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一轮复习讲义22 电热、电热器
【知识梳理】
1．电流的热效应：通电导体会发热的现象称为电流的热效应，电热器是利用电流的热效应工作的；电热器是利用电流做功将电能转化为内能的装置。如：电热水壶、电热毯、电饭锅等。
2．通电导体产生热量与电流、电阻和通电时间有关。
（1）研究方法：控制变量法，实验中通过煤油升高的温度比较导体产生热量的多少（转换法）。
（2）要研究导体产生热量的多少与电阻的关系，应选两个不同阻值的电阻丝。实验时要控制通过两电阻丝的电流大小相等，因此两导体串联，还应控制通电时间相等。现象：电阻大的温度升高大；结论：电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量就越多。
（3）要研究导体产生热量的多少与电流的关系，应该使电阻丝的电阻值不变，而使通过电阻丝的电流改变。实验时通过调节滑动变阻器改变电路中的电流大小。现象：电流大的温度升高大；结论：电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量就越多。
（4）结论：导体的电流越大、通过导体的电阻越大、通电的时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
3．焦耳定律内容：电流通过导体时产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。公式：Q=I2Rt；Q的单位是J。
4.纯电阻电路（如电热器，将电能全部转化为内能）：Q=W=Pt=I2Rt=UIt=U2t/R。
5.在非纯电阻（电动机）电路中，Q小于W。Q=I2Rt，W=Pt=UIt。
6.电热水器的效率：水吸收的热量与电热水器消耗电能的比值，即η=Q吸/W。
7.电动机消耗的电能W=UIt，线圈产生的热量Q=I2Rt，输出的机械能W机械=W-Q=UIt-I2Rt；
电动机的效率：η=W机械/W=（U-IR）/U。
8.电功、电功率和电热的计算：
物理量（符号） 公 式 单位（符号） 串联电路特点 并联电路特点
电功（W） W=UIt 焦耳（J） W=W1+W2、W1:W2=R1:R2 W=W1+W2、W1:W2=R2:R1
电功率（P） P=W/t＝UI 瓦特（W） P＝P1+P2、P1:P2=R1:R2 P＝P1+P2、P1:P2=R2:R1
电热（Q） Q=I2Rt 焦耳（J） Q=Q1+Q2、Q1:Q2=R1: R2 Q=Q1+Q2、Q1:Q2=R2:R1
【精题精练】
命题1：电热
1.下列用电器主要利用电流热效应工作的是（　　）
A．电饭煲 B．电视机 C． 洗衣机 D．油烟机
2．历史上有一位英国物理学家，通过大量实验研究了热和功之间的联系及电流的热效应，为能量守恒定律的建立奠定了坚实的基础。为纪念他对科学的贡献，除了将电流热效应的规律用他的名字命名外，物理学中能量和功的单位也是用他的名字命名的，这位科学家是 （　　）
A．牛顿 B．安培 C．欧姆 D．焦耳
3.如图所示为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1A．该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系”
B．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流
C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢
D．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动
4.把一个标有“10V 3W”的小灯泡和定值电阻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。该电路工作10s定值电阻产生的热量是（　　）
A．60J B．36J C．30J D．6J
5.如图甲是一种家用电暖器,图乙是其简化的电路图,已知R1额定电压 220V
功率选择 一档950W 二挡1150W 三挡2100W
6．在探究“影响电流热效应的因素”实验中：
（1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少，这种研究方法叫＿＿＿＿＿．若他想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用＿＿＿＿＿（选填“煤油”或“水”），理由是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
（2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（见表）．
实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度升高量/℃
1 0.3 30 10 1.5
2 0.6 30 10 6.0
由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流＿＿＿＿，其产生的热量＿＿＿＿．
（3）若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择乙图中＿＿＿（选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶＿＿＿＿＿（选填“串联”或“并联”）．
(
R
=10
Ω
乙
A
R
A
=10
Ω
R
B
=20
Ω
B
甲
)
命题2：综合计算题
1.如图所示电路，电源电压为12V且保持不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。则下列结果正确的是（ ）
A．电路中的最大电流为1A
B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消粍的电能为60J
C．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8∶1
D．R1先后两次消耗的电功率之比为16∶9
2.甲图是小灯泡L 和电阻R 的 I U 图象。将小灯泡 L 和电阻 R 接入乙图所示电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L 的实际功率为1W。下列说法错误的是（ ）
A．只闭合开关S1 时，小灯泡L 的电阻为4
B．再闭合开关S2 时，电流表示数增加0.2A
C．再闭合开关S2 时，电路总功率为1.4W
D．再闭合开关S2 后，在1min 内电阻R产生的热量为240J
3.如图甲所示，电源电压保持不变，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω，电压表的量程为0～15V。电压表的示数与滑动变阻器R2的关系如图乙所示。则下列结果正确的是（　　）
A．电源电压为20V
B．R1的阻值为5Ω
C．为了保证电压表不被烧坏，滑动变阻器的阻值变化范围为4～30Ω
D．开关S闭合后电路消耗的最小功率为14.4W
4.表一是某电热水壶的铭牌；表二是小红探究该电热水壶效率所记录的数据。
求：（1）电热水壶的电阻。
（2）当电热水壶实际工作电压为110V时，它的实际功率。
（3）电热水壶的效率。（c水=4.2×103J/kg·℃）
表一： 表二：
产品型号 SWF12P1A—150 电源电压U电/V 220
额定电压U/V 220 壶内水的质量m/ kg 1
电源频率f/Hz 50 水的初温t1/℃ 33
额定功率P/W 1200 水的沸点t2/℃ 98
容量V/L 1.2 水从初温加热至刚沸腾的时间t/s 250
5.如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为110Ω，M是电动机。开关S1闭合后，当S2接1、2时吹冷风；当S2接2、3时吹温风；当S2接3、4时吹热风，此时空调扇的总功率为1100W．已知：电源电压为220V，c冰＝2.1×103J/（kg ℃）。求：
（1）吹冷风时，在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温度变低，若冰袋内冰的质量为lkg，温度从－16℃升高到－6℃时，冰从周围吸收的热量是多少？
（2）吹冷风时，电动机正常工作1h消耗的电能为0.11kW h，此时通过电动机的电流是多少？
（3）吹热风时，R2的电阻是多少？
6.如图甲所示的电路，电源电压保持不变。小灯泡L标有“4V 1.6W”的字样，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω，定值电阻R2＝20Ω，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V．求：
（1）小灯泡正工作时的电阻是多少？
（2）只闭合开关S、S2和S3移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时，R2消耗的电功率为1.25W．此时滑动变阻器R1接入电路中的阻值是多少？
（3）只闭合开关S和S1，移动滑动变阻器R1的滑片P，小灯泡L的I﹣U图象如图乙所示，在保证各元件安全工作的情况下，滑动变阻器R1允许的取值范围是多少？
参考答案：
命题1：电热
1. A 2． D 3. C 4. D 5. S1 6.9×105
6：（1）转换法 煤油 煤油比热容小
（2）越大 越多 （3）B 串联
命题2：综合计算题
1. D 2. D 3. D 4.D
5. 答案：（1）
（2）=
（3）
6. （1）2.1×104J（2）0.5A（3）88Ω
7.（1）10Ω；（2）20Ω；（3）2.5Ω~12Ω。

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