电热器焦耳定律复习Word格式文档下载.docx
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你还能再举其他利用电流热效应的电器吗?
电热水器、电热毯、电烘箱、热的快、电取暖器等等。
电热器:
用来加热的设备。
主要元件是发热体,由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体上制成的。
二.电流热效应的利与弊
学生讨论:
热效应的利与弊。
――优点:
无污染、热效率高、方便控制和调节温度
――缺点:
①在家庭电路中,由于长期的电流热效应,导线外的绝缘层会加速老化,甚至会烧毁绝缘层而引发火灾;
②同时,由于电流热效应,会影响家电的使用性能和寿命。
防止措施:
加装散热系统(如散热电扇)或为了更好散热而特别设计的结构(散热窗)。
(学生讨论举例)
三.电热的计算
(一)探究电热与哪些因素有关
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)
(1)控制t、I相同,研究电阻与热效应的关系
(2)控制t、R相同,研究电流与热效应的关系
(3)控制I、R相同,研究时间与热效应的关系
4.进行实验:
略
5.获得结论:
当电流相等时,电阻越大,电流产生的热量越多;
当电阻相等时,电流越大,电流产生的热量就越多;
通电的时间越长,电流产生的热量就越多。
四焦耳定律
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。
Q=I2Rt
五电热计算的方法
思考:
电吹风机和电熨斗通电时都会发热,哪种电器可以认为能将电能全部转化成内能?
――电熨斗
①若电流所做的功全部转化为电热器的内能,即为纯电阻电路,则:
W=Q
所以,电流发热计算公式:
②若电流所做的功只有一部分转化为热,则只可用焦耳定律来计算
【典型例题】
例1.A、B、C、D四个相同的容器,里面分别装有质量相等、温度相同的水,现用相同的电阻丝做成线圈(长度与线圈的圈数成正比),如图所示连入电路,并分别放入A、B、C、D四个容器里,若同时开始通电,经过一段时间后,水温升得最高的容器是()
解析:
B最高,AB相比用
例2:
如图1所示的电路中,已知R1的阻值为10Ω,电源电压保持不变。
图1
(1)当开关S闭合时,电压表的示数为6V,求电流表示数及电阻R1消耗的电功率。
(2)当开关S断开时,电压表的示数是4V,则1min内电阻R2产生的热量是多少?
变式练习
1.阻值不同的两个电阻并联在同一电源的两极上,则下列说法中正确的是[]
A.通过的电流越大的发热越多B.电阻越大的发热越多
C.通电时间越长的发热一定越多D.通电时间相同,电阻值较小的发热较多
2两电阻串联在电路中,其R1=4欧,R2=6欧,电源电压10伏,那么在1分钟时间内电流通过各电阻产生的热量是多少?
总共产生了多少热量?
例3:
某同学用图2所示的装置研究电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系。
图中两个烧瓶内盛有质量和温度都相同的煤油,温度计显示煤油的温度,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。
实验时,该同学想把两段金属线串联接入电路。
(1)请你用笔画线作导线,帮他完成电路。
(2)这样连接的目的是_________________________________。
(3)实验过程中可以观察到A瓶中温度计的示数小于B瓶中温度计的示数,这表明________。
1.在研究通电导体放出的热量跟哪些因素有关的实验中。
实验室提供了若干只装有电阻丝(3Ω或6Ω两种规格)、温度计、煤油(等质量)的烧瓶,另有电流表、滑动变阻器、电源(6V)、开关、导线。
如图16是某同学设计的四个电路(各电路可以根据需要调换烧瓶),请回答下列问题:
图16 图17
(1)利用 电路或 电路可以研究电流和时间相同时,热量跟电阻大小的关系。
所选电路此时所用电阻丝的规格应为:
________________________。
(2)利用 电路可以研究电阻和时间相同时,热量跟电流的关系。
(3)实验过程中,若通过阻值为3Ω电阻丝的电流大小如图所示,通电时间为5min,则该电阻放出 __________J的热量。
例4.一把“220V,40W”的电烙铁L,接在如图所示的220V的电路中,当开关S闭合时,电烙铁L可以正常使用。
当电烙铁暂不用时,为了避免电烙铁过热,可把开关S断开,将电阻R串联在电路中。
此时电烙铁L的实际功率为14.4W,问串联电阻R的阻值应为多少?
(设电烙铁的电阻不随温度变化)
解析:
电路中串联
过程:
与R串串联时
答案:
1:
有一个电压可以任意选取的电源,有若干根电阻值相同的电阻丝,现把一根电阻丝接在电压为U的电源上,1min内,电阻丝产生的热量为Q。
现要想使电阻丝产生的热量为3Q,可采取哪三种简单的方法?
2.日本朋友送给小红的爸爸两个电热水壶,规格分别为“110V500W”和“110V100W”,但都不能单独接在我国的家庭电路中使用。
小红想:
既然两个用电器的额定电压均为110V,那么把它们串联起来再接到家庭中就可以使用了。
(1)小红的办法是否行?
为什么?
(2)如果要单独正常使用“110V500W”的电热水壶,怎么办?
课堂练习
(1)
1.阻值为R的电阻丝,接到电源上6min烧开一壶水,现在用两根同样的电阻丝串联起来,接到同一电源上烧开同一壶水,需要的时间是 ( )
A.12minB.4minC.8minD.6min
2.某电动机线圈的电阻为R,正常工作时两端的电压为U,通过的电流为I,则该电动机工作时,输出的最大机械功率为 ( )
A.UI B.I2R C.UI+I2RD.UI-I2R
3.如图所示是研究导体产生的热量与导体电阻关系的实验装置。
(1)将两根不同的电阻丝串联起来主要目的是什么?
(2)小强发现课堂上老师用加热煤油的办法来比较导体产生热量的多少时,所用时间较长,回家后想用另一种方法来比较。
请你帮他想出一种方法,并说明是如何比较导体发热多少的。
4.下图是一种无绳电水壶的铭牌。
某同学用这种电水壶烧水,他将水放至最大水量,测得水的温度是18℃,通电5min50S,水烧开(标准大气压下),试通过计算,回答下列问题:
(1)此水壶正常工作时的电流是多大?
(2)该电水壶电热丝的电阻是多少?
(3)若测得电源电压实际为210V,算一算此电水壶工作的效率是多大?
(4)为了测定该电水壶的效率,你应该准备哪些实验器材?
无线电水壶
型号:
91440
电压:
220V频率:
50Hz
功率:
1280W最大水量:
1Kg
5.如图是一个电热毯电路原理图。
是R0是电热毯中的电阻丝,R是与电热毯电阻丝串联的电阻,电热毯上标有“220V100W”字样,S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关。
(1)用学过的公式推理说明开关S断开时,电热毯是处于加热状态还是保温状态?
(2)若要求在保温时电流通过电阻丝R0每分钟有60J的电能转化为内能,电阻R的阻值应是多大?
课堂练习
(2)
1.将阻值为4Ω的电热丝接入电路中,通过的电流为1A,在0.5min内产生的热量是J。
2.一种家用电熨斗的规格为“220V800W”。
这种电熨斗内部电热丝的电阻是Ω,在额定电压下工作10min产生J的热量。
3.一台热水器接在220V的电路上,半小时内放出的热量为1.584×
106J,热水器内电热丝的电阻是Ω。
4.某电热杯中有甲、乙两根电热丝,只将甲电热丝接到电源上时,烧开一杯水需要12min,只将乙电热丝接到电源上时,烧开同样的一杯水需18min,若将它们串联接到电源上时,烧开同样的一杯水需min。
若将甲、乙并联起来接到电源上时,烧开同样的一杯水需要min。
(设电源电压不变,不计热量损失)
5.用焦耳定律公式Q=I2Rt计算电流产生的热量,这个公式适用于()
A.纯电阻性用电器,如白炽灯、电炉等B.电动机、电风扇等家用电器
C.电解、蓄电池充电等D.对任何用电器都适用
6.如图所示电路中,已知R1>
R2,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
7.小明同学在家里用电加热器(俗称“热得快”)给暖水瓶中1.5Kg的水加热10min,水温从20℃恰好升高到100℃。
求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)小明家的电能表标着3000r/KWh,在这10min内能表的转盘转多少转?
8.小明同学的玩具电动车上,有一微型直流电动机,小明将它接在图示的电路中,闭合开关后,移动变阻器的滑动片P。
(1)当
示数为0.3V时,电动机不转动,此时
示数为0.3A。
求电动机线圈的电阻是多大?
(2)当
示数为3V时,电动机正常转动,此时
示数为0.4A。
求电动机的发热功率及对外做功的机械功率。
课堂检测
一、填空题
1.电流的热效应是指电流通过导体时电能转化成_____现象,实验表明,在电流相同的情况下,电阻较大的导体在一定的时间内产生的热_____。
P=I2R这个关系式表明,在_____的条件下,电能转化成热时的功率跟导体的电阻成_____。
2.在日常生活中,利用电流的热效应的电器有_____、_____、_____、_____等,防止电流产生热造成的危害的方法有:
电视机_____、电动机_____、电冰箱_____。
3.某同学将两个定值电阻R1、R2串联后,接在电压为7V的电源上,测出通过的电流是0.5A,R1两端的电压是5V,R2的电功率是_____W。
4.赵强同学家中有一个电热器,已知该电热器的电阻为100Ω,当他将这个电热器接在家庭照明电路中,通电10min产生的热量是_____J。
5.有一个电炉接在家庭照明电路中,2min放出1.0×
105J的热量,这个电炉的工作电流是_____,它的电阻是_____。
二、选择题
6.有几位同学课后讨论电流通过导体产生热量这个现象时,发表了以下几种意见,你认为其中错误的是
A.当导体两端的电压、通过的电流一定时,通电时间越长放出的热量就越多
B.只要导体的电阻大,通电时间长,放出的热量就一定多
C.电流通过导体放出热量的过程,就是电能转化成热能的过程
D.如果导体的电阻为零,无论通过的电流多大,通电时间多长,导体都不会发热
7.某电热器的电阻是55Ω,将它接入电路中,通电1min产生的热量是5.28×
104J,关于通过这个电热器的电流,下面的说法中正确的是
A.4AB.2AC.16AD.40A
8.周勇同学有一个电炉,在“防非典时期”,为了熬制预防“非典”的中药,他想使这个电炉在单位时间内放出的热量减小一半,以满足熬制中药需要文火的要求,他与几位同学商量后,想采用以下几种措施,你认为其中可行的是
A.将电炉的炉丝剪短一半,接入原来的电路中B.将电炉的两个炉丝串联在一起,接入原来的电路中
C.将电炉的两个炉丝串联在一起,接在电压为原来电路中电压的一半的电源上
D.将电炉的炉丝剪短一半,接在电压为原来电路中电压的一半的电源上
9.将材料、粗细相同,长短不同的两段电热丝串联起来,接在电路中,通电一段时间后,下面的说法中正确的是
A.通过两段电热丝的电流相同,产生的热量相同B.通过两段电热丝的电流相同,产生的热量不同
C.通过两段电热丝的电流不同,产生的热量相同D.通过两段电热丝的电流不同,产生的热量不同
三、计算题
10.曹莹同学将一段阻值为18Ω的电热丝接到电源上,经过3min产生的热量是1440J,当他将一段阻值为6Ω的电热丝接到这个电源上时,2min内产生的热量是多少?
11.某同学家中有一个电热水器,上面标有“220V1000W”字样,如果他将这个热水器接在家庭照明电路中,通电1.2h.请你计算:
(1)电热水器的电阻多大?
(2)放出的热量是多少?
13.某同学将标有“220V25W”和“220V60W”的两个灯泡串联后,接入220V的电路中,请你分析这两个灯泡哪个亮一些?
课后作业
1.要使电热器在单位时间内的供热量减半,以下方法中正确的是
A.电阻丝不变,把加在它两端的电压减小一半B.电阻丝不变,把通过它的电流减小一半
C.保持电压不变,使电阻丝的电阻减半D.把电热器的电阻和加在它两端的电压均减小一半
2.一个电热器,当通过它的电流是2A时,每min产生2.64×
104J热量。
求该电热器的电功率和它工作时的电阻值。
3.在电压不变的电源上,接入一个可调温的电热器,电热器内部有两根阻值不等的电热丝。
当两根电热丝串联使用时,电热器消耗的电功率为220W,当只使用其中一根阻值较大的电热丝时,电热器消耗的功率为275W;
若将两根电热丝并联使用,电热器通电10s产生的热量是多少?
4.某校师生为了开展科学实验,自制了一电烘箱,用来烘干仪器。
电烘箱的电阻丝通过的电流是5A的时候,每分钟可产生6.6×
104J的热量,求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
5.如图为一台电热水器的电路示意图.当开关S闭合时,电热器处于加热状态,功率为440W;
当S断开时,电热水器处于保温状态,整个电路的功率为22W。
求
(1)当S闭合时,电热水器工作5min,电流做功为多少焦耳?
(2)当开关S断开时,R2的阻值多大?
6.有一个用电器上标有“110V,1500W”的字样,
(1)如果把它接在220V的电源上使用,应该串联一个多大的电阻?
(2)若用上述方法来使用0.5h电源要消耗多少kW·
h的电能?
(3)这样使用它有什么不好?
应怎样使用较好?
7.如图,是家用电饭锅的简化电路示意图.S1是限温开关,靠手动闭合。
当温度达到103℃时自动断开,不能自动闭合,S2是自动开关,当温度超过80℃时自动断开,温度低于70℃时自动闭合。
电阻R2的阻值是1886Ω,R1是工作电阻,阻值为50Ω。
锅中放好适量的米和水,接入家庭电路,闭合手动开关S1后,电饭锅就能自动煮好米饭并保温。
(1)加热过程中电饭锅消耗的电功率P1是多大?
(2)保温过程中电饭锅消耗的电功率P2是在哪两个值之间跳动?
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