資源簡(jiǎn)介

一、焦耳定律
1.
電流的熱效應(yīng)
(1)1840年，英國(guó)物理學(xué)家焦耳通過大量實(shí)驗(yàn)最先確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系．為了紀(jì)念他的貢獻(xiàn)，將他的名字命名為能量的單位．
(2)定義：電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象．
2.
焦耳定律
(1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比．
(2)公式：Q＝I2Rt
注：純電阻電路Q＝W＝UIt＝U2t/R＝I2Rt，非純電阻電路W>Q(含有電動(dòng)機(jī)的電路)．
3.
電熱的利用與防止
(1)利用：電熱水器、電飯鍋、電熨斗、電熱孵化器等．
(2)防止：散熱窗、散熱片、散熱孔、電腦的微型風(fēng)扇等．
二、電熱器
電熱器是利用電流的熱效應(yīng)制成的加熱設(shè)備。發(fā)熱體是由電阻率大、熔點(diǎn)高的合金絲繞在絕緣材料上做成的。其優(yōu)點(diǎn)：①清潔衛(wèi)生，②熱效率高，③方便調(diào)控，缺點(diǎn)是非加熱用電器工作時(shí)也產(chǎn)生熱量。
(1)電路中擋位問題解決思路
多擋位問題的實(shí)質(zhì)是判斷電路總電阻的大小．對(duì)于家庭電路，在不同擋位時(shí)總電壓不變(220
V)，根據(jù)P＝U2/R(知，總電阻最小時(shí)，總功率最大，用電器處于高溫?fù)酰豢傠娮枳畲髸r(shí)，總功率最小，用電器處于低溫?fù)酰?br/>常見的三種擋位問題
電路圖
低溫?fù)?br/>S閉合、S1斷開，R1、R2串聯(lián)，R總＝R1＋R2
S閉合、S1斷開，只有R2接入電路，R總＝R2
S接a端，R1與R2串聯(lián)．R總＝R1＋R2
高溫?fù)?br/>S、S1都閉合，只有R1接入電路，R總＝R1
S、S1都閉合，R1與R2并聯(lián)，R總小于R1、R2中的最小值
S接b端，只有R2接入電路中，R總＝R2
例1、如圖是“探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻間關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，兩阻值分別為R和2R的電阻絲浸在相同質(zhì)量和初溫的煤油中，每一燒瓶里各插入一溫度計(jì)．請(qǐng)回答下列問題：
（1）合上開關(guān)，經(jīng)過一段時(shí)間，兩電阻絲產(chǎn)生熱量的多少是通過
反映出來的；
（2）采用這種連接方式的目的是
；
（3）實(shí)驗(yàn)采用煤油而不用水的原因是
。
例2.為了探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)系，小樂設(shè)計(jì)了如圖1所示的甲、乙兩裝置．他將兩段阻值不同的電阻絲（R1＜R2）分別密封在兩個(gè)完全相同的燒杯中，并通過短玻璃管與相同的氣球相連，兩次實(shí)驗(yàn)電源電壓不變．
（1）甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與
是否有關(guān)．
（2）在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，電流產(chǎn)生熱量的多少是通過
體現(xiàn)出來的，像這種用能直接觀測(cè)的量來顯示不易直接觀測(cè)的量的方法叫
?A．控制變量法
B．等效替代法
C．轉(zhuǎn)換法
D．類比法
（3）在裝置甲、乙的兩次實(shí)驗(yàn)中，比較相同時(shí)間里氣球A與C體積變化情況可探究電流產(chǎn)生的熱量與
有關(guān)．
（4）若甲、乙兩裝置同時(shí)實(shí)驗(yàn)，在相同的通電時(shí)間里，A、B、C、D四個(gè)氣球脹大的程度從大到小的排列順序是
。
例3、電壓力鍋集高壓鍋和電飯鍋于一體，既安全又節(jié)能，某品牌的電壓力鍋（如下圖）的銘牌如下表所示。其工作原理如圖所示，A為密閉鍋體，R1、R2分別是主加熱器和保溫加熱器，L是用來指示電壓力鍋保溫狀態(tài)的發(fā)光二極管（電阻忽略不計(jì)），S1為電源開關(guān)。閉合開關(guān)S1后，電路通過R1對(duì)電壓力鍋加熱，當(dāng)鍋內(nèi)水溫達(dá)到105℃時(shí)，鍋體向下移動(dòng)，壓力開關(guān)S2與觸點(diǎn)a斷開，與b點(diǎn)接通，電路通過R2對(duì)電壓力鍋保溫。求：
（1）電壓力鍋正常加熱工作時(shí)，通過加熱電阻R1的電流是多大？
（2）電壓力鍋進(jìn)入保溫狀態(tài)時(shí)，家庭電路電壓發(fā)生變化降為198V，此時(shí)保溫電阻R2消耗的實(shí)際電功率是多大？
（3）用該電壓力鍋對(duì)2kg、20℃的水正常加熱到69.5℃，電壓力鍋加熱的時(shí)間是多少？已知消耗的電能有90%被用來給水加熱。（水的比熱容c=4.2×103J/（kg·℃）。
1．下列用電器工作時(shí)，電能的轉(zhuǎn)化與其他三種不同的是（　　）
2．下列常見電器中不是利用電流熱效應(yīng)工作的是(
)
3．下列電器接在照明電路中，正常工作時(shí)，通過電器的電流最接近5安的是
(
)
4．將規(guī)格都是“220V
100W”的一臺(tái)電風(fēng)扇、一臺(tái)電視機(jī)和一把電烙鐵分別接入家庭電路中，通電時(shí)間相同，下列說法正確的是(
)
A．三個(gè)用電器產(chǎn)生的熱量一樣多
B．電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量最多
C．電視機(jī)產(chǎn)生的熱量最多
D．電烙鐵產(chǎn)生的熱量最多
5．如圖所示，在四個(gè)相同的水槽中盛有質(zhì)量和溫度都相同的水，現(xiàn)將電阻絲R1、R2（R1＜R2），分別按下圖所示的四種方法連接放入水槽，并接入相同的電路．通電相同時(shí)間后，水槽中水溫最高的是（　　）
A．
B．
C．
D．
6．下列關(guān)于如圖所示實(shí)驗(yàn)的說法中錯(cuò)誤的是（
）
A.
該實(shí)驗(yàn)研究的是電流的熱效應(yīng)?
B.
實(shí)驗(yàn)中采用了控制變量法
C.
觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知：在其它條件相同時(shí)，電阻越大產(chǎn)生的熱量越少
D.
實(shí)驗(yàn)中是通過觀察溫度計(jì)示數(shù)的高低來判斷電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱
量的多少
7．如圖是研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，下列分析正確的是（　　）
A．甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)都應(yīng)用了控制變量法
B．甲實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后，右側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量更多
C．乙實(shí)驗(yàn)時(shí)為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系
D．乙實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后，右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的小
8．如圖，甲、乙兩透明密閉容器中都有一段電阻絲，內(nèi)有質(zhì)量相等的空氣，U形管中液面高度的變化可以反映密閉容器中空氣溫度的變化。
（1）此實(shí)驗(yàn)是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與
的關(guān)系，將此裝置接到電源兩端，通電一段時(shí)間，電流在
容器中產(chǎn)生的熱量較多。
（2）在電路中串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器，再接入原電路，可以探究電流產(chǎn)生的熱量與
的關(guān)系。
9．小明和小紅想利用如圖所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)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；燒瓶中B中的金屬絲是鎳鉻合金絲，電阻比較大。
（1）經(jīng)過一段時(shí)間，兩電阻絲產(chǎn)生熱量的多少是通過　　　　　　反映出來的。
（2）小紅問小明“水比較容易獲得，為什么不用水代替煤油？”對(duì)于這個(gè)問題，小明與他的同學(xué)給出了下列四種答案，你認(rèn)為合理的是　　　　　。
A.
因?yàn)槊河陀蓄伾阌谟^察　　　　B.
因?yàn)槊河陀斜容^大的熱值
C.
因?yàn)槊河陀斜容^小的密度　　　　D.
因?yàn)槊河陀斜容^小的比熱容
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，將銅絲和鎳鉻合金絲串聯(lián)接入電路中，這是為了控制　　　　　　相同。
（4）實(shí)驗(yàn)中，小明和小紅發(fā)現(xiàn)B燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)升高得快。這表明：在電流和通電時(shí)間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越____，產(chǎn)生的熱量越多。
型號(hào)
LZJ620
額定電壓
220
V
加熱功率
220
W
保溫功率
20
W
10.如圖甲所示，是小姬媽媽為寶寶準(zhǔn)備的暖奶器及其內(nèi)部電路的結(jié)構(gòu)示意圖和銘牌．暖奶器具有加熱、保溫雙重功能，當(dāng)雙觸點(diǎn)開關(guān)連接觸點(diǎn)1和2時(shí)為關(guān)閉狀態(tài)，連接觸點(diǎn)2和3時(shí)為保溫狀態(tài)，連接觸點(diǎn)3和4時(shí)為加熱狀態(tài)．(溫馨提示：最適合寶寶飲用的牛奶溫度為40
℃)
(1)求電阻R2的阻值；
(2)把400
g牛奶從20
℃加熱到40
℃，求牛奶所吸收的熱量[c牛奶＝4.0×103
J/(kg·℃)]；
(3)如圖乙所示，是暖奶器正常加熱和保溫過程中溫度隨時(shí)間變化的圖像，求暖奶器在加熱過程中的熱效率．(結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后一位)
甲
乙
11.
某電熱砂鍋的簡(jiǎn)化電路如圖甲．R1、R2為發(fā)熱電阻，S為旋轉(zhuǎn)型開關(guān)，a、b、c、d為觸點(diǎn)，通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)S可實(shí)現(xiàn)“關(guān)”、“低擋”、“高擋”之間的轉(zhuǎn)換，工作時(shí)先用高擋加熱鍋內(nèi)湯料到沸騰，再用低擋持續(xù)加熱食物，使食物“湯濃味鮮”．
(1)高擋加熱時(shí)，開關(guān)S應(yīng)旋至觸點(diǎn)________(選填“ab”“bc”或“cd”)位置．
(2)某次烹飪一共用時(shí)6小時(shí)，電功率與加熱時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示，則本次烹飪共消耗多少電能？
發(fā)熱電阻R1和R2的阻值分別為多少？
(4)生活中，有時(shí)也會(huì)選擇電壓力鍋烹飪，因?yàn)殡妷毫﹀佒笫煜嗤|(zhì)量的同種食物，通常比電
熱砂鍋更省電．請(qǐng)你從能量利用率的角度，結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)電壓力鍋能省電作出簡(jiǎn)要的解釋．
1．小明利用電能表測(cè)量某一家用電器的電功率，當(dāng)電路中只有這一個(gè)用電器連續(xù)工作時(shí)，測(cè)得在1h內(nèi)消耗的電能為0.8kW?h，那么這一個(gè)用電器可能是（　　）
A．家庭電扇
B．筆記本電腦
C．臺(tái)燈
D．電飯鍋
2.
如圖所示在四個(gè)相同水槽中盛有質(zhì)量和溫度都相同的純水，現(xiàn)將阻值為R1、R2的電阻絲(R13、某中學(xué)的科技研究小組，為“天宮一號(hào)”空間站的宇航員設(shè)計(jì)了如圖所示的四種電加熱水壺，其中設(shè)計(jì)合理的是（
）
4、家用電熨斗為適應(yīng)不同衣料的熨燙，設(shè)計(jì)了調(diào)整溫度的多擋開關(guān)．?使用時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕即可使熨斗加熱到所需的溫度．圖是電熨斗的電路圖．旋轉(zhuǎn)多擋開關(guān)可以改變1、2、3、4之間的連接情況．現(xiàn)將開關(guān)置于溫度最高擋，這時(shí)，1、2、3、4之間的連接是圖5中的哪一幅（　
　）
A
B
C
D
5．同種材料制成的兩個(gè)圓柱形導(dǎo)體甲、乙串聯(lián)在電路中，如圖所示，R甲又粗又長(zhǎng)，R乙又細(xì)又短，R甲=R乙，通電一段時(shí)間后，不計(jì)熱損失，比較甲、乙兩導(dǎo)體升高的溫度，正確的是（
）
A．甲導(dǎo)體的溫度升高的多
B．乙導(dǎo)體的溫度升高的多
C．甲、乙兩導(dǎo)體升高的溫度相同
D．條件不足，無法判斷
6.小明想設(shè)計(jì)一種能反映并可調(diào)節(jié)溫度高低的電熱毯電路，其原理是：順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕型變阻器觸片，通過電熱絲的電流增大，產(chǎn)熱加快，溫度升高，反映溫度高低的“儀表”（電壓表）示數(shù)變大。下列電路符合設(shè)計(jì)要求的是
(
)
7．為了探究“電流通過導(dǎo)題產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)”，某同學(xué)將兩段阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個(gè)完全相同的燒瓶中，并設(shè)計(jì)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(zhì)量相等，下列有關(guān)此探究活動(dòng)的各種表述，錯(cuò)誤的是（　　）
A．在此實(shí)驗(yàn)中，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少是通過溫度計(jì)示數(shù)變化大小體現(xiàn)出來的
B．甲裝置可探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻是否有關(guān)
C．比較相同通電時(shí)間內(nèi)a，c兩支溫度計(jì)示數(shù)變化情況，可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流是否有關(guān)
D．在相同的通電時(shí)間內(nèi)，d溫度計(jì)所在燒瓶中的電阻絲產(chǎn)生的熱量最多
8.
圖甲是某同學(xué)家一臺(tái)快速電熱水壺，
為了測(cè)量它燒水時(shí)的實(shí)際功率，他與同學(xué)們合作進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)．關(guān)閉家里所有用電器，將該電水壺裝了0.6
kg、
20
℃的水，接入家庭電路中，閉合電熱水壺的開關(guān)．壺中的水從20
℃上升到100
℃所用的時(shí)間是4
min，同時(shí)現(xiàn)察到家中電能表轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)正好為90轉(zhuǎn)．水的比熱容c＝4.2×103
J/
(kg·℃)，圖乙是該電能表的相關(guān)信息．求：
(1)電水壺工作時(shí)消耗的電能；
(2)電水壺?zé)畷r(shí)的實(shí)際功率；
(3)電水壺加熱的效率．
熱風(fēng)溫度
50～75
℃
額定功率
熱風(fēng)時(shí)：990
W
冷風(fēng)時(shí)：110
W
額定電壓
220
V
質(zhì)量
0.5
kg
9.
小華家買了一個(gè)家用電吹風(fēng)，其簡(jiǎn)化電路如圖所示，主要技術(shù)參數(shù)如下表．電吹風(fēng)在額定電壓下工作，請(qǐng)解答如下問題：
(1)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)的電流是多大？
(2)電熱絲工作時(shí)的電阻是多大？
(3)電吹風(fēng)內(nèi)電動(dòng)機(jī)的電阻是1
Ω，電吹風(fēng)吹冷風(fēng)30
min產(chǎn)生的熱量是多少？
10.
如圖甲是某工廠的水平傳送帶上產(chǎn)品運(yùn)輸及計(jì)數(shù)器的示意圖．S為激光光源，能連續(xù)發(fā)射粗細(xì)忽略不計(jì)的激光束；R為光敏電阻，當(dāng)有激光照射時(shí)，其阻值較小．無激光照射時(shí)，其阻值較大．每當(dāng)水平傳送帶上的產(chǎn)品和傳送帶一起勻速通過S與R之間時(shí)，射向光敏電阻的激光被產(chǎn)品擋住，通過電壓表測(cè)出光敏電阻R兩端電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示．已知計(jì)數(shù)器的電源電壓為3
V，保護(hù)電阻R0＝200
Ω.若水平傳送帶上的產(chǎn)品均是邊長(zhǎng)a＝0.1
m、質(zhì)量m＝2.5
kg的實(shí)心正方體，求：
(1)產(chǎn)品的密度；
(2)產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)；
(3)傳送帶傳輸產(chǎn)品的速度；
(4)計(jì)數(shù)器工作1
min，光敏電阻R在有激光照射時(shí)消耗的電能．
參考答案
例1、（1）溫度計(jì)升高的溫度（2）控制通過的電流和通電時(shí)間相同；
（3）煤油的比熱小，吸收相同熱量，能升高較高的溫度，現(xiàn)象明顯。
例2.（1）電阻
（2）氣球脹大程度
C
（3）CDBA
例3、（1）由P=UI得電壓力鍋正常加熱的電流：I1=
P1/
U=1100W/220V=5A；
（2）由P=
U2/
R2
得：R2=
U2/
P2=(220V)
2/20W=2420Ω，電飯鍋實(shí)際消耗的電功率：
P實(shí)=
U2/
R2=(198V)2/2420Ω=16.2W；
（3）水吸收的熱量：Q吸=cm（t-t0）
由加熱消耗的電能90%被水吸收有：Q吸=0.9W電，
根據(jù)W=Pt得加熱時(shí)間：
t=
W/
P=
Q吸/90%P加熱=
cm△t/90%P加熱
=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(69.5℃-20℃)/
90%×1100W=420s．
1．D
2．B
3．B
4．D
5．D
6．C
7．C
8．電阻
乙
電流
9．（1）溫度計(jì)的示數(shù)（2）D（3）通過電阻的電流和通電時(shí)間（4）大
10.解：(1)電路處于保溫狀態(tài)時(shí)，只有R1工作；處于加熱狀態(tài)時(shí)，R1與R2并聯(lián)工作，P2＝P加熱－P保溫＝220
W－20
W＝200
W
R2＝＝＝242
Ω
(2)Q吸＝c牛奶m(t－t0)＝4.0×103
J/(kg·℃)×0.4
kg×(40
℃－20
℃)＝3.2×104
J
(3)由圖像可知，t1＝200
s
W＝P加熱t(yī)1＝220
W×200
s＝4.4×104
J
η＝×100%＝×100%≈72.7%
11.
(1)cd
解：(2)W高＝P高t高＝0.44
kW×1
h＝0.44
kW·h
W低＝P低t低＝0.1
kW×5
h＝0.5
kW·h
W＝W高＋W低＝0.44
kW·h＋0.5
kW·h＝0.94
kW·h
(3)高擋加熱時(shí)，R1＝＝＝110
Ω
低擋加熱時(shí)，R1＋R2＝＝＝484
Ω
所以R2＝484
Ω－110
Ω＝374
Ω
(4)電壓力鍋鍋內(nèi)氣壓大，所以水的沸點(diǎn)高，食物在高溫下容易熟，可以減少用電時(shí)間；加熱時(shí)間短，散失到空氣中的熱量少，能量利用率高，所以更省電．
1．D
2.
D
3、D
4、A
5．B
6、D
7．D
8.
解：(1)電熱水壺工作4
min消耗的電能：W＝
kW·h＝0.06
kW·h＝0.06×3.6×106
J＝2.16×105
J
(2)電熱水壺?zé)膶?shí)際功率：P＝＝＝900
W
(3)水吸的熱量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103
J/(
kg·℃)×0.6
kg×(100
℃－20
℃)＝2.016×105
J
電熱水壺加熱的效率：η＝×100%＝×100%≈93.3%
9.
(1)當(dāng)開關(guān)只接觸B時(shí)，電吹風(fēng)吹冷風(fēng)
通過電動(dòng)機(jī)的電流I＝＝＝0.5
A
(2)當(dāng)開關(guān)同時(shí)接觸A、B時(shí)，電動(dòng)機(jī)和電熱絲都工作
電熱絲的功率P絲＝P熱－P冷＝990
W－110
W＝880
W
電熱絲的電阻R絲＝＝＝55
Ω
(3)根據(jù)焦耳定律可知：電吹風(fēng)吹冷風(fēng)30
min產(chǎn)生的熱量
Q＝I2Rt＝(0.5
A)2×1
Ω×30×60
s＝450
J
10.
解：(1)產(chǎn)品的體積：V＝a3＝(0.1
m)3＝0.001
m3
產(chǎn)品的密度：
ρ＝＝＝2.5×103
kg/m3
(2)
產(chǎn)品與傳送帶的接觸面積：
S＝a2＝(0.1
m)2＝0.01
m2
產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓力：F＝mg＝2.5
kg×10
N/kg＝25
N
產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)：
p＝＝＝2
500
Pa
(3)傳送帶傳送產(chǎn)品的速度：
v＝＝＝＝0.5
m/s
(4)R0兩端電壓：
U0＝
U－U2＝3
V－1
V＝2
V
有激光照射時(shí)電路中的電流：
I＝＝＝0.01
A
光敏電阻R在有激光照射時(shí)消耗的電能：W＝U2It＝1
V×0.01
A×40
s＝0.4
J
2020浙教版科學(xué)九年級(jí)上冊(cè)“沖刺重高”講義（十八
）
電熱器

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