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(共53张PPT)
考点五　电磁学
第22讲　家庭用电　电流的热效应
2024年中考复习专题
考点梳理
1
实验剖析
2
真题试做
3
目录
考点梳理
1
考点1
家庭电路
考点2
安全用电
考点3
电流的热效应
考点4
焦耳定律
组成 由右图可知,家庭电路是由两根进户线、 、总开关、________、开关、插座、用电器、导线等组成
考点1
家庭电路
·核心考点梳理·
1.家庭电路的组成及连接
电能表
保险盒
零线和 火线 两根进户线一根是 ,另一根是 ,它们之间的电压为 V。零线在入户之前已经和大地相连
电能表 用来计量家庭电路所消耗的______
总开关 接在干路中,对家庭电路进行总控制。对家庭电路进行操作或维修时,应 总开关
火线
零线
220
电能
续表
断开
保险盒 保险丝 (1)连接：安装在 后面,串联在电路中的 上
(2)材料：电阻率较 、熔点较 的铅锑合金。禁止用铜丝、铁丝等导线代替保险丝
(3)作用：电流过大时,温度升高,保险丝熔断,切断电路,对电路起到保护作用
空气 开关 电流过大时空气开关自动断开,切断电路,俗称跳闸,对电路起到保护作用
漏电保护器 装在控制插座的总开关上。如果站在地上的人接触了火线,电流经人体流入大地,漏电保护器会迅速 电流,对人体起到保护作用
续表
总开关
火线
大
低
切断
插座和插头 (1)两孔插座：适用于小功率用电器,接法为“左零右火” (2)三孔插座：适用于带有金属外壳的家用电器,接法为“左零右火上接地” (3)三线插头：如右图所示,标“L”的接 ；标“N”的接 ；标“E”的和用电器的_________相连
各元件连接 (1)开关：与被控制的用电器 ,且必须接在 和用电器之间 (2)用电器：必须接在开关和 之间,各用电器 在电路中 (3)螺口灯泡：螺旋部分接 , 通过开关接到螺口灯泡的尾部 续表
火线
零线
金属外壳
串联
火线
零线
并联
零线
火线
作用 辨别火线和零线,氖管发光说明接触的是 ,氖管不发光说明接触的是_____ 使用方法及注意事项 如右图所示:使用时,手指按住笔卡,用笔尖接触_________ 使用形状如螺丝刀的试电笔时用指尖抵住上端的金属帽
注：手指或身体的其他部位千万不能碰到_________ 故障判断 (1)若氖管发光,说明测试点与 接通 (2)若氖管不发光,说明测试点与火线之间存在 路 火线
2.试电笔(测电笔)
(RJ九年级P106)
(HK九年级P112)
零线
被测导线
金属笔尖
火线
断
安全电压 对人体安全的电压不高于 V 触电原因 人体直接或间接接触 ,使人体与导线构成通路 触电形式 低压触电 高压触电
触电急救措施 不能用手去拉触电者,应立即切断 或用绝缘体(如干木棒)将电线挑开,再进行急救。决不能向带电体泼水救火 考点2
安全用电
36
火线
电源
家庭电路中电流过大的原因 用电器的 ：使用大功率用电器或多个用电器同时使用 发生 ：改装电路时不小心使火线和零线直接连通、用电器进水造成短路、电线绝缘皮破损或老化
安全用电原则 (1) 低压带电体, 高压带电体 (2)更换灯泡、搬动电器前应 电源开关 (3)不弄湿用电器,不损坏绝缘层 (4)保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命时应及时更换 (5)带金属外壳的用电器使用 插座,确保金属外壳接地 (6)注意防雷：高大建筑物顶端要装避雷针、雷雨天气不要到大树下避雨等 续表
总功率过大
短路
不接触
不靠近
断开
三孔
概念 电流通过导体时将 转化为 的现象叫做电流的热效应
影响因素 (1)在电阻相同、电流相同的情况下,通电时间越长,电流产生的热量越___
(2)在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,电流产生的热量越___
(3)在电阻相同、通电时间相同的情况下,通电电流越 ,电流产生的热量越多
电热的利用和防止 利用：电热水器、电饭锅和电熨斗等
防止：用电器的散热窗、散热孔和散热风扇等
考点3
电流的热效应
电能
内能
多
多
大
考点4
焦耳定律
内容 电流通过导体产生的热量跟 成正比,跟导体的 成正比,跟_________成正比
计算公式 公式：Q=I2Rt(普遍适用) 导出公式：Q=W=Pt=UIt=t=I2Rt(纯电阻电路适用)
电热和电功的关系 (1)纯电阻电路中,消耗的电能 转化为内能,即W=Q=UIt=t=I2Rt
(2)非纯电阻电路(如含有电动机的电路)中,大部分电能转化为机械能,仅有少量电能转化为内能,即W Q,此时计算电功只能用W=UIt,计算电热只能用Q=I2Rt
电流的平方
电阻
通电时间
全部
>
1.控制灯泡的开关应接在火线上。 ( )
2.只要不接触带电体就不会触电。 ( )
3.家用电器达到使用寿命后,只要外壳不破损就不需要更换。 ( )
4.家庭电路中的空气开关跳闸一定是发生了短路。 ( )
5.利用突然断电的机会来更换家用灯泡。 ( )
6.电饭煲的电热丝最好选用超导材料。 ( )
7.两根电热丝接入同一电路,电阻值大的相同时间产生的热量多。 ( )
8.电流通过某一导体产生的电热与流经这一导体的电流的平方成正比。
( )
√
×
×
×
×
·易错速判·
×
×
√
实验剖析
2
实验
探究电流产生的热量与什么因素有关
实验探究 探究电流产生的热量跟电阻的关系 探究电流产生的热量跟电流大小的关系 探究电流产生的热量跟通电时间的关系
实验装置
实验1
·实验梳理·
实验
探究电流产生的热量与什么因素有关(2022版课标要求,2021.25)
续表
实验方法 控制变量法和 法(通过比较U形管中 判断电阻产生热量的多少)
注意事项 1.被加热的物质选用煤油和空气的好处：煤油的 ,空气_____________
2.对被加热物质的要求：物质种类相同,质量和初温_____
转换
液面高度差
比热容小
热胀冷缩明显
相同
实验操作 1.控制通过电阻的电流和通电时间相同,选择两个 的电阻丝 2.将两个容器中的电阻丝 起来接入电路,通电一段时间后,比较两个容器中U形管液面的高度变化情况 1.控制电阻丝的阻值和通电时间相同,改变通过两电阻丝的_________ 2.将阻值相同的两电阻丝 ,再与另一相同阻值的电阻丝 在电路中,在通电时间相同时,观察两个容器中U形管液面高度的变化 1.控制电阻丝的阻值和通过电阻丝的电流相同，改变_______________
2.观察U形管的液面高度，发现通电时间 ,U形管中液面高度变化_____
续表
阻值不同
串联
电流大小
并联
串联
通电时间的长短
越长
越大
续表
实验结论 在电流和通电时间相同的情况下,电阻越 ，产生的热量越多 在电阻和通电时间相同的情况下,通过的电流越 ,产生的热量越多 在电阻和通过的电流相同的情况下,通电时间越 ,产生的热量越多
交流与反思 1.通电一段时间后,U形管中液面高度几乎不变的原因:________________ 2.多次实验的目的:避免偶然因素对实验结论的影响,得出普遍规律 大
大
长
U形管气密性不好
·典例精练·
某小组“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因
素有关”。
(1)小华用如图甲所示的装置进行实验,图甲中两个容
积为250 mL的同规格烧瓶内装满煤油,瓶塞上各插一
根同规格的玻璃管,电阻丝R1和R2的阻值分别为5 Ω和10 Ω。在选用实验器材时,用煤油而不用水的原因是__________________________________
_______。两烧瓶内的电阻丝是串联的,这样连接的目的是_____________
_____________________。实验中是通过 来反映电流产生热量的多少的,这利用了 法。
(2)连接好电路,将滑动变阻器的滑片移至 (选填“A”或“B”)端,分别标记两烧瓶内玻璃管中液面的起始位置。
玻璃管中液面高度变化
转换
B
煤油是绝缘体且比热容小,受热温度变
化显著
保证电阻丝中
的电流和通电时间相同
(3)闭合开关,将滑片移至合适位置,通电一段时间后,可以观察到10 Ω的电阻丝所在烧瓶内玻璃管中液面上升更 ,通过这个现象可以初步得出实验结论:______________________________________________________
_______________。
(4)每隔2 min,将滑片P向左移一点,观察到在相等时间内每个烧瓶中液面变化的幅度逐渐增大,由此可得出：在相同时间内,电阻相同的情况下,电流越 ,电流通过导体产生的热量越多。
高
大
在通过导体的电流和通电时间相同时,电阻越大,电流通过导体
产生的热量越多
(5)小红用如图乙、丙所示的两个装置进行实验,
探究电流通过导体时产生的热量的影响因素,她
将两段电阻丝R1、R2(R1同的烧瓶中,用玻璃管将两烧瓶分别与相同的气
球相连,两次实验电源电压不变。
①比较乙、丙两图中相同时间内气球A和气球C体积变化的情况,可探究电流通过导体时产生的热量与 的关系。
②小红用气球代替温度计进行实验,你对此的评价:___________________
______________________________________________________________________________________________________________________。
电流
利用气球体积的变化,
能更直观地反映出电流通过导体产生热量的多少,但不能测出准确的温度；
温度计能准确测出温度的变化值,更适用于液体温度变化的测量
(6)如图丁所示的是小明的实验装置,M、N是完全相同的密闭
容器,里面密封着等量的空气， U形管中液面高度的变化反映
密闭空气温度的变化。闭合开关前,A、B两U形管内液面相平。
①实验中,N容器外部的电阻的作用是使左、右容器内导体的 不相等。
②由于电流产生的热量不易直接测量,因此在实验中通过观察U形管中液面高度的变化来显示M、N容器内空气温度的变化,这里采用的物理研究方法是 。
③通过实验可知, (选填“M”或“N”)容器中导体产生的热量较多。由此可知,在电阻和通电时间相同时,电流越 ,导体产生的热量越多。
电流
转换法
M
大
（2018~2023）
真题试做
3
命题点1
安全用电原则
家庭电路
命题点2
探究电流产生的热量与哪些因素有关
命题点4
对焦耳定律的理解与运用
命题点3
命题点1
安全用电原则
1.(2019贵阳9题,3分)插线板使用不当会带来安全隐患甚至引发火灾,下列属于正确使用插线板的做法是( )
A.在插线板上可以同时接用多个大功率用电器
B.插线板可以放置在家中的任何位置
C.使用或购买插线板时要关注其相关技术参数
D.用电器的插脚无需与插孔中的金属片完全接触
C
1
2
3
2.(2022贵阳13题,2分)家中台灯插头出现如图所示的破损,如果直接用手拔该插头,将会对人造成 的危险,甚至危及生命!
触电
1
2
3
补充考法
3.(2023福建)下列做法符合安全用电原则的是( )
A.用电器着火时用水灭火
B.在高压线附近放风筝
C.在灯泡和零线之间接开关
D.更换灯泡前先断开电源
1
2
3
D
家庭电路
命题点2
4.(家庭电路故障分析)(2023贵阳开阳县 )如图所示,闭合开关,发现螺口灯泡不亮,检查时发现熔丝完好,用测电笔接触P、M、N点时氖管发光,接触Q点时氖管不发光,若电路中仅有一处故障,则对该电路的分析正确的是( )
A.若熔丝熔断,是利用了电流的热效应
B.图中螺口灯泡的接线方式不符合安全用电
C.电路故障有可能是M、N间短路
D.零线与火线之间的电压为36 V
补充考法
4
5
A
5.(家庭电路作图)(2023江苏苏州)如图所示,将家庭电路补充完整(虚线框内一处接保险丝“ ”,另一处用导线连接)。
补充考法
4
5
6.(2019贵阳14题,2分)22岁的中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能,这是一百多年来对物质超导零电阻特性的又一重大发现。若未来实现石墨烯超导输电,根据 定律推断输电线路可实现电能零损耗。
焦耳
对焦耳定律的理解与运用 (6年2考)
命题点3
7
8
6
9
7.(2020贵阳19题,3分)现代家庭中用电器越来越多,若家庭电路的主线路(进户线)电线选择不当,会带来许多麻烦甚至是安全隐患。根据家庭安全用电的需要,你认为主线路电线在选择时应考虑哪些因素 请写出一个因素并说明原因。
答：主线路电线在选择时应根据家庭安全用电的需要选择合适粗细的电线。因为家庭中用电器越来越多,用电器的功率越来越大,根据I=知,电路中的电流越来越大,在主线路电流一定时,根据Q=I2Rt知,在相同时间内,电阻越大的导线产生的热量越多,容易引起火灾,所以主线路电线在选择时应根据家庭安全用电的需要选择合适粗细的电线。
7
8
6
9
创新考法
8. (2023江苏扬州)学习电学知识后,小芳把裸铜线分别在两个削尖的铅笔芯上绕几圈,使笔尖刚好接触,如图所示,接上9 V的电源,接触点出现了明亮的电火花,是因为铅笔尖接触处的 ；若让电火花更亮些,方法是 ,原理是 。
增大电源电压
7
8
6
9
Q=I2Rt
电阻较大
创新考法
9.(2023贵阳花溪区模拟)小江家新买了一个不锈钢电热水壶,此电热水壶有防干烧功能,它的发热体的电阻随温度变化的情况如图所示,请你根据所学的电学知识回答下列问题:
(1)他家应该为这个电水壶配两孔插座还是三孔插座
(2)请根据图象说明此壶防干烧的原理。
答：三孔插座。
答：当水烧干后,水壶温度超过100 ℃,随着温度的升高电阻急速增大,发热功率变小,产生的热量随之变小,当产生的热量小于(或等于)其向周围空间散发的热量时,其温度下降(或不再升高)。
7
8
6
9
探究电流产生的热量与哪些因素有关
命题点4
10
10.(2021贵阳25题,10分)小明在“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验中,提出了下列猜想:
A.与通电时间有关
B.与电阻大小有关
C.与电压大小有关
D.与电流大小有关
实验器材:阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。
请回答下列问题:
(1)探究猜想A时,将某一电阻丝接入电路,保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝,闭合开关一段时间后火柴头才燃烧,这一现象说明:
①电阻丝产生的热量通过 的方式传递给火柴头。
②电阻丝产生的热量与通电时间 (选填“有关”或“无关”)。
热传递
有关
10
(2)探究猜想B时,如图所示,将10 Ω和20 Ω的电阻丝串联接入电路,把两根相同的火柴头分别接触电阻丝(设火柴头与整根电阻丝接触)。
①小明思考,若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧,据此能否判断该电阻丝产生的热量多 (选填“能”或“不能”)。
②闭合开关较长时间后,发现两电阻丝均发热,但火柴头都没有燃烧,在不改变电源电压的情况下,选择下列哪组电阻丝进行实验更可行 (填选项字母)。
A. 20 Ω 30 Ω B. 15 Ω 15 Ω C. 5 Ω 25 Ω
C
能
10
(3)小明通过上述实验发现:电阻越大,电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为,串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同,那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式,能否合理完成对猜想B的方案设计 请你说明理由。
不能；两电阻并联时,电压相同,由于电阻不同,电流也不同,不能控制电流相同,所以不能。
10
素养综合训练
1.(2023四川南充)输电线进户后,先经过家庭电路元件再连接用电器,图中(1)(2)(3)内的元件分别是( )
A.电能表 保险盒 总开关
B.电能表 总开关 保险盒
C.总开关 电能表 保险盒
D.保险盒 总开关 电能表
B
基础过关
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
2.(2023湖南永州)“珍爱生命,安全用电”,生活中掌握一些安全用电的知识是我们人生成长的必修课,下列符合安全用电原则的是 ( )
A.在高压线下放风筝
B.用湿抹布擦发光的灯泡
C.绝缘皮破损的导线继续使用
D.搬动电风扇前应断开电源开关
D
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
3.(2023福建)下列利用电流热效应工作的用电器是( )
A.电磁炉 B.电风扇 C.电脑 D.电视机
A
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
4.(2023江苏无锡)如图所示的是小明家安装的电能表。下列说法中正确的是( )
A.电能表是用来测电功率的仪器
B.该电能表的示数为21 682 kW·h
C.该电能表短时间内允许通过的最大电流为40 A
D.家中用电器消耗1 J电能，该电能表指示灯闪烁3 000次
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
C
5.(2023安徽)如图所示,在老师的指导下，小军用测电笔(试电笔)试触某插座的插孔，用指尖抵住笔尾金属体,测电笔的氖管发光，说明测电笔接触的是 线；此时 (选填“有”或“没有”)电流通过小军的身体。
火
有
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
6.(2023辽宁)用如图所示的装置可探究电流产生热量与 (选填“电流”或“电阻”)的关系,若通过R2的电流为 1 A,通电1 min,R2产生的热量为 J。若将R3更换为10 Ω的电阻, (选填“仍能”或“不能”)完成该实验探究。
电流
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
300
仍能
7.(2023湖南益阳)有三个用电器,一个是“220 V 60 W”的电风扇,一个是“220 V 40 W”的电热毯,另一个是“220 V 45 W”的LED节能灯,都正常工作相同的时间,产生热量最多的用电器是 ,若该用电器工作时的实际电压只有额定电压的80%,则它在100 s内产生的热量为 J(不考虑温度对其电阻的影响)。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
电热毯
2 560
8.(2023江苏宿迁)请用笔画线表示导线,将图中的螺丝口电灯、开关和插座接入家庭电路中。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
9.小明同学学习了家庭电路的知识后,在生活中更加注意观察家用电器。
(1)他发现自己家电炉子用的是三脚插头,如图所示,其铭牌上标有“10 A 250 V”字样,其中的“10 A”表示什么含义
(2)脚E为什么比其他两脚稍长一些
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
答：“10 A”表示允许通过的最大电流为10 A。
答：脚E为接地线,比其他两脚稍长一些。这样插插头时能使家用电器的金属外壳先接地,拔插头时能使金属外壳后离开地线,即使家用电器因绝缘不好“漏电”,也会使电流通过导线导入大地,人也就不会触电。
(3)使用电炉子时,电炉丝热得发红,而导线却不怎么热。请用所学物理知识解释这个现象。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
答：在使用电炉子时,电炉丝和导线串联,通过它们的电流相同,通电时间t相同；因为Q=I2Rt,R电炉丝>R导线,所以电流产生的热量Q电炉丝>Q导线,从而出现电炉丝热得发红,但跟电炉丝连接的导线都不怎么热的现象。
10.(2023云南)实验小组在老师的指导下“探究电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝,装入适量的煤油,插入一支温度计,设计了如图甲所示的电路。
(1)用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整。要
求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表的示数变
大,且导线不交叉。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
(2)闭合开关后,发现电流表指针未偏转,经检查仅电阻丝R有故障,则电阻丝R (选填“短路”或“开路”)。排除故障后进行实验,实验中通过观察 来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。
(3)调节滑动变阻器改变电流的大小,经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时,电流I越大,通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法：_________________________________________________________________________________________。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
开路
温度计示数的变化
将测得的Q与I的数据描点画出 Q-I 图象,若Q-I图象为过原点的一条直线,
则Q与I成正比,否则不成正比
(4)同学们进一步学习了解到:物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时,电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 (请举一例)。
(5)若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,可选择
图乙中B(选填“A”或“B”)烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的
电阻串(选填“串”或“并”)联进行实验。
(6)此实验运用的研究方法有转换法和 法。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
电饭锅
控制变量
能力提升
11.(2023湖北武汉)小强同学放学回家后,打开电灯,接入电热水壶,两者均正常工作,接着启动微波炉加热食品时,发现微波炉不工作,电热水壶突然停止工作,但是电灯仍然正常发光,如图所示。他对故障作了下列四种判断,其中正确的是 ( )
A.零线上ab间断路
B.零线上bc间断路
C.微波炉所在支路be间短路
D.电热水壶所在支路cd间短路
A
12.(2023广东广州)把一个某种类型的电阻R接在电压恒为12 V的电源两端,通电后,同时记录R的温度—时间图线、流过R的电流—时间图线,如图所示。
创新演练
(1)根据图线,R的温度为50 ℃时,流过R的电流为 A。
(2)求在30 s时R的阻值和电功率。
由流过R的电流—时间图线可知,30 s时流过R的电流I=0.08 A,此时R的阻值R===150 Ω；R的电功率P=UI=12 V×0.08 A=0.96 W。
(3)30~40 s,R产生的热量为Q1,90~100 s,R产生的热量为Q2。Q1 (选填“>”“=”或“<”)Q2,写出判断依据：___________________________
_________________________________________________________。
0.08
＞
30~40 s比90~100 s通过R的电流
大,电压和通电时间相同,在纯电阻电路中Q=W=UIt，所以Q1>Q2

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