資源簡介

一、電流的熱效應
1、電流通過導體時電能轉化為內能的現象叫做電流的熱效應。
2、電流熱效應的實質：從能量的轉化看，電流通過導體發熱的過程實質上是電能轉化為內能（熱能）的過程。
許多用電器接通電源后，都伴有熱現象發生。
電熱器:利用熱效應來工作的用電器。
主要元件是發熱體，由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣體上制成的
電流的熱效應有什么利和弊？
優點：無污染、熱效率高、方便控制和調節溫度。
缺點：①在家庭電路中，由于長期的電流熱效應，導線外的絕緣層會加速老化，甚至會
燒毀絕緣層而引發火災；
②同時，由于電流熱效應，會影響家電的使用性能和壽命。
為了防止電熱的危害你知道電視機計算機、電動機等采取什么措施嗎？
電視機加散熱窗、計算機、電動機等還要加風扇來散熱。
二、電流產生的熱量與什么因素有關
1、猜想與假設
(1)可能與導體電阻的大小有關，R越大，Q越大。
(2)可能與電流的大小有關，I
越大，Q越大。
(3)可能與通電時間的長短有關，t
越大，Q越大。
2、實驗方法：控制變量法、轉換法。
3、實驗器材：煤油、電阻絲R甲實驗一：研究電熱器電阻的大小對產生熱量的影響
設計實驗：控制變量法
研究電熱器電阻的大小對產生熱量的影響要研究電阻對產生熱量多少的影響，應該控制電流和通電時間不變，則可以讓兩個阻值不同的電阻串聯后接入電路。
實驗步驟
（1）將2根電阻絲串聯在電路中，標出2根玻璃管內液面的位置。
（2）閉合開關，記下電流表的讀數：0.45A
（3）經過一段時間后，標出2根玻璃管內液面的位置。
（4）比較2根玻璃管內液面上升的高度發現:當電流相等，通電時間相同時，電阻大的，液柱升高的多。
3、結論：在通電電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產生的熱量越多。
實驗二：探究電流產生的熱量與電流是否有關
1、設計實驗：控制變量法
要研究電流大小對產生熱量的影響,應該控制電阻和通電時間不變，改變電流。
實驗步驟：（1）、如圖所示，在燒瓶中盛等量的煤油，燒瓶中電阻絲的電阻相同，兩瓶中金屬絲分別接到兩節電池電池組和四節電池的電池組的電源上。
閉合開關經過相同的一段時間比較玻璃管內液面的位置。
3．結論：
在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產生的熱量越多。
顯然，通電的時間越長，電流產生的熱量就越多。
實驗結論:①在相等的時間內，當電流相等時，電阻越大，電流產生熱越多。
②在相等的時間內，當電阻相等時，電流越大，電流產生熱越多。
③通電時間越長，電流產生的熱量就越多。
二、焦耳定律
1、焦耳定律：
進一步的實驗可以得出：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
這個規律叫做焦耳定律，它最先是由英國科學家焦耳發現的。
2.公式：Q=I2Rt
電流的單位是安(A)，電阻R的單位是歐(?)，時間t的單位是秒(s)。
3.
熱量Q的單位是焦(J)
1J=1A2?Ω?s。Q
=
W
=
UIt
=
I2Rt
例1、為了探究“電流通過導題產生的熱量跟什么因素有關”，某同學將兩段阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并設計了如圖所示的甲、乙兩套裝置，已知所用蓄電池電壓相等且保持不變，R1＜R2，裝入燒瓶的煤油質量相等，下列有關此探究活動的各種表述，錯誤的是（　?。?br/>A．在此實驗中，電流通過導體產生熱量的多少是通過溫度計示數變化大小體現出來的
B．甲裝置可探究電流通過導體產生的熱量與電阻是否有關
C．比較相同通電時間內a，c兩支溫度計示數變化情況，可探究電流產生的熱量與電流是否有關
D．在相同的通電時間內，d溫度計所在燒瓶中的電阻絲產生的熱量最多
例2、某同學設計的具有保溫、加熱兩擋調節功能的電加熱器電路如圖所示，已知電源電壓為220V，電熱絲R1的阻值為60Ω，電加熱器處于保溫擋時的功率為484W，則電熱絲R2的阻值為________Ω，電加熱器處于加熱擋時的功率為________W。若該同學選用了熔斷電流為5A的熔絲，則你認為該電加熱器在實際使用中會出現的狀況是：________。
例3、某科學小組對電流通過導體產生熱的多少與哪些因素有關進行了研究。裝置如圖，2只燒瓶內裝滿煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶內各裝1根阻值不同的電阻絲R甲和R乙。
猜想一：電熱跟電流的大小有關，電流越大電熱越多；
猜想二：電熱跟導體的電阻大小有關，電阻越大電熱越多。
為驗證猜想一，設計以下方案：
①將電阻絲R甲和R乙串聯在電路中，標出2根玻璃管內液面的位置，閉合開關記下電流表的讀數l1，經過一段時間后標出2根玻璃管內液面的位置；
②當2根玻璃管中的液面降到原來的高度后，減小滑動變阻器的阻值，閉合開關記下電流表的讀數l2，經過相同時間后標出2根玻璃管內液面的位置。
請回答下列問題：
（1）為使實驗現象明顯，經常會采用轉換或放大的思想。為比較電熱絲產生熱量的多少，實驗中體現這些思想的設計有________（寫出一條即可）。
（2）為驗證猜想一，必須比較同一個燒瓶中前后兩次實驗玻璃管內液面上升的高度，原因是________。
（3）科學研究倡導有依據的猜想，請說出生活中支持猜想二的一個實例：________?。
例4、電加熱眼罩對緩解眼疲勞有一定效果。如圖甲是一款市場上的產品，小敏查閱使用說明書，其相關參數如下表乙。
（1）當該款眼罩還剩10%的電池容量時，在額定電壓下充電，充滿電至少需要多少時間？
（2）圖丙是小敏設計的可以手動調節高、中、低三檔加熱的電熱眼罩原理圖。電源電壓U恒為4.8伏，已知電熱絲R1阻值為4歐，電熱絲Ra阻值為6歐，開關S3只接a或b。
①丙圖電路中S1閉合，S2斷開，S3接a時，加熱電路為____________（選填“高”、“中”或“低”）溫檔。
②中溫檔功率為多少瓦？
③高溫檔工作20分鐘，眼罩消耗的電能為多少焦？
1．小華家電熱毯內的電阻絲斷了，她爸爸將電阻絲的兩個斷頭接上后繼續使用，在使用中發現接頭處的電熱毯燒焦了，其原因可能是（
）
A.
電阻絲總長度變短，總電阻變小，電流變大
B.
電阻絲總長度變短，總電阻變大，電流變小
C.
接頭處電阻變小，相同時間內釋放的熱量更多
D.
接頭處電阻變大，相同時間內釋放的熱量更多
2.如圖所示是探究電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣,通電一段時間后,右側U形管中液面高度差比左側的大。下列說法正確的是?(　　)
?
A.左側容器中電阻絲的阻值比右側容器中的大??
B.該裝置用來探究電流通過導體產生的熱量跟電流大小的關系?
C.該裝置可以用來探究電流通過導體產生的熱量跟通電時間的關系?
D.U形管中液面高度發生變化是因為U形管中液體的熱脹冷縮造成的
3．為了探究“電流通過導體產生的熱量跟什么因素有關”,某同學將兩段阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個完全相同的燒瓶中,并設計了如圖所示的甲、乙兩套裝置,已知所用蓄電池電壓相等且保持不變,R1?
A.在此實驗中,電流通過導體產生熱量的多少是通過溫度計示數變化的大小體現出來的
?
B.甲裝置可探究電流通過導體產生的熱量與電阻是否有關
?
C.比較相同的通電時間內a、c兩支溫度計示數變化情況,可探究電流產生的熱量與電流是否有關；
?
D.在相同的通電時間內,d溫度計所在燒瓶中的電阻絲產生的熱量最多
4.為了探究“電流通過導題產生的熱量跟什么因素有關”，某同學將兩段阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并設計了如圖所示的甲、乙兩套裝置，已知所用蓄電池電壓相等且保持不變，R1＜R2，裝入燒瓶的煤油質量相等，下列有關此探究活動的各種表述，錯誤的是（　　）
A．在此實驗中，電流通過導體產生熱量的多少是通過溫度計示數變化大小體現出來的
B．甲裝置可探究電流通過導體產生的熱量與電阻是否有關
C．比較相同通電時間內a，c兩支溫度計示數變化情況，可探究電流產生的熱量與電流是否有關
D．在相同的通電時間內，d溫度計所在燒瓶中的電阻絲產生的熱量最多
5.如圖是某電烤箱的內部簡化電路圖，圖乙是電烤箱銘牌的部分信息，R0和R均為電熱絲，其他電阻均忽略不計，已知R=202歐。
（1）電烤箱A，B觸點中連接火線的是________觸點。
（2）閉合總開關，將旋鈕開關轉到如圖所示位置，此時電烤箱處于________?(選填“高溫檔”或“低溫檔”)。
（3）在額定電壓下，電烤箱高溫檔工作2分鐘產生內能________焦。
6.電熱水壺由分離式底座和壺身兩個部分組成。分離式底座由電源線、圓形底座和供電插座組成，如圖甲；電熱水壺內部簡化電路，如圖乙。
（1）為防止觸電，供電插座的外殼材料應是________(選填“絕緣體”或“導體”)。
（2）電熱水壺額定電壓為220伏，額定功率為1000瓦，求；
①電阻R的阻值是多少?
②正常工作時，燒開一壺水需要300秒，消耗多少電能?
（3）為滿足人們隨時取用熱水需求，電熱水壺需設置保溫功能。現有一個溫控開關(一定溫度時,可以自動斷開或閉合：元件符號為“
”）,一個阻值遠大于R1的定值電阻R2(元件符號為“
”)。要求利用提供的器材對原電熱水壺的簡化電路進行改進，實現既可加熱又能保溫的功能，且加熱功率保持不變。請在答題卷的虛線框內畫出電路圖、并說明保溫的工作原理。
1.將規格都是“220V
180W”的一臺電視機、一臺電風扇和一床電熱毯，分別接入同一家庭電路中，若通電時間相同，則下列說法正確的是（　　）
A．電視機產生的熱量最多
B．電風扇產生的熱量最多
C．三者產生的熱量一樣多
D．電熱毯產生的熱量最多
2.用如圖的裝置探究影響電流熱效應的因素”，電阻絲R1和R2分別密封在兩只完全相同的燒瓶中，且R1＜R2，瓶中裝有質量相等的煤油。下列說法正確的是（　　）
A．該裝置用來探究電流熱效應與電流大小的關系
B．閉合開關后，裝R1電阻絲的燒瓶中溫度計示數上升較快
C．實驗中，通過溫度計示數的變化來比較電阻絲產生熱量的多少
D．將某一燒瓶中的煤油換成等質量的水，可比較煤油和水的比熱容大小
3．如圖所示,將三個相同的空燒瓶口分別用完全相同的氣球密封,用三個阻值不同的電阻絲(R1?
A.a?????B.b?????C.c??????D.三個相同
4、“電熱驅蚊器”是利用了電流的　
　效應工作的，發熱元件是一個阻值為1.0×104Ω的電阻。當發熱元件兩端的電壓為220V時，通電100s產生的熱量為　
　J。
5.在驗證焦耳定律（Q=I?Rt)中電熱與電阻的定性關系時，實驗小組出現了如圖三種電路連接情況（已知R甲實驗電路
玻璃管內液面高度
小組結論
你的合理解釋與評價
A
液面都不上升
導體產生的熱量跟電阻無關
⑴________
B
液面都上升，且△h甲<△h乙
電流通過導體時，電阻越大，產生的熱量就⑵________
電流和時間都相同，驗證了焦耳定律中Q與R的定性關系
C
液面都上升，且△h甲⑶________△h乙
電流通過導體時，電阻越小，產生的熱量就越多
⑷________
6.小明的媽媽為了豐富早餐的營養，買了一臺全自動豆漿機，如圖甲所示。圖乙所示是豆漿機的主要結構：中間部位是一個帶動刀頭的電動機，用來將原料進行粉碎打漿；外部是一個金屬圓環形狀的電熱管，負責對液體加熱煮沸；圖丙所示是豆漿機正常工作做一次豆漿的過程中電熱管和電動機交替工作的“P－t”圖像。表中是這個豆漿機的主要技術參數。
型號
SYL－624
額定電壓
220V
額定頻率
50Hz
額定功率
120W
加熱功率
1210W
請解答下列問題：
（1）豆漿機正常工作時的最大電流是多大？
（2）豆漿機正常工作做一次豆漿，總共消耗的電能是多少？
（3）在一次豆漿機工作的時候，小明將家中其他用電器都關閉，他觀察到豆漿機的電熱管工作時，家里標有“2400r/(kW·h)”字樣的電能表轉盤在2min內轉過了80轉。此時電路的實際電壓是多大？
7.某電熱砂鍋的簡化電路如圖甲。R1、R2為發熱電阻，S為旋轉型開關，a、b、c、d為觸點，通過旋轉開關S可實現“關”、“低檔”、“高檔”之間的轉換，工作時先用高檔加熱鍋內湯料到沸騰，再用低檔持續加熱食物，使食物“湯濃味鮮”。
（1）高檔加熱時，開關S應旋至觸點________（選填“ab”、“be”或“cd”)位置。
（2）某次烹飪一共用時6小時，電功率與加熱時間的關系如圖乙所示，則本次烹飪共消耗多少電能?
（3）發熱電阻R1和R2的阻值分別為多少？
（4）生活中，有時也會選擇電壓力鍋烹飪，因為電壓力鍋煮熟相同質量的同種食物，通常比電熱砂鍋更省電。請你從能量利用率的角度，結合所學知識對電壓力鍋能省電作出簡要的解釋。
參考答案
例1、B
例2、40；1210；電路中的熔絲會熔斷
例3、（1）通過玻璃管內液面上升的高度來反映電熱絲產生熱量的多少（其它合理也給分）
（2）保持前后兩次電阻的大小相同
（3）電水壺中的發熱體放熱比連接電水壺的導線放熱多（其它合理也給分）
例4、（1）1=800mAh×(1-10%）/500mA=1.44h
（2）①低
②當S1閉合，S2閉合，S3接a時為中溫檔：P1=U?/R1=（4.8伏）/4歐=5.76瓦
①當S1閉合，S2閉合，S3接b時為高溫檔，
R2的功率：P2=U2/R2=（4.8伏）?/6歐=3.84瓦
R1的功率：P1=5.76瓦
總功率：P=P1+P2=5.76K+3.84瓦-9.6瓦
消耗的總電能：W=Pt=9.6瓦×20×60秒=-11520焦
1．D
2.C
3．D
4.B
5.（1）A（2）低溫檔（3）145200
6.（1）絕緣體
（2）①R1=
=
=48.4歐
②W=Pt=1000瓦×300秒=3×105焦
（3）S閉合，溫控開關斷開，R1、R2同時工作，電路處于保溫狀態。
1.D
2.C
3．C
4、熱；484
5.兩實驗電阻沒接入電路，無現象，無法驗證焦耳定律中Q與R定性關系；越多；>；兩實驗電阻并聯，電流不同，實驗現象無法驗證焦耳定律中Q與R定性關系
6.（1）已知最大功率P1＝1210W，所以正常工作時的最大電流I1＝
＝5.5A。
（2）由圖像可知，豆漿機正常工作一次電熱管工作時間t1＝9min，電動機工作時間t2＝2min，消耗的電能W＝P1t1＋P2t2＝1210W×9×60s＋120W×2×60s＝667800J。
（3）豆漿機2min內消耗的電能W＝
kW·h＝
kW·h＝1.2×105J，
豆漿機實際功率P＝
＝1000W，
電熱管電阻R＝
＝40Ω，
電路實際電壓U＝
＝200V。
7.（1）cd
（2）W1=P1t1=0.44kW×1h=0.44kWh
W2=P2t2=0.1kW×5h=0.5kWh
W=W1+W2=0.44kWh+0.5kWh=0.94kWh
（3）高檔加熱時，R1=
=110Ω
低檔加熱時，R1+R2=
=484Ω
R2=484Ω-110Ω=374Ω
（4）電壓力鍋鍋內氣壓大，所以水的沸點高，食物在高溫下容易熟，可以減少用電時間；加熱時間短，散失到空氣中的熱量少，能量利用率高，所以更省電。
2021-2022學年上學期浙教版科學九年級“培優提高”講義（二十八）
電能3

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