資源簡介

學科教師輔導講義
學員編號：
年
級：
初三
課
時
數：3學員姓名：
輔導科目：
科學
學科教師：
授課主題
C
（電能和電熱器）
授課日期及時段
教學內容
一、課前檢測
1
我們知道，電爐通電后，電爐絲熱得發紅，而與電爐絲相連的導線卻不怎么發熱。其原因是（
）A．導線的電阻小
B．電爐絲的電阻小C．通過導線的電流大
D．通過電爐絲的電流大 2下列用電器在工作過程中，電能幾乎全部轉化為內能的是（
）
A．電腦
B．電風扇
C．洗衣機
D．電爐3
將A、B兩個白熾燈接入電路，關于這兩只燈泡的發光情況，正確的說法是（
）若A燈中的電流比B燈大，則A燈一定比B燈亮B、若A燈兩端的電壓比B燈大，則A燈一定比B燈亮C、若電流對A燈做的功比B燈多，則A燈一定比B燈亮D、若A燈消耗的電功率比B燈大，則A燈一定比B燈亮4
電流通過電風扇做功時，
能轉化
為能和
能，如果電流做功3.6×106J,電風扇獲得的機械能一定
3.6×106J
答案：1.2
A
根據焦耳定律可知A正確
2.
D
電腦會發熱，洗衣機和電風扇有一部分會轉化為機械能，電爐的結果就是發熱
3.
D
燈的亮度根據實際功率判斷
4.
電
機械
熱
小于
二、知識梳理知識點1：能量轉化用電器通過實現了電能與其他形式的能量間的轉化，主要類型：1.電能轉化為內能的電器：電爐、電飯煲、電熱水器、電烙鐵等；2.電能轉化為機械能的電器有：電動抽水機、電風扇、抽油煙機、電動車等。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的過程。知識點2：電流的熱效應定義：電流通過各種導體時，會使導體的溫度升高，這種現象叫做電流的熱效應電流的熱效應的利與弊：利（優點）：無污染、熱效率高、方便控制和調節溫度弊（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，由于電流的熱效應，會影響家電的使用性能和壽命防止措施：加裝散熱系統（如散熱電扇）或為了更好散熱而特別設計的結構（散熱窗）3.電熱器：電熱器：用來加熱的設備主要元件是發熱體，由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣體上制成下圖是常用的電熱器：知識點3：焦耳定律1.定義：電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。（它最先是由英國科學家焦耳發現的）2.公式：Q＝I2Rt，根據歐姆定律可推導出：Q＝I2Rt
Q=U2
t
/R
（注意：僅適應于純電阻電路）表明：電流的電功等于通過這段電路兩端兩端電壓與通過這段電路的電流好通電時間的乘積探究過程：探究電熱與哪些因素有關a、提出問題：電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關呢？b、作出猜想：可結合生活經驗，猜測：電流通過導體產生的熱量與通過導體的電流、導體的電阻和通電時間有關。c、設計實驗：注意控制變量法的使用（1）控制t、I相同，研究熱效應與電阻的關系（2）控制t、R相同，研究熱效應與電流的關系（3）控制I、R相同，研究熱效應與時間的關系d、進行實驗：略e、獲得結論：當電流和通電時間相等時，電阻越大，電流產生的熱量越多；當電阻和通電時間相等時，電流越大，電流產生的熱量就越多；當電流和電阻相等時，通電的時間越長，電流產生的熱量就越多。4.電熱計算的方法思考：電吹風機和電熨斗通電時都會發熱，哪種電器可以認為能將電能全部轉化成內能？――電熨斗①若電流所做的功全部轉化為電熱器的內能，即為純電阻電路，則：W＝Q
所以，Q＝W＝UIt＝I2Rt=
U2t/R，也可用：Q＝W＝Pt②若電流所做的功只有一部分轉化為熱能，則只可用焦耳定律Q＝I2Rt來計算電熱，用W＝UIt來計算電功。電熱與內能的轉化電熱水器利用電能轉化為水的內能，要注意的是存在轉化效率，就是說并不是所有的電能都轉化為水的內能，尤其是計算時要考慮到這一點，避免計算錯誤。三、題型突破題型1：能量轉化題例1：家用電器中電能的轉化，電能分別轉化成什么形式的能？電視機：
電能——光能、聲能、內能
電熱水器：電能——內能電熱毯：
電能——內能
電燈泡：電能——光能、內能
變式訓練1：下列各種用電器中，將電能轉化為內能的是（
）A、電視機
B、電烤箱
C、電梯
D、電風扇答案：C題型2：電流熱效率例1：用一個“220V，800W”的電加熱器（俗名“熱得快”）來加熱水.
它是利用電流的
來工作的。它是用電阻率
（大或小），熔點
（高或低）的合金絲繞在絕緣體上做成的。答案：熱效率
大
低變式訓練1：下列現象屬于利用電流熱效應的是（　　）A．利用排氣扇通風換氣B．夏天家用電器長時間不使用，要通風驅潮C．電腦主機上按裝小電風扇D．電腦顯示器安裝散熱窗答案：B題型3：焦耳定律例1：如圖所示為研究焦耳定律的實驗裝置．在兩個相同的燒瓶中裝滿煤油，瓶中電阻絲的阻值關系為R甲＞R乙．閉合開關一段時間，觀察到甲瓶中煤油的溫度高于乙瓶．這表明：在相同時，越大，電流產生的熱量越多．利用這些實驗器材，請你再設計一個進一步探究焦耳定律的實驗．你準備探究什么問題？
你將怎樣進行探究？
你預期會觀察到什么現象？
如果現象如你所設想，能得出什么結論？答案：①可用來探究電流產生的熱量與電流的關系；
②探究方法是：保持電阻和通電時間不變，調整滑動變阻器改變電流大小，看溫度計示數大小與電流大小的關系；
③預期觀察到的現象：電流越大時煤油溫度越高；
④得出的結論是：電阻和通電時間一定時，電流越大，產生熱量越多。變式訓練1：日常生活中發生的火災事故，大多是短路導致的。小星同學猜想：通電導體發熱多少可能與電流大小有關。于是他和同學用完全相同的器材組成兩個電路進行探究。開關同時閉合后，調節滑動變阻器使兩電路中電流不同，甲電路電流大于乙電路電流，如圖甲、乙所示，實驗中觀察到A瓶中的煤油液面升得比B瓶高，說明了A瓶中煤油吸收的熱量比B瓶____________。實驗表明：____________________________________________________。答案：①多；②電阻和通電時間一定時，電流越大，產生熱量越多題型4：焦耳定律公式靈活運用例1：兩根電阻絲的阻值之比為2：3，通過它們的電流之比為3：2，則在相等的時間內，兩個導體產生的熱量之比為
（
）A.
1：1
B.
2：3
C.
3：2
D.
9：4答案：
C
變式訓練1：有兩只電阻R1與R2，已知R1=2R2第一次把它們串聯在6伏特的電路中，第二次把它們并聯在6伏特的電路上，兩次連接中，電阻消耗的總功率之比P串∶P并是
（
）A.
9∶2
B.
2∶9
C.
1∶1
D.
4∶5答案：D變式訓練2：2安培的電流通過一電阻器，在一定時間內產生一定的熱量，如果電流增加到4安培，在相同的時間內產生的熱量是前者的（
）A.
1/4倍
B.
1/2倍
C.
4倍
D.
2倍
答案：C題型5：電能與內能的轉化例1：下面是
HG2003家用蒸汽電熨斗示意圖和銘牌。使用時水箱中的水滴入被加熱的底板迅速汽化產生向下的蒸汽。（1）某師傅在用此熨斗燙干衣服時，用了19N向下的力壓熨斗，在此過程中，衣服受到的壓強是多大？（g＝10牛／千克）（2）用熨斗汽燙時先預熱，使鐵制底板的溫度從20℃升高到220℃，溫控開關自動斷開。已知底板的質量為1kg，鐵的比熱為0.46×103J/（kg·℃）問蒸汽電熨斗預熱時底板吸收多少熱量？（3）汽燙時，水滴入汽室，由于水升溫汽化帶走熱量。當底板溫度降到190℃時，溫控開關自動閉合，當加熱到220℃時又斷開，如此反復。若蒸汽電熨斗大體按下圖所示程序工作，10min燙一件衣服共消耗多少電能？分析：1.計算衣服受到的壓強壓強，已知受力面積和壓力，利用壓強的計算公式
P=F/S
2.計算蒸汽電熨斗預熱時底板吸收的熱量Q，已知初溫和末溫、比熱容、底板的質量，用Q=cm△t計算
3.要計算消耗的電能，已知電熨斗的額定功率、通電時間，利用電功的計算公式W=pt計算解：1）m=1.3kg
F=19N
S=160cm2=1.6×10-2m2
電熨斗熨燙衣服的力為F1=G+F=mg+F=1.3kg×10N/kg+19N=32N；
則衣服受到的壓強P=F1/S=32N/1.6×10-2m2=2000Pa
2）m1=1kg，c=0.46×103J/（kg ℃）
則Q吸=cm1（t-t0）=0.46×103J/（kg ℃）×1kg×（220℃-20℃）=9.2×104J．
3）由于P=1000W，t=600S×15S/(15+5)S=450S，W=Pt=1000W×450S=4.5×105J變式訓練1：電熱水壺由于使用方便、高效，已成為家庭常用的電器之一。下面是某電熱水壺的銘牌。要將lL
20℃的水燒開（在標準大氣壓下），此電熱水壺需正常工作3min
20s的時間。則：（1）水吸收的熱量是多少？（2）電熱水壺消耗多少電能？（3）電熱水壺的熱效率是多少？題型6：電熱器檔位計算題例1：生活在高原的人們常用高壓鍋煮食物，這是由于高原地區的大氣壓較低。以下是電壓力鍋和它的工作電路圖，R1為工作時的加熱電阻，標有額定功率為800W。R2為保溫保壓電阻，且R2＝2R1，S1為壓力開關，當壓強達到設定值時S1會自動斷開，S2為限時開關，可以設定加熱時間。求：（1）正常工作時，R1阻值多大？（2）若用此電壓力鍋煮骨頭湯，S2限時60分鐘。S1、S2同時閉合，工作30分鐘后，S1達到限壓值斷開，S1閉合至限時結束，此過程中共消耗多少電能？分析：1.根據高壓鍋的額定功率P=800W和額定電壓U=220V，利用P＝U2/R得R＝U2/P，求出R
2.根據R2=2R1，求出R2正常工作時的功率P2，再根據電壓力鍋煮骨頭湯，過程中共消耗電能為W1+W2
W1=P1t1，W2=P2t2，即可求出此過程中共消耗多少電能解：（1）由公式P＝U2/R得R＝U2/P1=（220V）2/800W=60.5 （2）R2=2R1=2×60.5Ω=121Ω，P2＝U2/R=（220V）2/121 =400W
W1=P1t1=800W×1800s=1.44×106J，W2=P2t2=400W×3600s=1.44×106J，
W=W1+W2=1.44×106J+1.44×106J=2.88×106J變式訓練1：如圖，是一個電熱毯電路原理圖．是R0是電熱毯中的電阻絲，R是與電熱毯電阻絲串聯的電阻，電熱毯上標有“220V
100W”字樣，S是控制電熱毯處于加熱狀態或保溫狀態的開關．
（1）用學過的公式推理說明開關S斷開時，電熱毯是處于加熱狀態還是保溫狀態？
（2）若要求在保溫時電流通過電阻絲R0每分鐘有60J的電能轉化為內能，電阻R的阻值應是多大？解：（1）電熱毯處于保溫狀態．如圖所示開關S斷開時，R0與R串聯，P=U2/R+R0
S閉合時，R被短路，此時P=U2/R0，所以閉合時功率比斷開時大，相同時間內，閉合時產生的熱量多，所以S斷開時，電熱毯處于保溫狀態．根據“220V
100W”可得：R=U2/P=（220V）2/100W=484
因為R0每分鐘有60J的電能轉化為內能，根據公式Q=I2Rt得I2=Q/Rt=60J/484 ×60s
I=1/22A
所以R0上的電壓為U0=I R=1/22A×484 =22V所以R上分到的電壓為U1=220v-22v=198v
R的電阻為R=198v/1/22A=4356Ω題型7：電動機問題例1.
如圖所示的電動機是一種使用廣泛的動力機械，從能量轉化的角度看.
它主要是把電能轉化為機械能，還有一部分能量在線圈中以熱量的形式散失掉。現有一臺電動機，當電動機兩端加220V電壓時，通過電動機線圈的電流為50A。問：（1）每分鐘該電動機消耗的電能是多少？（2）已知電流通過導體時產生的熱量Q=I2Rt（其中I、R和t分別表示通過導體的電流、導體的電阻和通電時間），若該電動機線圈的電阻是0.4Ω，則線圈每分鐘產生的熱量是多少？（3）這臺電動機每分鐘所做的機械功是多少？解：（1）根據公式W電=Pt=220V×50A×60s=660000J
（2）Q=I2Rt=(50A)2×0.4Ω×60s=60000J
所以機械功就等于消耗的電能減去產生的熱量：W機=W電-Q=660000J-60000J=600000J
變式訓練1：一臺電風扇，內阻為20Ω，接上220V電壓后，消耗功率66W．
（1）電風扇正常工作時通過電動機的電流是多少？
（2）電風扇正常工作時轉化為機械能的功率是多少？轉化為內能的功率是多少？電動機的效率多少？
（3）如果接上電源后，電風扇的風葉被卡住，不能轉動，這時通過電動機的電流，以及電動機消耗的電功率和發熱功率是多少？分析（1）根據功率P=UI可以求得電動機的電流的大小；
（2）由PQ=I2r可以求得轉化為內能的功率的大小，再由P機=P-PQ可以求得轉化為機械能的功率；
（3）當扇葉被卡住不能轉動時，此時可以看做是純電阻，總的功率即為發熱的功率解：1）由P=UI可得電流I=P/U=66W/220V=0.3A
2）線圈電阻發熱功率PQ=I2r=1.8w；機械功率P機=P-PQ=64.2W
效率為機械功率與總功率之比為η=P機/P=64.2W/66W×100%=97.3%
3）當葉片不轉動時，作純電阻來計算，I=U/r=220V/20Ω=11A
P=UI=I2r=2420w
電風扇很容易損壞四、專題過關1
如圖是
“探究電流通過導體產生的熱量與導體電阻間關系”的實驗裝置，兩阻值分別為R和2R的電阻絲浸在相同質量和初溫的煤油中，每一燒瓶里各插入一溫度計。請回答下列問題：
（1）合上開關，經過一段時間，兩電阻絲產生熱量的多少是通過
反映出來的；采用這種連接方式的目的是
。2
小明和小紅想利用如圖所示的裝置探究“導體產生的熱量與電阻大小的關系”。兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，燒瓶A中的金屬絲是銅絲，電阻比較小，燒瓶B中的金屬絲是鎳鉻合金絲，電阻比較大。溫度計顯示煤油的溫度。(1)這兩個燒瓶中所盛煤油的質量應該
。(2)小紅問小明“水比較容易獲得，干嘛不用水代替煤油”。對于這個問題，小明與他的同學給出了下列四種答案，你認為合理的是(
)A．因為煤油有顏色便于觀察B．因為煤油有比較大的熱值C．因為煤油有比較小的密度D．因為煤油有比較小的比熱容(3)實驗中，小明和小紅發現B燒瓶中溫度計的示數升高的快。這表明：在電流和通電時間相同的情況下，導體的電阻越
，產生的熱量越多。3
某電動機上標有“220V,2A”它的線圈電阻為5
，當它正常工作一分鐘后，消耗的電能為多少？線圈中產生的熱量為多少？如沒有其他能量的損失，則得到多少的機械能？4
隨著生活水平的提高，家用電器在日常生活中已不可缺少。小明家所有家用電器正常工作時的總功率為2200瓦。其中電熱水壺的銘牌如下表所示，某一天在家里用電熱水壺燒開水，電熱水壺能正常工作。已知電熱水壺的阻值不變。求：電熱水壺的銘牌額定電壓220伏頻率50赫茲額定功率880瓦容積2升小明家所用熔斷器的額定電流應等于或稍大于多少安？這個電熱水壺正常工作時的電阻為多少歐？這個電熱水壺正常工作600秒所消耗的電能為多少焦？若電熱水壺實際工作電壓為110伏，電熱水壺的實際功率為多大？5
一臺直流電動機的額定電壓為U＝110V，電樞的電阻R＝0.5Ω，當它正常工作時通過的電流I=20A，若電動機正常運轉時間t＝1分鐘。求：⑴電流所做的功；
⑵電樞上產生的熱量；
⑶電動機輸出的機械能。
答案：1（1）溫度計的示數變化
（2）控制電流相同
2
相等、D、大3解：消耗的電能為:W總=UIt=220V×2A×60S=26400J
線圈中產生的熱量為：Q=I2Rt=(2A)2×5
×60S=120J
得到的機械能為：W機=W總－Q=26400J－120J=25200J4解：①根據P＝UI得，I總=
P總/
U=2200瓦/220伏=10安。熔斷器的額定電流等于或稍大于10安。②已知電熱水壺的額定功率P額=880瓦，根據P實＝U實2/R=得，R壺=
U實2/P實=（220伏）2/880瓦=55歐。③根據P＝W/t知，W壺＝P壺
t=880瓦×600s=5.28×105焦④根據P實＝U實2/R=（110伏）2/55歐=220瓦。
點評：解答此類題關鍵是正確選擇和靈活運用P＝UI、P＝U2/R和P=I2R等公式。5
解：1.32×105J
1.2×104J
1.2×105J課后作業1、用同種材料制成兩段長度相等、橫截面積不同的圓柱形導體，甲比乙的橫截面積大，如圖所示。將它們串聯在電路中，通電一段時間后，比較甲、乙兩導體升高的溫度．正確的是（
）A.甲導體的溫度升高得多
B.乙導體的溫度升高得多C.甲、乙兩導體升高的溫度相同

D.條件不足，無法判斷2、在家庭電路中，導線相互連接處往往比別處更容易發熱，甚至引起火災。原因是連接處A．電流比別處小，產生的熱量多
B．電流比別處大，產生的熱量多C．電阻比別處小，產生的熱量多
D．電阻比別處大，產生的熱量多3、在某段電路中，其兩端電壓為U，通過的電流為I，通電時間為t，那么關于電功和電熱的關系錯誤的是（
）A、在任何電路中，電功IUt等于電熱I2RtB、在任何電路中，電功為IUt，電熱為I2RtC、在純電阻電路中，IUt=I2RtD、在非純電阻電路中，IUt＞I2Rt4、將一根電阻絲接在某恒定電壓的電源兩端，電流做功的功率為P。若將金屬絲均勻的拉長為原來的兩倍后再接入原來的電路中，則它的功率為：（
）A、4P
B、0.25P
C、16P
D、0.125P5、為了使電爐消耗的功率減小到原來的一半，可行的辦法是（
）A、使通過它的電流減半
B、使兩端的電壓減半C、使電爐的電阻減半
D、使它兩端的電壓和電阻均減半6、有一只燈泡的燈絲斷了，通過轉動燈泡把燈絲接通，再接入電源后，所發生的現象及其原因是（
）A、燈絲電阻變小，通過它的電流變大，根據P=I2R，電燈變亮B、燈絲電阻變大，通過它的電流變小，根據P=I2R，電燈變暗C、燈絲電阻變小，它兩端的電壓不變，根據P=U2/R，電燈變亮D、燈絲電阻變大，它兩端的電壓不變，根據P=
U2/R，電燈變暗7、在電阻器上除了標明電阻值，還標明額定功率，這是它工作時允許消耗的最大功率，超過這個功率，電阻器就會燒壞，現有一個“100
4W”的電阻器，允許加在這個電阻器上的最大電壓為U=
V。允許通過這個電阻器的最大電流為I=
A。當電阻器兩端的電壓為16V時，它消耗的功率為P=
W。8、有一電風扇標有“220V
55W”，若電風扇的電動機線圈電阻為8，當它正常工作時，電源供給的電功率是
W，轉化為風的電功率是
W，電動機的發熱功率是
W。9、一個標有“110V、10W”的燈泡，求：⑴它的電阻；
⑵正常工作時的電流；
⑶如果接在100V的電路中實際功率多大？
⑷接在220V電壓的電路中，它的實際功率多大？會發生什么現象？10、如下圖所示，標有“6V、3W”字樣的小燈泡與最大阻值為10Ω的滑動變阻器串聯在電路中。當變阻器連入電路中的電阻為6Ω時燈正常發光。（不考慮燈泡電阻受溫度影響，電源電壓不變）求：（1）燈泡電阻、電源電壓；
（2）燈泡正常發光1min，變阻器產生的熱量。答案：1、B
因為甲的電阻比乙的小2、D
根據公式，因為串聯，電流一樣，電阻大的產生的熱量比較大3、A
只有在純電路中才符合
4、B
拉長電阻變為兩倍，變細電阻又變大兩倍，總共變大四倍，功率就是原先功率的四分之一
5、D
6、C
7、20
0.2
2.56
8、55
54.5
0.59、1210Ω
0.09A
8.3W
40W
燈絲立即燒斷
10、六、專題總結建議：要掌握好這部分的知識，一、要牢記焦耳定律定義和公式；二、要理解焦耳定律的探究過程；三、要理解電熱與內能的轉化；四、要熟練掌握電動機問題。

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