資源簡介

考點一：電流的熱效應
1．電流通過導體時電能轉化成內能 ，這種現象叫電流的熱效應。
2．電流的熱效應的實質：電能轉化為內能。
考點二：探究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關
1．裝置左右兩邊盒子里裝著等質量的空氣，當電熱絲通電后，開始加熱盒子里的空氣，空氣受熱膨脹，推動U形管中的液柱上升，我們通過比較U形管中液面的高度差 ，就可以比較電熱絲發熱的多少，這種實驗方法叫做轉換法。
2．U形管內液面高度不變，說明裝置漏氣，需拔掉軟管重新安裝 ；U形管不是連通器。
3．實驗總結
在電流、通電時間相同時，電阻越大，產生的熱量越多
在電阻、通電時間相同時，電流越大，產生的熱量越多
考點三：焦耳定律
1．焦耳定律：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。
2．焦耳定律公式：Q＝I2Rt ，適用于所有 電路電熱的計算。
3．電熱和電功：兩個不同(選填“相同”或“不同”)的物理量。在純電阻電路中，即電能全部轉化為內能時，電熱在數值上與電功相等(選填“相等”或“不相等”)，此時所有公式都通用；電熱和電功不在純電阻電路中時，如電動機、電風扇、電冰箱、電視機、空調等，此時消耗的電能一部分(選填“全部”或“一部分”)轉化為內能，這時求電熱用公式Q＝I2Rt ，求電熱功率用公式P＝I2R ；求電功用公式W＝UIt ；求電功率用公式P＝UI。
1.將標有“220 V　100 W”字樣的電視機、電風扇和電熱水袋都接入家庭電路中，正常工作相同時間，則 (　　)
A.電視機產生的熱量最多 B.電風扇產生的熱量最多
C.電熱水袋產生的熱量最多 D.三者產生的熱量一樣多
2.下列事例屬于防止電流熱效應產生危害的是 (　　)
A.養雞場使用電熱孵化器孵小雞
B.電腦里的散熱風扇
C.小明媽媽用電熨斗熨衣服
D.家里使用電烤箱做披薩
3.電風扇、日光燈、電烙鐵三個用電器上都標有“220 V　60 W”字樣,正常工作時,相同的時間內 (　　)
A.電風扇產生的熱量最多　　　B.日光燈產生的熱量最多
C.電烙鐵產生的熱量最多　　　D.三者產生的熱量一樣多
4.如圖是探究“電流通過導體時產生熱量的多少跟什么因素有關”的實驗裝置。通電前，兩個U形管內的液面相平，通電一定時間后，通過R1、R2的電流分別為I1、I2，則下列說法正確的是 (　　)
A.I1=I2，A管中的液面比B管中的液面低
B.I1=I2，A管中的液面比B管中的液面高
C.I1>I2，A管中的液面比B管中的液面低
D.I1>I2，A管中的液面比B管中的液面高
5.甲、乙兩電熱絲的電阻之比為2∶3，通過的電流之比為
3∶1，則在相同時間內，兩電熱絲產生的熱量之比為 (　　)
A.2∶1　　　B.6∶1　　　C.1∶2　　　D.1∶6
額定電壓 220 V
高溫發熱功率 121 W
低溫發熱功率 44 W
交流頻率 50 Hz
6.(某型號的電熱毯有“高溫”和“低溫”兩個擋位，其內部電路的原理圖和主要參數如圖和表所示，R1是發熱體，以下說法正確的是(　　)
A.當開關S閉合，處于低溫擋
B.發熱體的電阻是40 Ω
C.在低溫擋工作1 min，發熱體產生的熱量是44 J
D.實際電壓為200 V時，高溫擋的實際發熱功率是100 W
7.如圖所示是通過導體A、B的電流與其兩端電壓的關系圖象，分析圖象知，導體A的電阻　　　　(選填“>”“=”或“<”)導體B的電阻；當導體A兩端的電壓為0 V時，導體A的電阻為　　　　Ω；當通過導體B的電流為0.4 A時，在1 min內，導體B產生的熱量為　　　　J。
若把某家庭使用的功率為2 000 W，容積為100 L的電熱水器加滿水后加熱，把初溫是10 ℃的水加熱到70 ℃，這些水需要吸收的熱量是　　　　J，若該電熱水器的效率為90%，
則需要加熱的時間為　　　　s。[水的比熱容是4.2×103 J/(kg·℃)]
9.如圖所示，電源電壓保持不變，燈泡L標有“12 V　12 W”字樣(忽略燈絲電阻的變化)。閉合開關S1，斷開開關S2，燈泡L正常發光；閉合開關S1、S2，電流表示數為1.5 A，則電源電壓為　　　　V；閉合開關S1，斷開開關S2，通電30 s定值電阻R產生的熱量是　　　　J。
10.在家庭電路中，導線的相互連接處(接頭)往往比別處更容易發熱和出現故障，甚至引起火災。如圖所示，原因是裝修施工時不按規程接線，造成電阻比別處　　　　，產生的熱量　　　　。
11.小明利用如圖所示電路探究電流產生的熱量與哪些因素有關。
(1)在兩個相同的燒瓶中各加入質量、初溫均相同的煤油，甲、乙兩電阻絲的電阻大小不等；閉合開關，通電一段時間后，觀察　　　　　　　　　　，可以判斷電阻絲產生熱量的多少；此實驗電路可以探究電流產生的熱量與　　　　的關系。
(2)為了探究電流產生的熱量與電流的關系，小明建議將甲、乙兩電阻絲并聯進行實驗，但是被否決了，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。最后小組討論只要再增加一個測量工具　　　　　，并在電路中串聯一個　　　　　，即可完成此實驗。
(3)小明利用該裝置探究不同物質的吸熱升溫情況，他將其中一個燒瓶中的煤油換成質量、初溫均相同的水，并使甲、乙兩燒瓶中電阻絲的電阻　　　　(選填“相等”或“不相等”)，加熱相同時間，可以控制水和煤油　　　　相同。
12.如圖所示,電源電壓恒定不變,小燈泡L標有“2.5 V　0.75 W”的字樣,R1、R2為定值電阻,其中R1=25 Ω,R2=35 Ω,當S1、S2都斷開時,小燈泡正常發光。(忽略溫度對電阻的影響)
(1)求電源電壓;
(2)當S1閉合、S2斷開時,求電流表示數的大小;
(3)當S1、S2都閉合時,求整個電路通電210 s產生的熱量。
13.閱讀短文,回答問題。
即熱式節能飲水機
即熱式節能飲水機已在地鐵站、學校、賓館等公共場所廣泛使用,如圖甲為某品牌即熱式節能飲水機,其原理如圖乙所示。燒開的水很燙不能立即飲用,即熱式節能飲水機中的熱交換套管很好地解決了這一問題,它的奧秘在于將進水管與出水管貼在一起,利用進水管中的冷水給出水管中的開水降溫,同時,進水管中的冷水被預熱后送到加熱腔中用電加熱器燒開。
如圖乙,當節能飲水機的出水流量為2.0 L /min時,20 ℃的自來水經熱交換套管后被預熱成80 ℃的熱水流進加熱腔,同時有相同質量的100 ℃的開水從加熱腔流進熱交換套管,變成可供直接飲用的溫開水流出。
用即熱式節能飲水機喝水無需等待,即按即出,比傳統飲水機要節能,真正倡導了綠色環保飲水新概念。
甲
乙
(1)寫出一條即熱式節能飲水機具有的優點:　　　　;進入飲水機的水在熱交換套管被預熱采用　　　　方式使水的內能增加。
(2)若在熱交換套管內進行熱交換過程中,自來水吸收的熱量與等質量的開水放出的熱量相等,則可供直接飲用的溫開水的溫度是　　　　。(不計熱損失)
(3)每分鐘節能飲水機流出水的質量為　　　　kg,每分鐘預熱后的熱水進入加熱腔加熱成開水的過程中吸收的熱量是　　　　J。[ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
14.如圖所示是某電熱毯的簡化電路圖，其中R2=1 760 Ω，當開關S1、S2都閉合時，電熱毯處于高溫加熱狀態，此時的電功率為110 W；當只閉合開關S1時，電熱毯處于保溫狀態，此時電路中的電流為0.1 A。通過計算回答：
(1)高溫加熱時，電路中的電流有多大？
(2)R1的電阻值有多大？
(3)保溫5 min，R2產生了多少熱量？
答案解析
1.答案　C　將標有“220 V　100 W”字樣的電視機、電風扇和電熱水袋都接入家庭電路中，正常工作相同時間，根據W=Pt知，三種電器消耗的電能相同，但電視機主要是將電能轉化為聲能和光能，電風扇主要是將電能轉化為機械能，電熱水袋是將電能轉化為內能，所以電熱水袋產生的熱量最多。
2. 答案　B　養雞場使用電熱孵化器孵小雞,消耗電能轉化為內能,屬于利用電流的熱效應,故A錯誤;電腦里的散熱風扇,是為了防止電流熱效應產生危害,故B正確;用電熨斗熨衣服,將電能轉化為內能,屬于利用電流的熱效應,故C錯誤;電烤箱做披薩時,將電能轉化為內能,屬于利用電流的熱效應,故D錯誤。
3. 答案　C　電風扇、日光燈、電烙鐵三個用電器的額定功率均為60 W,正常工作時的功率和額定功率相等,相同時間內三者電流做功一樣多;電風扇主要把電能轉化為機械能和內能,日光燈主要把電能轉化為光能,電烙鐵把電能轉化為內能,故電風扇、日光燈、電烙鐵正常工作時,相同的時間內電烙鐵產生的熱量最多。選C。
4.答案　D　由圖知，右側兩電阻絲并聯后與左側電阻絲串聯，并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，所以I1>I2；由Q=I2Rt知，通電時間相同時，I1>I2，R1=R2=5 Ω，所以左側電阻絲產生的熱量較多，因此A玻璃管液面較高。故選D。
5.答案　B　由題意知，R甲∶R乙=2∶3，I甲∶I乙=3∶1，由Q=I2Rt得，在相同時間內，兩電熱絲產生的熱量之比，故B正確，A、C、D錯誤。
6.答案　D　由圖知，當開關S閉合時，電阻R2被短路，電路為R1的簡單電路，電阻較小，根據P=知，電路的總功率較大，處于高溫擋；當開關S斷開時，兩個電阻串聯，電路的總電阻較大，根據P=知，電路的總功率較小，處于低溫擋，故A錯誤；電阻R1==400 Ω，故B錯誤；低溫擋時，電路中的電流I==0.2 A，工作1 min發熱體產生的熱量Q=I2R1t=(0.2 A)2×400 Ω×60 s=960 J，故C錯誤；實際電壓為200 V時，高溫擋的實際發熱功率P高'==100 W，故D正確。
7.答案　<　10　192
解析　由圖知，當通過導體A的電流I=0.3 A時，導體A兩端的電壓UA=3 V，導體B兩端的電壓UB=6 V，根據I=得，導體A的電阻RA==10 Ω，導體B的電阻RB==20 Ω，所以RA8.答案　2.52×107　1.4×104
解析　由ρ= 知，電熱水器中水的質量m=ρV=1.0×103 kg/m3×100×10-3 m3=100 kg；水吸收的熱量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(70 ℃-10 ℃)=2.52×107 J；由η=知，電熱水器消耗的電能W==2.8×107 J；由P=知，需要加熱的時間t==1.4×104 s。
9.答案　36　720
解析　閉合開關S1，斷開開關S2，燈泡L和定值電阻R串聯，燈泡L正常發光，根據P=UI知，電路中的電流I==1 A，根據歐姆定律知，定值電阻R兩端的電壓UR=IR=1 A×R，根據串聯電路的電壓規律知，電源電壓U=UL+UR=12 V+1 A×R①；閉合開關S1、S2，電路為定值電阻R的簡單電路，電流表示數為1.5 A，則電源電壓U=I'R=1.5 A×R②；聯立①②可知，U=36 V，R=24 Ω；閉合開關S1，斷開開關S2，燈泡L和定值電阻R串聯，通電30 s，定值電阻R產生的熱量Q=I2Rt=(1 A)2×24 Ω×30 s=720 J。
10.答案　大　多
解析　不按規程操作時，會造成導線的相互連接處接觸不良，則該處的電阻較大，導線連接處與導線串聯，通過的電流和通電時間相等，根據Q=I2Rt知，連接處產生的熱量較多，所以，導線的相互連接處往往比別處更容易發熱，加速導線老化，甚至引起火災。
11.答案　(1)溫度計的示數變化　電阻　(2)兩個燒瓶中電阻絲的阻值不相等　滑動變阻器　電流表　(3)相等　吸收的熱量
解析　(1)通過溫度計的示數變化，可以判斷電阻絲產生熱量的多少；實驗中兩電阻絲串聯，通過兩電阻絲的電流相等，通電時間相同，電阻大小不同，則這個實驗方案可以探究電流產生的熱量與電阻的關系。(2)探究電流產生的熱量與電流的關系時，需要控制電阻和通電時間相同，而兩個燒瓶中電阻絲的阻值不相等，故小明的操作不可行；再增加一個滑動變阻器，并在電路中串聯一個電流表，改變電路中的電流，觀察同一個燒瓶中溫度計的示數變化即可完成此實驗。(3)探究水和煤油的吸熱能力，要保持水和煤油的質量、吸收的熱量相同，實驗中電阻絲的阻值相等，加熱相同時間可以控制水和煤油吸收的熱量相同。
12解析　(1)當S1、S2都斷開時,小燈泡L與R1串聯,小燈泡正常發光,小燈泡L標有“2.5 V　0.75 W”的字樣,則電路中的電流I=IL==0.3 A;
由I=可得R1兩端的電壓U1=IR1=0.3 A×25 Ω=7.5 V;
電源電壓等于小燈泡兩端電壓與R1兩端電壓之和,則U=UL+U1=2.5 V+7.5 V=10 V;
(2)當S1閉合、S2斷開時,小燈泡L被短路,R2斷開,只有R1接入電路,由I=可得電流表示數
I1==0.4 A;
(3)當S1、S2都閉合時,R1、R2并聯,則
Q1=×210 s=840 J,
Q2=×210 s=600 J,
Q=Q1+Q2=840 J+600 J=1 440 J。
13.(1)節能　熱傳遞　(2)40 ℃　(3)2　1.68×105
解析　(1)由材料可知,即熱式節能飲水機的優點是節能、效率高等;進入飲水機的水在熱交換套管被預熱是通過熱傳遞方式增大水的內能的;
(2)因20 ℃的自來水經熱交換套管后被預熱成80 ℃,同時相同質量的100 ℃的開水從加熱腔流進熱交換套管后變為溫開水流出,所以,不計熱損失時,冷水吸收的熱量和熱水放出的熱量相等,由Q=cmΔt可得,c水m(80 ℃-20 ℃)=c水m(100 ℃-t0),解得t0=40 ℃;
(3)由飲水機的出水流量為2.0 L /min可知,每分鐘加熱水的體積V=2.0 L=2.0×10-3 m3,由ρ=可得,水的質量m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg,水吸收的熱量Q吸=c水m(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-80 ℃)=1.68×105 J。
14答案　(1)0.5 A　(2)440 Ω　(3)5 280 J
解析　(1)當開關S1、S2都閉合時，R2被短路，只有R1接入電路中，電熱毯處于高溫加熱狀態，此時的電功率為110 W，根據P=UI知，電路中的電流I==0.5 A；(2)根據I=知，R1的電阻值R1==440 Ω；(3)保溫5 min，R2產生的熱量Q=R2t=(0.1 A)2×1 760 Ω×5×60 s=5 280 J。

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