过的电流强度是2 A，它两端电压是220 V，在10 min内电流做功是 J，产生的热量是 J。2 要使电热器在单位时间内供热减少一半，以下方法中正确的是（ ）A电阻丝不变，把通过它的电流增加一倍B电阻丝不变，把通过它的电流减少一半C保持电压不变，把电阻丝的电阻减少一半D把电热器的电阻和加它两端的电压均减少一半3 两根阻值比为R1：R2=1:2的电阻丝通过的电流之比为I1：I2=2：1，在相同的时间内，它们所放出的热量之比Q1：Q2为（ ）A1：1 B1：2 C2：1 D4：14 如图11所示电路中，电源电压为6V，滑动变阻器接入电路的电阻R为5
11、。S闭合时小灯泡正常发光，电流每分钟在R产生的热量是12J，则灯泡的额定功率为（ ）A1W B3WC6W D12W5 用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来接在原来的电路中，则烧开同样一壶水的时间（不计热量损失）（ ） A2.5min B5min C20min D40min 6 有一电热丝的电阻为40，接入某电源通电1min产生的热量为2400J。求： （1）通过它的电流为多少？ （2）若把该电热丝剪去一半后接入同一电源，通电1min产生的热量是多少？【知识点四】电热综合应用（一）图像计算例1 一电热水器装有2 kg的水，通电加热过程中，水温随时间变化情况如
12、图12所示。求： （1）加热2 min水的温度升高了多少？（2）加热2 min水吸收了多少热量？（3）如果电热水器功率为1000 W，则此电热水器的效率是多少？（二）非纯电阻计算例2 如图13所示的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，还有一部分能量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）该电动机线圈的电阻是0.4，则线圈每分钟产生的热量是多少？（3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少？（三）档位计算例3 如图14所示为一款有高、低温两档的蒸
13、汽电熨斗电路原理图R1、R2为电热丝，其中R2=242，水升温并汽化成水蒸气，从而熨烫衣服。 （1）电热丝是利用电流的 效应工作的。分析电路图，闭合S1，当S2 时，电熨斗处于高温档。 （2）电熨斗处于低温档时，正常工作功率为1100W。求：通过电路的电流是多大？R1的电阻是多大？通电3min产生的热量是多少？ （3）若将该款电熨斗进行改造，使其正常工作时高温挡功率为1000W。要求只改变其中一个电热丝的阻值，请你通过分析和计算， 求出该电热丝改变后的阻值应为多少？综合练习1 加在某电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的电热功率为（ ） AP B
14、 C D2 如图1常见电器中不是利用电流热效应工作的是（） A B C D3 电热毯内的电阻丝断了，如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，这样做很不安全，接头处的 电阻常称为“接触电阻”。下列关于“接触电阻”的判断正确的是（ ） A接触电阻较大，它与电阻丝的其他部分串联 B接触电阻较大，它与电阻丝的其他部分并联 C接触电阻较小，它与电阻丝的其他部分串联 D接触电阻较小，它与电阻丝的其他部分并联4 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家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（ ） A三个用电器产生的热量一样多 B电风扇产生的热
15、量最多 C电视机产生的热量最多 D电烙铁产生的热量最多5 研究电流热效应的部分实验电路如图2所示，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、 U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是（ ） A B C D 6如图3所示，一个标有“2V 2W”的小灯泡与一个阻值为4的电阻R串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光（不计 温度对灯泡电阻的影响）。则通电1分钟，小灯泡产生的热量是（ ） A60J B80J C120J D540J 7 两定值电阻RA和RB中的电流与其两端电压的关系如图4所示，若将两电阻串联在电压为3V的电源两端
16、，电路的总功率为_W，通电一段时间后，RA和RB产生的热量之比是_。8 如图5所示，电源电压为6V，R1 的阻值为10，R2 的阻值为20。R1 与R2 的连接方式为 （填“串联”或“并联”）。闭合开关，电流表A的示数为 ，电流表A1的示数为 ，通电10s 电阻R1 产生的热量为 J。9 如图6所示是小华探究“电流通过导体时产生的热量的多少跟什么因素有关”的实物图，A、B烧瓶内各装有等量的煤油。 （1）A、B烧瓶内的电热丝是由横截面积相同的同种材料绕成的。观察实物图，可以判 断出 烧瓶内的电热丝电阻较大（选填“A”或“B”）；小华设计该实验是想探究 流通过导体时产生的热量的多少跟 的关系； （
17、2）本实验是通过 来比较电流通过电热丝产生的热量多 少；实验中选用煤油而不选用水来加热，主要是因为煤油的 较小，可以节 省加热时间；图6 （3）小华想改装此实验装置用来“测量煤油的比热容大小”。他将量烧瓶的电热丝换成一样的，在两烧瓶里分别装入质量相等的水和煤油。测量时，水和煤油的初温均 为t0，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t水和t煤油，请写出煤油的比热容的表达式：C煤油= （已知水 的比热容为C水）。10我们知道：“电流通过导体时产生的热量，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。”这就是焦耳定律， 公式可以表达为Q=I2Rt，爱动脑筋的小明在探究这个实验时，设计了如
18、图7所示的实验，只连接一次就完成了实验探究。以下一些关于实验的条件和现象，请完成填空。 （1）电阻丝的选择要R甲_R乙（选填“=”或“”），已知R甲=R丙； （2）各烧瓶中煤油的质量应该是_（选填“相等”或“不相等”），加热后，然后密封烧瓶里的煤油，观察温度计的示数高低，就可以对比电阻丝_； （3）探究电热的多少与电流的关系，应对比_两个烧瓶中温度计的示数； （4）探究电热的多少与电阻的关系，应对比_两个烧瓶中温度计的示数； （5）实验过程中，发现闭合开关很长时间后，温度计的示数都没有变化，如果故障是滑动变阻器的滑片接触不良所致，当用电压表 正确的接在A，D两点时，电压表_（选填“有”或“没有
19、”）示数； （6）小明同学建议用水来做实验，被否决了，不妥的原因是_。11如图8所示，电源电压保持不变，R1=20，闭合开关，电流表的示数为0.3A。断开开关，把电阻R2并联在R1两端，再闭合开关，电流表的示数变化了0.5A。求：（1）R2的阻值；（2）通电100s电阻R1产生的热量。12武汉市某小学的学生发明的电热课椅获得了国家专利。有一种电热课椅主要由坐垫和脚踏组成，它的电路示意图如图9所示。坐垫内的电热丝R1、R2的阻值分别为260、150，脚踏内的电热丝R3的阻值为400。闭合开关S1，调节开关S2，可以使脚踏分别处于“低温档”、“中温档”、“高温档”（不考虑温度的变化对电阻的影响）。（1）该电热课椅消耗的最大功率是多少瓦？（2）当脚踏处于中温档时，电热课椅在10秒内产生的热量是多少焦？13 图10甲是小梦家豆浆机的工作原理图，其中电动机是用来带动刀头将原料进行粉碎打浆的，额定功率是200W。R1是加热电阻， 额定功率是1100W图中乙、丙是此豆浆机做一次豆浆时的工作信息.。小梦妈妈向豆浆机中加入黄豆和清水共1.5kg，求： （1）豆浆机的加热电阻是多少？ （2）从第6min至第9min，豆浆吸收的热量是多少？加热效率是多少？ c豆浆=4.0103J/（kg） （3）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？
