1、电热与电热器一、知识目标:1 会用焦耳定律求电热；2 知道电热器是把电能转化为内能的装置；3 知道电动机的能量转化。二、听课精华1 焦耳定律电流通过导体产生的热量跟 的二次方成正比，跟导体的 成正比，跟通电的时间成正比，即Q=I2Rt。2 电热器把电能转化为 的装置。3 电动机主要把电能转化为 ，少部分转化为 。三、 经典题型 例1：相同功率的下列电器，正常工作相同时间，产生热量最少的是（）A电饭煲B电烙铁C、电动机D、电烤箱分析：功率相同、正常工作时间相同，根据W=Pt可知消耗的电能相同，再根据电动机、电饭煲、电烙铁、电烤箱中的能量转化不同分析解答：解：四个电器功率一样，正常工作时间相同，由
2、W=Pt可知它们消耗的电能一样，但电动机是将电能大部分转化为机械能，只有少部分转化为内能、产生热量；电饭煲、电烙铁、电烤箱全部将电能转化为内能，用来产生热量所以电动机产生的热量最少故选C变式：关于电热的利用，下列说法中正确的是（） A、电热对我们来说总是有利的 B、电热对我们来说总是不利的 C、电饭锅是利用电流热效应的原理制成的 D、电视机工作过程中没有产生电热小结：生活中的常用电器各有各的应用，在使用时要注意其能量的转化情况例2：下列公式中，哪一个是焦耳定律的数学表达式（） A、Q=I2Rt B、Q=UIt C、 D、以上都是分析：解答本题应记清焦耳定律的内容解答：焦耳定律指：电阻上产生的热
3、量与电流平方，电阻及通电时间成正比在纯电阻电路中可由欧姆定律得出B和C，但两式属于导出公式故选A变式：将两个阻值相同的电阻串联后接入电路中，时间t内产生的热量为Q1；如果将它们并联后接入同一电路中，相同的时间内产生的热量为Q2则Q1：Q2为（） A、4：1 B、1：4 C、2：1 D、1：2小结：在学习中应记牢焦耳定律的内容例3：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，电阻丝浸在质量相同、初温相同的煤油中，在闭合开关进行实验的过程中（）A、用温度计示数的变化来反映电阻丝产生热量的多少 B、瓶电阻丝中的电流比A瓶电阻丝中的大C、要保持电阻R1、R2两端的电压相同 D、在时
4、间相同时，两瓶中煤油吸收的热量相同分析：电流通过电阻丝做功，消耗电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量温度升高，本实验是通过温度计的示数变化反应电流产生的热量多少；由焦耳定律可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，为了研究电流通过导体产生热量与导体电阻的关系，要控制通过的电流和通电时间不变，改变电阻丝的电阻，为此设计成如图所示的实验解答：A、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被煤油吸收，使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少，故A正确；B、如图装置中，两电阻丝串联，通过电阻丝的电流相同，故B错；C、为了研究电流通过导体产生热
5、量与导体电阻的关系，要控制通过的电流和通电时间不变，两电阻丝串联、电阻丝的电阻不同，则两电阻丝两端的电压不同，故C错；D、在时间相同时，通过的电流相同、两电阻丝的阻值不同，产生的热量不同，两瓶中煤油吸收的热量不相同，故D错故选A变式：为了探究影响电热的因素，实验 室准备了两个装满煤油的烧瓶、两个带有橡皮塞的粗细均匀的相同玻璃管，两根不同阻值的电阻丝，以及滑动变阻器、开关、导线、电源等两个实验小组根据提供的实验器材，分别设计了图甲、乙所示的两个方案（1）这两个方案的共同点是通过观察什么知道电热的多少？（2）甲方案探究的问题是什么?（3）乙方案探究的问题是什么?小结：本题考查了学生对焦耳定律、串联
6、电路的电流关系的了解和掌握，利用好控制变量法是本题的关键例4：如图甲、乙所示为某型号电水壶的电路示意图及铭牌，R与R0产生的热能均能被水吸收，保温状态水温保持在80以上回答下列问题：（l）保温状态下，开关S0、S分别处于什么状态？（2）求电阻R0和R的阻值（3）80的一杯水，放在桌上自然冷却，每隔5分钟记录一次水温，得出丙图图线从图中可以得出什么降温规律？（4）一满壶80的水，自然冷却到室温，水释放的热量为多少？（水的比热c=4.2103J/（kg）分析：（1）根据P=分析，当电路中的电阻最大时，处于保温状态；（2）分析电路图，得出电热壶处于保温、加热状态时的电路组成，根据P=和串联电路的电阻
7、特点求R0和R；（3）分析温度时间图象，得出降温规律；（4）知道水的体积，利用密度公式求水的质量，再利用放热公式求水释收的热量解答：（1）电水壶处于保温状态，根据P=可知，此时电路中的电阻最大，S0断开、S闭合，R和R0串联；（2）电水壶处于加热状态，只有R工作，所以R的阻值：R=44；电水壶处于保温状态，R和R0串联R串=1210R0=R串R=121044=1166；（3）由图丙得出，水的温度下降先快后慢；（4）水的体积：v=0.5L=0.5103m3，水的质量：m=v=1.0103kg/m30.5103m3=0.5kg，水释放的热量：Q放=cm水t=4.2103J/（kg）0.5kg（80
8、20）=1.26105J答：（l）保温状态下，开关S0断开、S闭合；（2）电阻R0和R的阻值分别为1166、44；（3）降温规律：先快后慢；（4）水释放的热量为1.26105J变式：小明家住农村，他家的厕所离房子有一段距离，家人上厕所前都要带上手电筒，很不方便，若灯整夜开着又很浪费电。他想利用所学的知识对厕所的照明电路进行适当改装，将“220V 40W”的灯泡、阻值为990的电阻和开关S、S1连成如图所示的电路。天黒后，S处于闭合状态，当无人入厕时，开关S1断开，此时灯较暗，但能起到指示作用；当有人入厕时，闭合开关S1，灯泡正常发光，起到照明作用。（1）当S、S1都闭合时，电阻R处于 状态（填
9、“短路”、“断路”或“通路”）；（2）当灯起指示作用时，通过电阻R的电流是多少安？（3）通过计算说明无人入厕时和有人入厕时，电路消耗的功率哪个大？小结：电热器为电学和热学的综合计算题，考查了额定电压、额定功率、密度的计算、热量的计算、电功率的计算、串联电路的电阻特点，要会分析电路图、能从温度时间图象得出相关信息例5：如图是家庭用的取暖器，它的主要部件由两根规格都是“200V500W”的电阻丝组成，一般这种取暖器都设有高、低温两个档位（高温档就是两根电阻丝同时工作）求：（1）调节到高温档时，电路中的总功率是多少？（2）每根电阻丝的电阻是多少？（保留一位小数）（3）若用低温档工作30min，消耗的
10、电能是多少？分析：由电路图可知，两电阻并联，正常工作时的功率和额定功率相等，再根据总功率等于各分电阻功率之和求出其大小；根据R=求出每根电阻丝的电阻；根据W=Pt求出低温档工作30min时消耗的电能解答：（1）两根电阻丝同时工作时P1=P2=500W，电路的总功率为P总=P1+P2=500W+500W=1000W；（2）每根电阻丝的电阻为R=96.8；（3）低温档工作30min时消耗的电能为W=Pt=0.5kW0.5h=0.25kWh答：（1）调节到高温档时电路中的总功率为1000W；（2）每根电阻丝的电阻为96.8；（3）低温档工作30min时消耗的电能为0.25kWh变式：如下表及图所示，
11、是某电热饮水机说明书的一些数据和电路原理图，该饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内的温控开关S0控制）求：热水箱容量1L加热时功率500W额定电压220V保温时功率50W（1）当开关S闭合，开关S0断开时，饮水机的功率为_w（2）R2的阻值（3）若正常工作时，该电热器加热的效率为90%，将满热水箱的水从20加热到95需要多长时间？（C水=4.2103J/kg）小结：考查了电功率、电功、电阻的计算，关键是公式的灵活运用和知道不论串联电路，还是并联电路的总功率等于各分电阻功率之和例6：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
12、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） 已知电流通过导体时产生的热量Q=I2Rt（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，则线圈每分钟产生的热量是多少?（3） 这台电动机每分钟所做的机械功是多少?分析：（1）已知电动机两端电压和通过的电流、通电时间根据公式W=UIt可求消耗的电能（2）通电电流、通电时间和线圈电阻已知，根据Q=I2Rt可求产生热量（3）消耗的电能减去产生的热量就是电动机每分钟所做的机械功解答：（1）消耗的电能：W=UIt=220V5
13、0A60s=6.6105J答：每分钟该电动机消耗的电能是6.6105J（2）产生的热量：Q=I2Rt=（50A）20.460s=6.0104J答：线圈每分钟产生6.0104J的热量（3）所做的机械功：W机=WQ=6.6105J6.0104J=6.0105J答：这台电动机每分钟所做的机械功是6.0105J变式：小华准备参加玩具赛车比赛，她想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时她先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中。请问：（1）这只电动机线圈的电阻为多少？（2）当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？（3）该玩具电动
14、机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少？电动机的电压/V电动机工作状态通过电动机的电流/A0.2不转动0.42.0正常转动1.0小结：要明确电动机是将电能转化为机械能的装置，在能量转化的过程中，因为电流的热效应，必然将部分的电能转化为内能，计算过程中要明确W机=WQ，且W=UIt而Q=I2Rt四、同步突破A组1电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，其原因是（）A、导线的绝缘皮隔热 B、导线散热比电熨斗快C、通过导线的电流小于通过电熨斗的电流 D、导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻2将甲、乙两电阻丝接入同一电路中，甲电阻丝比乙电阻丝放出的热量多，则（） A、通过甲的电流比
15、乙的电流大 B、甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压大 C、甲电阻丝阻值比乙电阻丝大 D、甲电阻丝消耗的电能比乙电阻丝多3用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体，甲比乙的横截面积大，如图所示将它们串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙两导体升高的温度正确的是（）A、甲导体的温度升高得多 B、乙导体的温度升高得多C、甲、乙两导体升高的温度相同 D、条件不足，无法判断4如图所示电路中，已知R1R2，电源电压U保持不变，在相同的时间内四个电路中总共放出的热量由多到少的顺序是（） A、甲、乙、丙、丁 B、甲、丙、丁、乙 C、丙、丁、乙、甲 D、乙、丁、丙、甲5焦耳定律的内容是（）A、
16、电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成反比，跟通电时间成正比 B、电流通过导体产生的热量跟电流成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比C、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 D、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，跟通电时间成反比6如图是直流电动机提升重物的示意图，电源电压为110V且保持不变，电路中的电流是5A，质量为50kg的重物在电动机带动下以0.9 ms的速度匀速上升，不计各处摩擦，则电动机线圈的电阻是 。(g取10Nkg)7人们利用一电动机来提升重物，把该电动机接在220伏的电压下正常工
17、作1分钟，通过线圈的电流为5A，能把质量为200千克的物体提升30米，则该电动机正常工作时的机械效率为 ，线圈的电阻为 。（g取10N/kg）8电饭锅的原理如图所示，煮饭时，按下温控开关，K与a、b接触，红色指示灯亮；饭熟后，温控开关自动断开；当饭温度低于68时，K自动上升与触点c接通，电饭锅处于低温加热状态，黄色指示灯亮；到68时即自动断开，如此往复。（红、黄指示灯电阻很小，可忽略不计）（1）试分析R1、R2各起什么作用？（2）若煮饭时发热板功率为484瓦，而低温加热时发热板功率为49瓦，求R2的大小是多少？9某电热毯只有一个挡位，使用不方便小明想用一电阻丝作发热体与其串联，将它改造成有两个
18、挡位的电热毯已知原电热毯的额定电压为220V，为了测定它的额定功率，小明把它与一个标有“220V 25W”灯泡串联在家庭电路中（如图1所示），电压表的示数为176V（电源电压恒为220V，不考虑温度对电阻阻值的影响）求：（1）原电热毯的额定功率多大？（2）为了使改造后的电热毯（如图2所示）在低温挡位时的总发热功率为原电热毯额定功率的五分之三，小明需一个阻值多大的电阻丝？（保留一位小数）（3）改造后的电热毯，在低温挡位时工作10min，R0消耗多少电能？10如图甲是某品牌电饭锅的电路原理图，R1、R2是安装在同一发热盘中的发热电阻丝，L1、L2为指示灯，S2是温控开关，当锅内温度达到103时S2
19、自动跳转红灯亮、绿灯灭，表示正在加热；绿灯亮、红灯灭，表示电饭锅处于保温状态R3、R4电阻都很大，在以下计算中可近似地将其看成开路；L1、L2、R3、R4耗电功率很小，可以忽略不计，电路原理图可近似等效成乙图一用户观察发现，该电饭锅铭牌标有“220V 加热功率1000W”，在家中其它用电器都断开的情况下，用其加热2kg、20的水时，标有“2000imp/kWh”的电能表指示灯一分钟闪烁了30次已知水的比热容c=4.2103J/（kg），1kwh=3.6106J，不考虑电阻R1、R2阻值随温度的变化请根据以上信息解答以下问题：将这些水在1标准大气压下烧开，水吸收了多少热量？ 加热过程中电饭锅的实
20、际功率是多大？如果电饭锅消耗的电能有80%被水吸收，烧开这些水用了多少时间？测得电饭锅保温时的功率是加热时功率的，则R1、R2之比是多少？B组1在电学中有这样一个问题：电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？对此同学甲这样解释：因为导线电阻很小，电炉丝电阻很大，根据焦耳定律，Q=I2Rt，电流相同，时间相同，热量与导体电阻成正比同学乙解释为：因为导线电阻很小，电炉丝电阻很大，所以电炉丝两端电压比导线两端电压大得多，电流通过导体产生的热量Q=W=UIt，根据该式，在I、t相同时，热量与导体两端电压成正比对于同学甲和同学乙的解释，下列观点正确的
21、是（）A、同学甲和同学乙的解释都不正确 B、同学甲和同学乙的解释都正确C、同学甲的解释正确，同学乙的解释不正确 D、同学甲的解释不正确，同学乙的解释正确2电炉丝断了，去掉后，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、5：4 B、1：5 C、5：1 D、4：53一只电炉接在220伏的电路上时，用10分钟可把一壶水烧开，那么接在110伏的电路上时，同样把这壶水烧开所需要时间是（） A、10分钟 B、20分钟 C、30分钟 D、40分钟4电动机工作时两端电压为U，电流为I，电动机线圈的电阻为R，则该电动机工作时输出的最大机械功率为（） A、UI B、I2R C、
22、UII2R D、UI+I2R5已知太阳能电池板面积为0.25m0.1m，电光转换功率为9%。若每平方米上在1小时内得到的太阳能辐射均为2.8105 J。（1） 这组太阳能电池板可供电功率为多少瓦的玩具电动车工作？（2） 若这组电机线圈发热和玩具车克服摩擦的机械损失一共耗散的功率占电机输入功率的20%，玩具车匀速前进受到的阻力为1N，这辆玩具车可以以多大的速度做匀速运动？6小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位的发热功率如图是其内部简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触 已知：R1=48.4，R2=96.8，电源电压保持不变请分析和解答以下问题：（1）当开关S1，置于b端、S2断开时，电
23、烤箱处于什么档位？简述理由（2）电烤箱在中档位工作时，消耗的电功率是多少？（3）电烤箱在高档位工作时，对食物加热6min，消耗的电能为多少？7饮水机是一种常用的家用电器，其加热水槽部分工作原理电路图如图所示，其中S是一个温控开关，R1为电加热管，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到另一处于保温状态。请回答下列问题：（1）A、B是两种不同颜色的指示灯。如果用红色表示正在对水加热，黄色表示保温，请标明指示灯的颜色，应该是A为 色，B为 色。（2）若饮水机加热时加热管的功率为550W，而保温时加热管的功率为88W，求电阻R2的阻值（不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的
24、阻值）。（3）若加热水槽储水1.0kg，将其从初温20加热到100，加热管的热效率为90%，试计算出加热需要多少时间？8如图所示是一种常见的台式饮水机结构剖面图，控水槽内浮体A与阀门C固定相连，当A恰好浸没时阀门C关闭，A来浸没时C略有下降，桶内水流入控水槽中。已知桶内水位高40厘米，阀门C横截面积1厘米2，不计A、C本身重力、大气压和热量损失，问：（1）控水槽内保持一定水位，浮体A的最小体积应为多大?（2）若热胆中储水1千克，由电热管加热，要求在10分钟内把水从20加热到100，则电热管的电功率为多大?（3）饮水机的电路如图乙，水沸腾前，红灯亮、绿灯灭、加热管正常工作；水沸腾后，绿灯亮、红灯
25、灭、加热管不工作。试分析温控开关1和2在水沸腾前后通断情况以及红绿指示灯电阻R红、R绿应满足的条件。9在今年5月份助残活动中，某校初三同学为伤残军人买了一辆电动轮椅。同学们对这辆车的工作原理产生了兴趣。他们对照说明书的电路原理图（如图所示）了解到，操纵杆可操纵双刀双掷开关K以及滑动变阻器R1的滑片P。前推操纵杆时轮椅前进，再向前推时快速前进；后拉操纵杆时轮椅慢慢后退。又知蓄电池的电压U=24V（保持不变）、定值电阻R2=10，电动机的额定功率P0=72W、额定电压U0=24V。（1） 从原理图可知，当开关K接到哪两个接线柱时，轮椅前进？为什么？（2） 当轮椅后退时，电流表示数为I=1A，此时电
26、动机的实际功率为多少？（3） 当电动机以额定功率工作时，轮椅匀速前进的速度为1.5m/s，电动机线圈电阻损耗的功率为18W，求此时轮椅受到的阻力大小。10如图所示是某电热器的工作原理图，R1、R2是发热电阻，虚线框为电热器的金属外壳它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求其中旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的左边缘依次有4个金属触点、，右边缘是一金属板，可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通如旋到图中位置S时，金属滑片将1、2两触点同时与右边缘金属板接通（1）如果请你为这台电热器配备一个三脚插头，如图乙所示，应该将电路
27、图中的地线接到插头的_（选填“G”、“L”或“N”）脚正常情况下，火线和零线之间的电压为_V（2）小明想在电路中加一个“倾倒开关”，使电热器被碰倒时能自动断开电路，以免引起火灾该开关最好应安装在示意图中A、B、C、D、E中的_点处（3）如果 R1=R2，旋钮开关旋到位置S时的电功率为1000W，求R1和R2的阻值（4）当旋钮开关旋到位置T时，通电1min产生的热量是多少？导 线 规 格导线横截面积S/mm20.511.52.5安全载流量I/A481220（5）某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表，请你计算说明应选横截面积为多大的铜芯导线作为该电热器的输出导
28、线，才符合既适用又经济的原则？11电压力锅集高压锅和电饭锅的优点于一体，既安全又节能某型号电压力锅的额定电压为220V，右图是其工作原理图，R1、R2分别是主加热器和保压加热器，R1的额定功率为800W；L是用来指示电压力锅工作状态的变色发光二极管，当通过它的电流小于40mA时，发红光，达到40mA时，开始发绿光，只要有电流通过L其两端电压就恒为2V；R0是特殊电阻，其阻值随锅内温度变化而改变；接通电路，开关S自动与触点a、b闭合，开始加热，当锅内水温达到105时，S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾（1）电压力锅正常工作时，若指示灯L发绿光，求R0的最大阻
29、值（2）在保压状态下，加热器正常工作1h耗电0.2kWh，求R2的阻值（3）用该压力锅对5L、20的水加热，正常工作35min后，求水温升高到多少摄氏度？已知消耗的电能有90%被有效利用，水的比热容为4.2103J/（kg）12家庭室内装修要用到某种液体乙烯材料和三混粉，工人师傅使用加热与搅拌为一体的用电器，下图是该用电器的工作原理图先在室温下把液体乙烯材料放入容器中，温控旋转开关接ab开始加热，发光二极管正常发光，当液体温度达到70；温控旋转开关自动接cd，发光二极管熄灭，电动机起动，再倒入三混粉在容器中保温搅拌，搅拌均匀后，涂抹到墙壁上使之更加平滑牢固旋转开关接ab时电路消耗功率为1522
30、W，旋转开关接cd时电路消耗功率为1200W，电动机正常工作的功率为1100W，发光二极管L规格为“2V 0.2W”，R1是加热电热丝，R2是保温电热丝，R0为保护发光二极管正常工作的限流电阻（忽略温度对电阻的影响）（1）用电器正常工作时，求保温电热丝R2的电阻值（2）液体乙烯材料质量为6kg，初温为20，求温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，液体乙烯材料吸收了多少热量？C液=1.8103J/（kg）（3）温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，电路正常工作了6分40秒，该过程中加热电热丝产生的热量为多少？13热熔胶在室温下为固体，加热到一定程度时变为较强粘性的液体，冷却后，将物体牢牢地粘在一起如图甲是热熔胶枪的外形，其内部有2只相同的PTC加热元件，电路如图乙单只PTC元件的电阻与温度的变化如图丙所示扣动
