探究电流的热效应
实验探究 探究电流通过导体时产生的热量跟 电阻的关系实验 装置 探究方法 设计方法 电阻串联的目的是控制_______和 ________相同结论 补充 在电流、通电时间相同的情况下，电 阻越____，产生的热量越多 探究电流通过导体时产生的热量跟电流 的关系 _________法、___________法通过液面高度的变化判断电阻产生热量的多少将等大的电阻串联，然后再将第三个电阻与其中一个并联，目的是改变通过 _______的大小在电阻、通电时间相同的情况下，通过的 电流越_____，产生的热量越多若该试验用温度计和液体来做实验，应选煤油，因为煤油的________较小；两烧 瓶中煤油的和________要相同；通过观察温度计的_______来判断电热的多少【提示】电流通过用电器，将电能转化为热能的现象叫电流的热效应.电流的热效应是电流的普遍现象. 焦耳定律 内容 电流通过导体产生的热量跟_______成正比，跟______成正比，跟_____成正比 222基本公式 Q=IRt（普遍适用） 导出公式 Q=W=Pt=UIt=U/Rt=IRt（纯电阻使用） 电热的利用和防止
1.电热的利用——电热器 原理 组成 优点 示例 2.电热危害及防止 危害 防止 加速绝缘材料的老化 造成输送电能过程中电能损失 安装散热片 安装______________烧坏用电器 电流的___效应主要结构：发热体效率__________清洁卫生，没有环境污染可以方便地控制和调节温度电饭煲、电烙铁、电烤箱安装_____________ 【提示】保险丝利用电热将自身烧断，从而保护电路中的导线不被烧坏，这里利用了“逆向思维”.
命题点1 电热的简单计算
（2014·淮安）小华用一根阻值为10 Ω、额定电压为6 V的电热丝，制作一台加热器，所用电源的电压为9 V.
（1）为使加热器正常工作，电路中需串联一个电阻，其阻值是多少？ （2）加热器正常工作1 min，电热丝消耗的电能是多少？
2点拨：根据题意可得如图所示的电路图，电热丝R1在1 min时间内消耗的电能可利用W=IRt、W=UIt、W=U2t/R等公式来计算.
1.（2014·安徽）如图所示的电路中，电源电压保持6 V不变，电阻R1=10 Ω，R2=20 Ω.闭合开关S，则R1消耗的电功率为______W；若通电30 s，电阻R2产生的热量为_________J.
2.（2014·孝感）在图甲所示的电路中，电源电压为6 V且保持不变，电阻R1的阻值为30 Ω.同时闭合开关S和S1，电流表的示数如图乙所示.求：
（1）通过电阻R1的电流；
（2）电阻R2的阻值；
（3）在10 s内，电流通过电阻R1产生的热量；
（4）电阻R1与电阻R2工作时的电功率P1和P2之比.
命题点2 “档位型”电热器的计算
（2014·广安）如图所示，是家用保温式电饭锅的电路原理图，S是手动、温控一体开关——必须用外力按下才能闭合，但当锅底温度达到大约103 ℃以上时，会自动弹起断开进入保温状态.已知R2=495 Ω，电饭锅的额定加热功率为880 W.
（1）分析电路原理图或根据你的实际生活经验，如果不按下开关S，电饭锅_______（填“能”或“不能”）煮熟饭.
（2）当电饭锅处于正常加热状态时，电路中的电流是多大？ （3）当电饭锅处于保温状态时，保温功率是多大？
点拨：（1）开关S断开时，电阻R2与R1串联；开关S1闭合，R2短路，电路中只有R1工作.两
2种情况下的总功率用P=U/R分析.
（2）已知电饭锅正常加热状态的额定电压和额定功率，利用I=P/U求电流.
2（3）根据欧姆定律求出电阻R1，已知保温状态下两个电阻串联，此时电饭锅的功率用P=U/R计算.
1.（2013·苏州）某型号的家用电饭煲有两档，其原理如图所示.“1”档是保温焖饭，“2”档是高温烧煮.已知电阻R0=44 Ω，R=2 156 Ω.当开关S置于“1”档时，电路中的电流I为_____A，R0两端的电压U0为______V；当开关S置于“2”档时，电饭煲高温烧煮的功率P为_____W.
2.（2014·岳阳）图甲是某款电热水龙头.即开即热、冷热兼用.图乙是它的原理电路.R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间切换.有关参数如下表.不考虑温度对电阻丝的影响，请回答下列问题：
（1）开关置于2时，水龙头放出的水是____（填“冷”“温”或“热”）水.此时电路中的电流是多大？
（2）水龙头放热水时，正常工作60 s，消耗的电能是多少？
（3）R2的电阻是多大？
命题点 探究电热的影响因素
探究电热影响因素的实验是一个融技巧、难度和趣味于一体的实验，其包含的方法有控制变量法和转换法，其涉及的知识有电功和电热.
（2014·长沙）在做“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，小于采用了如图所示的实验装置，两个透明容器中封闭着等量气体，U形管中液面变化反映了密封空气温度的变化.
（1）给甲图所示装置通电相同时间，发现B玻璃管内液面上升较高，这表明，在电流和通电时间相同的情况下，导体的________越大，产生的热量越多.
（2）给乙图所示装置通电相同的时间，发现A玻璃管液面上升较高，这表明，在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的_________越大，产生的热量越多. （3）该实验中用的研究物理问题的方法有__________法和转换法.
方法归纳：在研究电热影响因素的实验中，还可以通过观察玻璃管中煤油上升的高度、玻璃管口气球体积膨胀程度、电热丝点燃火柴时间的长短来判断电热的多少.
（4）课本上研究电热影响因素的实验中，是利用电阻丝对煤油进行加热.你认为，选择_____（填“空气”或“煤油”）作为加热物质好，理由是______________________.
一、选择题
1.（2014·德州）如图所示，最先确定电流产生的热量与哪些因素有关的物理学家是( )
2.（2014·常德）下列四种电器中，利用电流热效应工作的是( ) A.洗衣机 B.电脑 C.电风扇 D.电饭锅 3.关于电热，以下说法正确的是( )
2A.由Q＝IRt知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B.由Q＝Ut/R知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少 C.由Q＝UIt知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关
2D.由Q＝IRt知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
4.（2014·南京）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
5.（2014·株洲）利用如图所示电路可定性研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，图中三个电阻的材料和质量相同，且R1=R3=5Ω，R2=10Ω，三个电子温度计分别与之相连（图中未画出），并能测量它们的温度.闭合开关后，每隔一定时间记录各电阻的温度，通过比较温度的变化来间接反映电阻产生电热的多少.下列有关分析与推断错误的是( )
A.分析任意一个电阻的温度变化，可知电热与通电时间有关 B.分析比较R1和R2的温度及变化，可知电热与电阻有关 C.分析比较R1和R3的温度及变化，可知电热与电流有关
D.分析比较R2和R3的温度及变化，可知电热与电流和电阻有关
6.（2014·衡阳）将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等质量煤油中，串联接入电路，R1∶R2=2∶3.通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为( )
A.2∶3 B.3∶2 C.4∶9 D.9∶4
7.（2014·云南）冬季来临，小王给奶奶买了一个“暖手宝”.该“暖手宝”加热过程中所产生的电热与时间的关系如图所示，由此可知该“暖手宝”加热时的功率约为( )
A.2 400 W B.400 W C.40 W D.24 W 二、填空题
2
8.据报道，某乡镇进行电网改造，经测算，有一条线路应采用截面积为2.5 mm的铝芯线，电
2
工在安装时却采用了1.5 mm的铝芯线，结果酿成火灾.分析火灾的原因：电工安装的导线与测算应采用的导线相比___________较大，根据__________定律可知，导线上产生的热量也较多，导致导线的绝缘皮烧坏，引发火灾.
9.（2014·东营）热熔胶在室温下为固体，加热变为较强黏性的液体，冷却后，将物体牢牢地粘在一起，如图是热熔胶枪的外形，在枪嘴内有电热丝.电热丝的电阻是1 000 Ω，通过的电流是0.2 A时，1 min产生的热量是____________J.
10.（2014·成都）一台“220 V 1 000 W”的电热水器，正常工作10 min消耗的电能是___________J；如果它的电源线比标准的细，则它的电阻比标准电源线的电阻大，产生的热量_____________.
211.（2014·威海）如图所示，电源电压恒为12 V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10 Ω时，电压表的示数为10 V，此时电动机正常工作，则滑动变阻器消耗的功率是________W；若电动机内部线圈的电阻为2 Ω，则通电5 min电流通过电动机内部线圈产生的热量是______J.
三、实验探究题
12.（2014·济宁）小梦选取了如图中的实验器材，探究电流产生的热量与哪些因素有关.
（1）选取两个相同玻璃瓶，装入相同质量煤油并插上温度计的目的是_________________. （2）为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，他连接了如图甲所示的电路，闭合开关，调节滑动变阻器使电流为I1，按下计时器并同时每间隔1 min记录一次温度计的示数，他接下来的操作应该是_______________________.
（3）为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系，他连接了如图乙所示的电路，他这样做的好处是__________________.
（4）该实验探究过程中应用了控制变量法，请再列举两个应用此方法的实验： ①__________________________________________； ②____________________________________________. 四、计算题
13.（2013·乌鲁木齐）如图所示电路，R1=4 Ω，R2=2 Ω.闭合开关后，电压表的示数为2.0 V，求：
（1）电流表的示数；
（2）整个电路在1 min内产生的热量.
14.（2014·巴中）如图所示是一种家用电烤箱内部结构电路简图，它有高、中、低三个档位，已知R1=120 Ω，R2=240 Ω，求：
（1）闭合S1、S3，断开S2时，电烤箱处于什么档位？电路中的电流是多大？
（2）闭合S3，断开S1、S2时，通电一分钟电路中电流产生的热量是多大？
（3）当电烤箱处于低温档时，它消耗的电功率是多大？（结果保留一位小数）
第19讲 电热
考点解读
考点1转换 控制变量 电流 通电时间 电流 大 大 比热容 初温 质量 示数 考点2 电流的二次 方导体的电阻 通电时间 考点3 1.热高 2.散热风扇 散热窗 各个击破
例1（1）电路中电流I=U1/R1=6 V/10 Ω=0.6 A，R2两端电压U2=U－U1=9 V－6 V =3 V，R2=U2/I=3 V/0.6 A=5 Ω.
22
（2）1 min时间内电热丝消耗的电能W=IRt=（0.6 A）×10 Ω×60 s=216 J. 题组训练1. 0.4 24
2.（1）通过电阻R1的电流I1=U/R1=6 V/30 Ω=0.2 A.
（2）由图可知，电流表的示数I=0.8 A，通过电阻R2的电流I2=I－I1=0.8 A－0.2 A=0.6 A，电阻R2的阻值R2=U/I2=6 V/0.6 A=10 Ω.
22
（3）电阻R1在10 s内产生的热量Q=（I1） R1t=（0.2 A）×30 Ω×10 s=12 J. （4）P1∶P2=(UI1)∶(UI2)=I1∶I2=0.2 A∶0.6 A=1∶3. 例2 不能
（2）当电饭锅处于正常加热状态时，电路中的电流I加=P加/U=880 W/220 V=4 A （3）电阻R1=U/I加=220 V/4 A=55 Ω，电饭锅保温时，电路中的电流I保=U/R总=220 V/（495 Ω＋55 Ω）=0.4 A，保温功率P保=UI保=220 V×0.4 A=88 W 题组训练 1.0.1 4.4 1 100 2.(1) 温
I温=P温/U额=2 200 W/220 V=10 A
（2）水龙头放热水时，消耗的电能W=Pt=3 000 W×60 s=1.8×105 J
（3）加热状态下，电阻R1、R2并联，R2消耗的电功率P2=P热－P温=3 000 W-2 200 W=800 W 灯泡通过R2的电流I2=P2/U=800 W/220 V=4011 A 电阻R2的阻值R2=U/I2=220 V/4011 A=60.5 Ω 实验突破
例（1）电阻（2）电流 (3)控制变量 拓展训练(4)空气 可以缩短实验时间 整合集训
1. D 2.D 3.D 4.A 5.D 6.A 7.B 8.电阻 焦耳
5
9.2 400 10. 6×10多 11 .0.4 24
12.（1）根据温度计的示数比较电流产生热量的多少
（2）调节滑动变阻器使电流为I2，按下计时器并每隔1 min记录一次温度计的示数 （3）方便控制通电时间和电流相同
（4）探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关探究压力的作用效果与哪些因素有关 13.（1）I=U/R1=2.0 V/4 Ω=0.5 A
2（2）Q=IR总t=（0.5 A）2×（4 Ω＋2 Ω）×60 s=90 J
14.(1)当S1、S3闭合，S2断开时，R1与R2并联，电路中总电阻最小，总功率最大，此时电烤箱处于高温档
由I=UR得I=I1+I2=U/R1+U/R2=220 V/120 Ω+220 V/240 Ω=2.75 A （2）当S3闭合，断开S1、S2时，此时只有电阻R1工作
22
由Q=U/Rt得Q=(220 V)/120 Ω×60 s=24 200 J (3)当S1、S3断开，闭合S2时，R1与R2串联 此时电烤箱是处于低温档
2由P总=U/R总得P总=（220 V）2120 Ω+240 Ω≈134.4 W
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