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18.4焦耳定律 第2课时 焦耳定律的应用
1．电热的利用与防止：电热既有有利的一面，也有有害的一面．
(1)电热的利用：电热水器、电饭煲、电熨斗、养鸡场的电热孵化器等．
(2)电热的防止：用电器里过多的电热，如果不能及时散去，有可能烧坏用电器，甚至引起火灾．电视机的后盖有很多小孔，这是为了 　散热　 ；电脑运行时温度会升高，需要用微型风扇及时 　散热　 .
散
热　
散热　
知识梳理
2．电热与电功的关系
(1)对于将电能全部转化为 　内能　 的用电器(即电热器，又叫纯电阻电路)，当电流通过时，用电器产生的热量Q ＝　 (选填“＞”“＜”或“＝”，下同)消耗的电能W；
(2)对于将电能转化为内能和其他形式能的用电器(如电风扇，又叫非纯电阻电路)，当电流通过时，用电器产生的热量Q <　 消耗的电能W.
内能　
＝　
<　
3．电热的计算
(1)对于所有的电热器(纯电阻电路)，计算电热时所有公式均可用．
(2)对于非电热器(非纯电阻电路，初中主要考查电动机)，计算电热时只能用公式Q＝ 　I2Rt　 ，计算电功率只能用公式：P＝ 　　 或P＝ 　UI　 ．
I2Rt　
　
UI　

电热的利用与防止
例1 关于电热的利用，下列说法中错误的是（　A　）
A．电热对我们来说总是有利的
B．电视机、收音机上开小孔是为了散热
C．电饭锅利用电流的热效应工作
D．养鸡场用电热孵化器孵小鸡
A
电热器相关计算
例2 一题多设问如图所示是家用电火锅工作电路原理图，它有高、中、低温三个加热挡位．已知电热丝R1＝R2＝R3＝44 Ω，则：
(1)当开关置于“0”和“1”时，电火锅处于 　停　 挡．
停　
(2)当开关置于“1”和“2”时，电热丝 　R2、R3串联　 (填电路连接方式)，电火锅的功率为 　550　 W，处于 　低温　 挡．
(3)当开关置于“2”和“3”时，电热丝 　R2工作　 (填电路连接方式)，电火锅的功率为 　1 100　 W，处于 　中温　 挡．
R2、R3串联　
550　
低温　
R2工作　
1 100　
中温　
(4)当开关置于“3”和“4”时，电热丝 　R1、R2并联　 (填电路连接方式)，电火锅的功率为 　2 200　 W，处于 　高温　 挡，工作5 min，产生的热量是 　6.6×105　 J.
R1、R2并联　
2 200　
高温　
6.6×105　
练习1 小玥在妈妈指导下用电熨斗熨烫衣服，她首先阅读说明书，知道电熨斗有“低温”“高温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝48.4 Ω，R2＝96.8 Ω，S为旋转式开关．当她旋转触片接触触点1和2时，电熨斗为 　低温　 挡位，该挡位通电1 min，电流产生的热量为 　6×104　 J．
低温　
6×104　
非电热器相关计算
例3 一台标有“220 V 110 W”字样的电风扇，其内部电阻是20 Ω.若它正常工作1 min，则通过电风扇的电流是 　0.5　 A，电流通过电风扇所做的功是 　6 600　 J，电风扇消耗的电能是 　6 600　 J，电流通过电风扇产生的热量是 　300　 J，电风扇转化的机械能是 　6 300　 J，电风扇的效率为 　95%　 (百分号前保留整数)．
0.5　
6 600　
6 600　
300　
6 300　
95%　
练习2 如图所示是某玩具汽车上控制电路的简化图．电动机线圈的电阻值为1 Ω，定值电阻的阻值为5 Ω，闭合开关S后，电动机正常工作，两电压表V1和V2的示数分别为3 V和8 V，则电动机的功率是 　3　 W，正常工作10 s，电动机线圈产生的热量为 　3.6　 J，电动机此时的效率是 　88%　 .若转轴被卡住而使电动机不转动，电压表V1的示数会 　变大　 (选填“变大”“变小”或“不变”)．
3　
3.6　
88%　
变
大　

1．一题多设问下列现象或装置中，属于利用电热的是 　③④⑥　 (填序号)．
①电视机后盖有许多小孔 ②电动机外壳上装有散热片 ③长期不用的电视机隔段时间通一次电 ④白炽灯 ⑤电脑机箱里装有小风扇 ⑥电饭锅
③④⑥　
课堂练习
2．如图是家用电吹风的工作原理图．
额定功率 热风时990 W
冷风时110 W
额定电压 220 V
(1)要让电吹风工作时吹热风，它的开关应置于图甲中 　1、2　 (选填“1、2”或“2、3”)位置．
1、2　
(2)如表是部分技术参数，电吹风吹热风时，5 min通过电热丝产生的热量是多少？若电动机的电阻是1 Ω，吹冷风10 min电动机产生的热量是多少？
额定功率 热风时990 W
冷风时110 W
额定电压 220 V
(2)解：吹热风时，电热丝的功率P丝＝990 W－110 W＝880 W
5 min通过电热丝产生的热量Q丝＝W＝P丝t＝880 W×5×60 s＝2.64×105 J
当吹冷风时，只有电动机工作，P冷＝110 W由P＝UI可得，通过电动机的电流
I＝＝＝0.5 A
吹冷风10 min电动机产生的热量Q＝I2Rt＝(0.5 A)2×1 Ω×10×60 s＝150 J.
答：(2)吹热风时，5 min通过电热丝产生的热量是2.64×105 J；吹冷风10 min电动机产生的热量为150 J
(3)使用几年后，发现电热丝变细，则其电阻变 　大　 ，它吹热风的实际功率将变 　小　 .(均选填“大”或“小”)
大　
小　
1．(2022·梧州)下列属于防止电流热效应产生危害的实例是（　B　）
A．家里使用电热水壶烧水
B．利用电视机后盖的小孔散热
C．家里使用电饭锅煮饭
D．小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
B
强化练习
2．(2022·湖北)某款家用电热取暖器有两个挡位，它正常工作时，下列说法正确的是（　D　）
A．取暖器的电热丝是由电阻率小、熔点高的材料制成
B．“高温”挡一定比“低温”挡产生的热量多
C．“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻大
D．连接电热丝的导线比电热丝的电阻小
D
3．某同学家1 000 W的电炉子突然灭了，检查发现电炉丝烧断了，他把烧坏的地方剪掉一小段再接入电路，则电炉子1 s内产生的热量将（　A　）
A．大于1 000 J
B．小于1 000 J
C．等于1 000 J
D．无法确定
A
4．甲、乙两电热丝电阻之比为2∶3，通过的电流之比为3∶1，则相同时间内产生的热量之比为（　B　）
A．2∶1
B．6∶1
C．1∶2
D．1∶6
B
5．(2022·深圳改编)某爱心团队去养老院送电暖气，电暖气有低、中、高三挡，已知R1＝55 Ω，R2＝44 Ω，以下说法正确的是（　B　）
A．使用“低温挡”只需闭合S2
B．使用“高温挡”要闭合S1、S2
C．闭合S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5∶4
D．中温挡正常工作1分钟，产生的热量为1 100 J
B
6．如图为一款养生壶的电路简图，该壶有“加热”和“保温”两挡，电源电压为220 V，电阻丝R1、R2的阻值分别为44 Ω、356 Ω.养生壶在“加热”挡工作时，电功率为 　1 100　 W；现将壶内1 kg的养生茶从20 ℃加热至75 ℃，加热过程中若不计热量损失，所需时间为 　210　 s；养生茶的内能增加是通过 　热传递　 的方式实现的．[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
1 100　
210　
热传递　
7．如图所示是额定电压为220 V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，电吹风在额定电压下工作，吹冷风的功率为120 W，吹热风的功率为560 W.
(1)要送冷风，选择开关应放在 　B　 (选填“A”“B”或“C”)位置．
(2)电吹风机正常工作时，电热丝R的阻值为 　110　 Ω，通过电热丝的电流为 　2　 A，在5 min内电流通过电热丝产生的热量为 　1.32×105　 J.
B　
110　
2　
1.32×105　
8．(2022·广东)某电热取暖器的简化电路如图所示，R1、R2为发热电阻，取暖器工作时，通过开关S1和S2实现低温、高温的挡位控制，已知高温挡功率为1 320 W，R1＝55 Ω.求：
(1)取暖器工作时通过R1的电流；
解：(1)由图可知，电阻R1和R2并联，两端电压都是220 V，通过R1的电流
I1＝＝＝4 A
答：(1)通过R1的电流为4 A；
(2)取暖器处于低温挡时，工作1 min产生的热量；
解：(2)当开关S1闭合、S2断开时，取暖器处于低温挡，只有R1工作，工作1 min产生的热量
Q＝UI1t＝220 V×4 A×60 s＝5.28×104 J
答：(2)低温挡工作1 min产生的热量为5.28×104 J；
(3)R2的阻值．
(3)当开关S1、S2均闭合时，取暖器处于高温挡，由P＝UI可得，取暖器总电流
I总＝＝＝6 A
通过R2的电流I2＝I总－I1＝6 A－4 A＝2 A
R2的阻值R2＝＝＝110 Ω.
答：(3)R2的阻值为110 Ω.

9．如图所示是一台电动平衡车，电动机上标有“60 V 72 W”字样，线圈的电阻为6 Ω，则电动机正常工作10 min所消耗的电能为 　4.32×104　 J，电动机工作过程中线圈产生的热量为 　5 184　 J，这个电动机的效率为 　88%　 .
4.32×104　
5 184　
88%　
10．(2022·达州)如图所示，电源电压恒为10 V，滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω，直流电动机的额定电压为6 V，线圈电阻为2 Ω.当闭合开关S，滑片P移到中点时，电动机刚好正常工作，电动机主要将电能转化为 　机械能　 ，此时电路中的电流为 　0.4　 A，整个电路通电100 s产生的内能为 　192　 J.
机械能　
0.4　
192　
11．某品牌电热扇工作原理如图所示．S1为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关S1，可实现加热功能的“空挡”、“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动．R1和R2均为电热丝，阻值不受温度影响，R1＝88 Ω.电热扇部分参数如表所示．
额定电压 220 V
高温挡加热功率 1 650 W
电动机功率 44 W
电动机线圈电阻 6 Ω
(1)请画出电热扇处于低温挡且不转动时的等效电路图，并计算此时电路正常工作消耗的总功率；
解：(1)由电路图知当电热扇处于低温挡且不转动时只有电阻R1工作，
等效电路图如下所示
此时电路正常工作消耗的总功率为
P低＝＝＝550 W
答：(1)电路正常工作消耗的总功率为550 W；
(2)求R2的阻值；
(2)由电路图知当电热扇处于高温挡时，电阻R1和R2并联，R2的
电功率为P2＝P高－P低＝1 650 W－550 W＝1 100 W
根据P＝知R2的阻值为
R2＝＝＝44 Ω
答：(2)R2的阻值为44 Ω；
额定电压 220 V
高温挡加热功率 1 650 W
电动机功率 44 W
电动机线圈电阻 6 Ω
(3)若电动机正常工作10 min，内部线圈产生的热量为多少？
(3)根据P＝UI知电动机的电流为
I＝＝＝0.2 A
电动机正常工作10 min＝600 s，内部线圈产生的热量为
Q＝I2Rt＝(0.2 A)2×6 Ω×600 s＝144 J.
答：(3)内部线圈产生的热量为144 J.
额定电压 220 V
高温挡加热功率 1 650 W
电动机功率 44 W
电动机线圈电阻 6 Ω

12．(2022·陕西改编)如图是某家用电扇的铭牌．
(1)电扇正常工作时，电能主要转化为 　机械　 能．
(2)电扇底座与地面总接触面积为2.4×10-3m2，电扇静止时对水平地面的压强是 　2.5×104 Pa　 ．(g取10 N/kg)
机械　
2.5×104 Pa　
(3)电扇使用事项中明确规定：“禁止用手或其他物体阻挡叶片转动”，这是因为正常工作的电扇，如果叶片被卡住而不转动时，电能将全部转化为内能，很容易烧坏电动机线圈．已知线圈电阻为22 Ω，正常工作的电扇叶片被卡住不转时，线圈中的电流为 　10 A　 ，若此状态持续1 min，则线圈中电流产生的热量是 　1.32×105 J　 ．
10 A　
1.32×105 J　

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