第19讲电热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探究电流通过导体时产生的热量跟电流的关系实验装置探究方法_________法、___________法设计方法通过液面高度的变化判断电阻产生热量的多少电阻串联的目的是控制_______和________相同将等大的电阻串联，然后再将第三个电阻与其中一个并联，目的是改变通过_______的大小结论在电流、通电时间相同的情况下，电阻越____，产生的热量越多在电阻、通电时间相同的情况下，通过的电流越_____，产生的热量越多补充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_____成正比基本公式Q=I2Rt（普遍适用）导出公式Q=W=Pt=UIt=U2/Rt=I2Rt（纯电阻使用）电热的利用和防止1.电热的利用——电热器原理电流的___效应组成主要结构：发热体优点清洁卫生，没有环境污染效率__________可以方便地控制和调节温度示例电饭煲、电烙铁、电烤箱2.电热危害及防止危害烧坏用电器加速绝缘材料的老化造成输送电能过程中电能损失防止安装______________安装散热片安装_____________9\n【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 (2022·济南)把一个标有“10V 3W”小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上(如图所示)，小灯泡恰能正常工作．通过计算回答：(1)通过小灯泡的电流是多少？(2)串联在电路中的定值电阻的阻值多大？(3)该电路工作10s，定值电阻产生的热量是多少？点拨：由灯泡正常发光，根据灯泡的型号得出电路中的电流，然后利用欧姆定律的变形公式求出电路中的总电阻，利用串联电路电阻的特点和焦耳定律的公式即可求出定值电阻的阻值和产生的热量． 1．(2022·泉州)阻值为100Ω的电炉接在电压为220V的电路中，则通过电炉丝的电流是________A，电炉丝通电10s内产生的热量为________J.2．(2022·邵阳)如图是家用电热壶及铭牌，水的比热容为c水＝4.2×103J/(kg·℃)．求：产品型号：××××额定电压：220V额定功率：1000W频 率：50Hz容 量：1.0L(1)电热壶正常工作时的电阻．(2)电热壶正常工作3min，放的热量是多少？9\n(3)如果电热壶正常工作3min放出的热量全部被水吸收，能否把1kg水从20℃加热到100℃？命题点2 “档位型”电热器的计算 (2022·菏泽)自动饮水机已经普遍用于车站、学校等公共场所，它的简化电路图如图所示，电热丝电阻分别为R1、R2，请根据说明书提供的信息计算．[水的密度ρ水＝1×103kg/m3，水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)]饮水机参数热水温度：≥90℃热胆容积：2L额定功率：1000W保温功率：40W额定电压：220V频率：50Hz (1)如果饮水机处在“加热”状态正常工作时，电热丝所产生的热量有80%被水吸收，饮水机的热胆装满水，水温由20℃加热到90℃，需用多长时间？(2)开关S1断开时，饮水机处于________(填“加热”或“保温”)状态．(3)电阻丝R1的阻值．点拨：分析电路知：S1闭合时，只有R2工作，断开时，R1、R2串联，根据公式P＝可知，在电压一定时，电功率与电阻成反比关系，电阻最大时，电功率最小为保温状态；电阻最小时，电功率最大，为加热状态．再结合已知条件，选择公式进行解答．3．(2022·河南)如图是某款电热水龙头的电路原理图．R1、R2为电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水档之间的切换．当开关同时接触2、3触点时，水龙头放出的是________(填“冷”“温”或“热”)水．若R2＝2R1，水龙头在温水档正常工作时电功率为2000W，则它在热水档正常工作1min9\n消耗的电能为________J.4．(2022·恩施)乐乐家有款电热水器，说明书上有工作原理电路图(如图甲)，有“加热”和“保温”两档．正常工作时电路的总功率分别为1100W和11W．试求：(1)当处于“加热”档工作时，双掷开关S应置于________(填“1”“2”或“中间”)．(2)若不计电阻随温度的变化，忽略A、B指示灯电阻的影响，R1、R2阻值各为多大？(3)乐乐看到自家电能表如图乙所示[1200imp/(kW·h)是脉冲系数，表示消耗1kW·h电能，脉冲信号灯闪变1200次]．乐乐关闭家中其他电器，单独让电热水器工作，发现2min内电能表信号灯闪变42次．求热水器实际功率．命题点 探究电热的影响因素探究电热的影响因素是中考考查的重点，在中考中往往从以下几个方面展开考查：(1)被加热物质材料的选择：一般选择加热煤油或空气，因为它们的比热容小，效果明显且安全；(2)被加热物质的要求：初温和质量相同的同种物质；(3)实验研究方法的考查：转换法，实验中通过温度计的示数或U型管两边液面的高度变化反映产生电热的多少；(4)控制变量法的考查；(5)实验结论的得出等． (2022·衡阳)为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝(R1＜R2)分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变．9\n(1)实验中通过____________________变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少．(2)甲装置可探究电流产生的热量与________的关系，电路中将两根金属丝串联的目的是________相等．(3)在装置甲、乙的两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况，可探究电流产生的热量与________的关系．(4)甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与________气球(填气球字母标号)相通的电阻丝产生的热量最多．点拨：(1)选用的不同阻值的电阻丝，是为了研究电流产生的热量与导体电阻(或电压)之间的关系，应控制流过导体的电流相同(通过将两导体串联实现)及通电时间相同(将开关接在干路来控制)；(2)将两不同阻值的导体并联时可以研究电流产生的热量与通过导体电流之间的关系．(5)开关接在干路，是为了控制________相同．(6)甲图中闭合开关后，观察到R2对应气球膨胀得更明显，这表明________________________________________________．(7)乙图中闭合开关后，观察到R1对应气球膨胀得更明显，这表明________________________________________________．(8)小明同学做了一次实验，便得出结论，这样恰当吗？________．因为____________________．(9)电烘箱高温和低温两档的调节是通过改变接入电路中电阻丝的长度来实现的．由上述实验可知：低温档接入电路的电阻丝比高温档要________(填“长”或“短”)一些．一、选择题1．(2022·潍坊)下列图中所示的家用电器，利用电流的热效应工作的是（）A.电暖气 B.洗衣机C.电风扇D.电视机2．(2022·自贡)将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入同一家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（）A．三个用电器产生的热量相同B．电风扇产生的热量最多C．电烙铁产生的热量最多D．电视机产生的热量最多3．(2022·乐山)如图所示，将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，用三段阻值不同的电阻丝(R1＜R2＜R3)分别给三个烧瓶中的空气加热，通电一段时间后体积变化最大的气球是（）A．aB．bC．cD．三个相同9\n第3题图 第4题图4．(2022·武汉)如图是“探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（）A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系C．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少的5．(2022·常州)严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴．一只靴内加热电路如图所示，电源电压恒定，S2为三档旋钮开关(金属片M可分别拨至a、b、c处)，电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点．这只电热靴的低温档为6W，则其中温档和高温档分别为（）A．8W，12WB．8W，24WC．12W，18WD．12W，24W6．(2022·宿迁)电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为（）A．通电导线的电流小于通过电阻丝的电流B．导线的绝缘皮隔热C．导线散热比电阻丝快D．导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量很少二、填空题7．(2022·山西)英国物理学家________做了大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，其计算公式是________，这一发现发展了电热学理论，为电热应用做出了杰出的贡献．8．(2022·济宁)某导体电阻为10Ω，通电5min产生的热量是1200J，当通过该导体的电流增大为原来的2倍时，在相等时间内产生的热量是________J.9．(2022·聊城)如图是研究“电流通过导体产生的热量和什么因素有关”的实验，通电一段时间后，由现象可判断电阻________产生的热量较多．在此实验中用到的物理科学方法是________(写出一种即可)．第9题图第10题图10．(2022·黑龙江)如图是某电热水壶加热和保温电路原理图，R1＝44Ω，R2＝440Ω，当开关S1断开，S2闭合时，电热水壶处于________状态；该电热水壶的加热功率是________W.三、实验探究题11．(2022·临沂)如图所示，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝，瓶中插入温度计a、b.9\n(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质量、初温都相同的煤油．闭合开关一段时间，可以通过温度计________情况，判断电阻丝产生热量的多少．此方案是探究________和时间相同时，电流通过电阻丝产生的热量与________大小的关系．(2)在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且电阻丝的阻值R甲________R乙时，可以比较不同物质的吸热能力．若温度计a比温度计b温度升高得快，则甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲________(填“大于”“小于”或“等于”)c乙．四、计算题12．(2022·东营)小明家电热水器的简化电路图如图所示，S1是手动开关，置于热水器水箱外部；S2是温控开关，置于热水器水箱内部．当水温低于40℃时自动闭合，达到40℃时自动断开；R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝．使用时，手动闭合开关S1，电热水器开始工作．电热水器部分参数如表所示：额定电压220V频率50Hz保温功率220W加热功率1980W水箱容量50L设定温度40℃ (1)电热丝R1的阻值是多少？(2)加热时流过电热丝R2的电流是多少？(3)假设将初温为20℃的一满箱水加热至设定温度用了50min，则电热水器的效率是多少？[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103kg/m3]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9\n考点3 1.热 高 散热风扇 散热窗各个击破例1 (1)由公式P＝UI变形得灯泡正常发光时的电流为I＝＝＝0.3A；(2)由P＝变形得灯泡电阻为RL＝＝≈33.3Ω，串联电路总电阻为R总＝＝＝40Ω，定值电阻的阻值为R＝R总－RL＝40Ω－33.3Ω＝6.7Ω；(3)定值电阻产生的热量为Q＝I2Rt＝(0.3A)2×6.7Ω×10s＝6.03J.题组训练 1.2.2 4.84×103 2.(1)因为正常工作时电热壶的电功率为P＝1000W，电压U＝220V，由P＝变形得电阻为R＝＝＝48.4Ω；(2)根据P＝变形可得正常工作3min释放的热量：Q＝W＝Pt＝1000W×3×60s＝180000J；(3)若水从20℃加热到100℃吸收的热量为Q水＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃－20℃)＝336000J＞180000J．如果电热壶正常工作3min放出的热量全部被水吸收，不能把1kg水从20℃加热到100℃.例2 (1)由密度公式ρ＝变形得热胆内水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10－3m3＝2kg；水温由20℃加热到90℃吸收的热量：Q＝cm(t2－t1)＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(90℃－20℃)＝5.88×105J，由公式η＝变形得W＝＝＝7.35×105J；由公式P＝变形得加热时间t＝＝＝735s．(2)保温 当开关S1断开时，两电阻串联，由公式P＝得，此时总电阻较大，电功率较小，为保温状态；(3)当开关S1闭合时，R1被短路，此时处于加热状态，由公式P＝变形得R2＝＝＝48.4Ω；S1断开时，饮水机处于保温状态，两电阻串联，由公式P＝变形得R总＝＝＝1210Ω；则R1＝R总－R2＝1210Ω－48.4Ω＝1161.6Ω.题组训练 3.温 1.8×105 4.(1)1 若要处于加热状态，需要电功率最大，由题意可知电压不变，需要电阻最小，故开关S应接1.(2)因为不计电阻随温度的变化，忽略A、B指示灯电阻的影响，加热时只有R1接入电路，功率P加热＝1100W，故R1＝＝＝44Ω；保温时，S接2，R1与R2串联，则总电阻为R＝＝＝4400Ω，则R2＝R－R1＝4400Ω－44Ω＝4356Ω；9\n(3)电热水壶单独工作2min时，消耗的电能为W＝kW·h＝0.035kW·h，热水壶的实际功率为P实际＝＝＝1.05kW＝1050W.实验突破例 (1)气球膨胀程度的大小 (2)电阻(或电压) 控制电流 (3)电流 (4)C拓展训练 (5)通电时间 (6)在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多 (7)在电压和通电时间相同时，电流越大产生的热量越多 (8)不恰当 需多次实验避免偶然性 (9)长整合集训1．A 2.C 3.C 4.C 5.A 6.D 7.焦耳 Q＝I2Rt 8.4800 9.R2 转换法 10.保温 1100 11.(1)升高 电流 电阻 (2)等于 小于 12.(1)当只有S1闭合时，R1单独工作，用电器处于保温状态，由P＝变形得R1＝＝＝220Ω；(2)当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，处于加热状态，R2的功率为P2＝P－P1＝1980W－220W＝1760W，由P＝UI可得通过电热丝R2的电流是I2＝＝＝8A；(3)由ρ＝变形得m＝ρV＝1.0×103kg/m3×50×10－3m3＝50kg，水吸收的热量为Q＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(40℃－20℃)＝4.2×106J，由P＝变形可得消耗的电能为W＝Pt＝1980W×50×60s＝5.94×106J，热水器的效率为η＝×100%＝×100%≈70.7%.9
