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第7节电热器
联想情景导入
2008年11月14日上午6点10分左右，上海商学院发生火灾，四名女生从6层楼高的宿舍跳下，不幸全部身亡。经调查，火灾原因与使用热得快不当有关。那么，热得快是一种什么样的用电器呢 它又是怎样引起火灾的呢
重点知识详解
一、常用电热器
1．电流的热效应：电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。
2．电热器的工作原理：从能量的转化看，电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程，各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的。
二、电热的计算：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。焦耳定律的公式可表示为：Q=I2Rt。
经典例题解析
[例1] 在电源电压不变的前提下，电炉在相等的时间内增加电热丝的发热量，可采取的措施是 ( )
A．增大电热丝的电阻 B．减小电热丝的电阻21世纪教育网
C．在电热丝上并联电阻 D．在电热丝上串联电阻21世纪教育网
[解析] 根据焦耳定律Q=I2Rt导体上放出的热量与电阻成正比，所以要增加热量，可增大电阻。这是由于对焦耳定律理解不全面的缘故。焦耳定律所阐述的导体上放出的热量和某一个量的比例关系是在其他一些量不变的条件下才成立的，如在电流强度和通电时间都不变的条件下放出的热量和电阻成正比。按题意，通电时间是相同的，但由于电源电压不变，通过的电热丝的电流强度将随着电阻的增大而减小，若根据Q=I2Rt去判断，将不易得出正确的结论。事实上，在电压一定的条件下，根据P= 可知，减小电热丝的电阻才可增大电功率，即在相同时间内发热多些。在电热丝上并联电阻，对电热丝而言。由于它的电阻和电压都不变，在同样时间内的发热量与原来的相同，不会增加，C错。
[答案] B
[例2] 电熨斗通电后很烫，而连接电熨斗的导线却并不热，这是因为 ( )
A．导线有绝缘层保护，能隔热
B．导线散热快，所以温度低
C．通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
D．导线电阻小，产生热量少21世纪教育网
[解析] 电熨斗是利用电流的热效应制成和工作的，电熨斗的发热体和连接导体串联接在电路中，通过的电流相等，发热体的电阻远大于连接导线的电阻，根据电流的热效应跟电阻大小的关系知，在电流相同的条件下，电阻较大的导体在一定时间内产生的热较多，使得电熨斗很烫，连接导线却不热。
[答案] D
[例3] 有2安培的电流通过一电阻器，在一定时间内产生一定的热量，如果电流增加到4安培，在相同的时间内产生的热量是前者的 ( )
A．t/2 B．1/4 C．4倍 D．2倍21世纪教育网
[解析] 根据焦耳定律可知，时间、电阻一定，电流通过用电器产生的热量与电流的平方成正比，电流为原来的2倍，产生的热量为原来的4倍。
[答案] C
[例4] 用如图甲实验装置测定液体的比热容。已知容器内待测液体质量为300g，电热丝电阻是5Ω。闭合开关s，调节滑动变阻器至电流表示数如图乙所示，12min后，发现温度计示数升高5℃。则电热丝放出热量________J，该待测液体比热容是________J／(kg·℃)。(假设电热丝放出的热量全部被待测液体吸收)
[解析]热学与电学相结合是当前的命题热点之一。电流的热效应所放出的热量被液体吸收，从而使得液体温度升高。21世纪教育网
Q=I2Rt=(1A) 2×5Ω×12×60s=3600J
c=Q/m△t=3600J/(0.3kg×5℃)=2.4×103J/(kg·℃)
[答案] 3600 2.4×103
[例5] 为了研究某种植物在恒温下生长的规律，某中学自然科学兴趣小组的同学，设计了一台如图所示的恒温箱，箱内安装一根电热丝。使用恒温箱时，要求电源电压为220V，每秒钟电热丝应向箱内提供400J的热量(设电能全部转化为热能)。
(1)现有四种直径为0.5mm的金属丝材料，有关数据和情况如下表所示：
(1)现有四种直径为0.5mm的金属丝材料，有关数据和情况如下表所示：
编号 材料 熔点 熔断电流 发热时氧化情况比较 价格比较
A 铜丝 1083℃ >20A 容易 较低
B 钨丝 3410℃ >20 A 容易 较高
C 镍铬合金丝 1100℃左右 >20A 不易 一般
D 铅锑合金丝 200℃左右 >5A 一般 一般
你认为兴趣小组的同学应选择哪一种材料绕制箱内的电热丝较合适：___________(填编号)。
(2)选用合适的材料制成后，利用220V的恒压电源供电，测得该电热丝实际电功率为484W。为了使电热丝供热达到要求，在不改变电热丝阻值及电源电压的条件下，兴趣小组同学在箱外串联了一个电阻，这个电阻阻值多大 21世纪教育网
(3)简述：如果说电源电压不变，为达到供热要求你认为还可以怎样改装 对比(2)中兴趣小组同学的改装，你的改装有什么主要优点
[解析] (1)电热丝作为发热材料，一般要求电阻率大，熔点高，不易被氧化，否则变成氧化物后不能导电，易断。价格要一般。所以选择C。(2)制成后，实际功率为484W，偏大，说明电热丝两端电压过大，所以可以串联一个电阻来分压。
改装前的电阻R=U2/P=(220V) 2/484W=100Ω 21世纪教育网
按要求电热丝的功率P’=W/t=400J/1s=400W
改装后电热丝两端的电压UR===200V
改装后通过电热丝的电流I=UR/R=200V/100Ω=2A
连接的电阻R’=U’/I=(220V-200V)/2A=10Ω
(3)当然也可以把串联电阻装在箱内，这时，应把串联电阻所放出的热量也计算在400J之内。此时串联电阻的阻值和装在箱外时是不同的，同学们可以自己计算一下。
[答案] (1)C (2)10Ω (3)可把电阻改装在恒温箱内。优点：使用同样的时间，改装箱内比改装箱外消耗的电能少。
[例6]微波炉是一种效率很高的家用电器。可是有一天，小宇在商场中听到顾客和售货员的一段对话：售货员说，微波炉很省电，加热食品又快；顾客说，微波炉很费电，他家的微波炉一开保险丝就熔断。小宇听了很迷惑到底谁说得对呢 他用家里的微波炉进行了实验(铭牌见下表)。将一瓶550mL的矿泉水倒入杯子中，用温度计测得初温为20℃，放入微波炉中以最大功率加热2min，取出后测得水温为62℃。请你帮小宇计算出以两个量：
防触电保护类别I类 额定容积20L
规格型号 NN-S313WF
额定电压220V 电源频率50Hz
最大功率1000W 质量12kg
(1)微波炉以最大功率加热时电路中的电流。(结果保留两位小数)
(2)微波炉以最大功率加热2min消耗的电能。
小宇又用“220V 800W”的电热水壶使等量的水升高同样的温度用了4min。可见，售货员说“省电”的意思是_______________________；而微波炉一开保险丝就熔断的原因是______________________________________________。21世纪教育网
[解析] (1)根据P=UI可知，I=P/U=1000W/220V≈4.55A。
(2)w=Pt=1000W×2×60s=1.2×105J。将微波炉和电热水壶相比可知，使等量的水升高同样的温度，电热水壶所用的时间长，则电热水壶所消耗的电能就多，微波炉消耗的电能少。而微波炉一开保险丝就熔断，主要是微波炉在工作时的电流较大所造成的，不是消耗的电能多就会造成保险丝熔断。
[答案] (1)4.55A (2)1.2×10 5J消耗的电能少(微波炉加热效率高等也可)工作时通过的电流大
考点应试必备
1．在下图所示的电器中，利用电流的热效应来工作的是 ( )
2．某同学利用如图所示的装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放置一段电阻丝，且R甲>R乙，通电一段时间后，发现甲瓶玻璃管中煤油的温度上升得比乙的高。该现象能够说明电流产生的热量与下列因素有关的是 ( )
A．电荷量 B．电流 C．电阻 D．通电时间21世纪教育网
3．小华家需要安装一个电热淋浴器。一般淋浴用水的流量约为8L／min(约1.33×104m3／s)，淋浴时间可按5min计算，合适的水温约为45℃。电热淋浴器有甲、乙两种类型。甲类型没有水箱，电热淋浴器与水管相连，直接对流动的水加热；乙类型有水箱，待水箱中的水加热至45℃后再淋浴。小华家供电电路的额定电压为220V，允许通过的最大电流为20A。假设电流所产生的热量全部用来使水升温，加热前的水温为20℃，请你根据以上条件判断，下列几种说法正确的是 ( )
A．只有甲类型的电热淋浴器适合小华家的供电电路
B．甲、乙类型的电热淋浴器都适合小华家的供电电路
C．甲类型的电热淋浴器所需要的最小电流为10A
D．在小华家的供电电路允许的前提下，乙类型的电热淋浴器使40k9水温度升高25℃，至少需要约16min
4．家用电吹风机由电动机和电热丝等组成。为了保证电吹风机的安全使用，要求：电动机不工作时，电热丝不能发热；电热丝不发热时，电动机仍能工作。下列电路中符合要求的是 ( )
5．有些家用电器在使用过程中，温度过高会损坏电器。下列家用电器中要防止电热产生危害的是
( )
A．电饭煲 B．电热水器 C．电熨斗 D．电视机
6．小明仔细观察家中的电视机、电风扇、白炽灯和节能灯四种电器，发现它们上面都标有“220V 40W”的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是 ( )
A．电视机 B．电风扇 C．白炽灯 D．节能灯
7．两条电热丝串联在电路中，在相同的时间内产生热量较多的是 ( )
A．通过电流较大的电热丝 B．电阻值较大的电热丝21世纪教育网
C．电压较小的电热丝 D．电阻值较小的电热丝21世纪教育网
8．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是 ( )
A．电熨斗 B．电风扇 C．电冰箱 D．电视机
9．小星家新买了一规格为“800W”的电热水壶，他经过几次使用后发现，晚饭后烧一壶水总比早晨烧开一壶水所用的时间长，你认为主要原因是 ( )
A．晚间大气压升高，水的沸点升高，需要的热最比早晨多
B．晚间电热水壶两端的电压低于早晨电热水壶两端的电压
C．晚间水蒸发更快，带走更多的热量
D．晚间环境温度比早晨的温度低
10．某校师生为了开展科学实验，自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过的电流是5A的时候，每分钟可产生6.6×104J的热量。下列说法中错误的是 ( )
A．通过电阻丝的电荷量是300C B．电阻丝工作时的电阻是44Ω
C．电阻丝消耗的电功率是11kW D．加在电阻丝两端的电压是220V
11．寒假里，小军为爷爷买了一条电热毯。电热毯的铭牌上标有“220V 50W”。小军设计了一个实验，用电流表和电压表测量电热毯的电阻值，他设计的实验电路图如图所示。其中R为电热毯的电阻，R’为标有“10Ω 2A”的滑动变阻器，电源两端的电压为l2V。小军闭合开关s后发现：无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电表的示数变化都很小。经过检查，电表及各元件完好，电路连接无误。则电表示数变化很小的原因是__________________________________________________________。
12．如图是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和初温的煤油中，每一烧瓶里各插入一温度计。请回答下列问题：
(1)合上开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过_________反映出来的。
(2)采用这种连接方式的目的是_________。
13．某研究性学习小组对能量转化现象进行了研究，他们利用铁丝、镍铬丝、灵敏电流计等器材组成一个闭合电路，如图所示，A点为铁丝和铬丝结合在一起组成的加热点。用打火机给A点加热时，观察到灵敏电流计的指针发生了明显偏转，这一实验现象说明了_________能可以转化成_________能。21世纪教育网
14．为研究通电导体产生热量的多少与电阻的关系，小明找来了如图所示的实验器材，其中A、B两个相同的瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，将选择好的铜丝和镍铬合金丝浸没在煤油中，两根温度计分别测量两瓶中煤油的温度。21世纪教育网
(1)实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制_________相同。
(2)给图中的装置通电一段时间后，切断电源。根据铜丝和镍铬合金丝的_________大小以及观察到的_________，可得通电导体产生热量的多少与电阻的关系。
15．小吴同学自制了一个简易的“电热驱蚊器”，它是利用了电流的_________效应工作的，发热元件是一个阻值为1.0×104Ω的电阻。当发热元件两端的电压为220V时，流过该元件的电流为_________mA；通电100s产生的热量为_________J。21世纪教育网
16．已知金属导体的电阻会随着温度的降低而减小，当温度降低到一定程度时，电阻会减小到零，这就是超导现象。现在有一个灯泡，在刚点亮的一段时间内，它的电阻会_________ (选“变大”“变小”或“不变”，下同)；它消耗的功率将_________。21世纪教育网
17．如图所示电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为200,，闭合开关s。电流表A1的示数为0.3A，电流表A2的示数为0.1A，则电阻R2=_________Ω；通电10s，电阻R1产生的热量为_________J。
18．下图所示的实物图，可以“探究电流做功快慢与哪些因素有关”的实验电路。实验中，要测出：电流表示数I，电压表示数U，煤油的温度变化值△t，_________，通电时间t。查表可知煤油的比热容为c。则煤油吸收的热量的计算式为Q=_________。由能量关系可知电功W=Q，由电功率的定义式P=可以计算出电功率，再与U、I比较即可得出实验结论。21世纪教育网
19．一天，小明妈妈要用电吹风机时。发现家里的电吹风机只能吹冷风不能吹热风。经检查，原来是机内的电热丝已经烧坏了。小明想用一根阻值相同的电热丝来替换，为此：
(1)他从铭牌上查到电吹风机的额定功率为600W，又认真研究了电吹风机的电路(如图)，弄清了当选择开关放在“冷”时，就把_________连入了电路，当选择开关放到“热”时，就把_________连入了电路。
(2)小明关掉家中的所有用电器，只打开电吹风机，观测出家中的电能表2min内转了20r。结合电能表铭牌上的“3000 r/kW·h”字样，他求出了吹风机吹冷风时的功率为_________w。
(3)在上述基础上，小明算出了应选配的电热丝的阻值，修好了电吹风机。他为自己能运用所学知识解决实际问题而感到高兴。你能计算出电热丝阻值是多少吗 21世纪教育网
20．随着生活水平的不断提高，家用电器的逐渐普及，电热壶(如图)已进入千家万户。为什么当今家庭使用电热壶的数量会越来越多呢 带着这个问题，某课外兴趣小组利用节假日进行了家庭调查。以下是两位同学的调查结果。21世纪教育网
表1小明同学家庭开水需求情况调查表
调查日期：2009年3月10日
家庭人口情况 3人 家庭中每天所需的开水数量(以热水瓶为单位) 5瓶(2L／瓶)
获得开水的渠道 1．电热壶烧开水 2．燃气 3．其他
当地能源价格 电价：0.50元／kW·h 燃气：4.50元／m3
使用电热壶烧开水的调查情况
电热壶的规格 额定电压220V额定功率l000W 烧一壶开水所用的时间为17.5min
容量3L
表2小红同学家庭开水需求情况调查表
调查日期：2009年3月11日
家庭人口情况 4人 家庭中每天所需的开水数量(以热水瓶为单位) 5瓶(2L／瓶)
获得开水的渠道 1．电热壶 2．燃气烧开水 3．其他
当地能源价格 电价：0.50元／kW·h 燃气：4.50元／m3
使用燃气烧开水的调查情况
水壶的容量为3L 烧一壶开水所用的燃气量为0.04m3
(1)从理论上计算，小明家用电热壶烧开一壶水需要多长时间(设水的初温为20℃) 与实际有无差别，简要说明原因。21世纪教育网
(2)分析调查结果，并结合实际说明使用哪种方法烧水更好一些。
参考答案
1．D 2．C 3．D 4．D 5．D 6．C 7．B 8．A 9．B 10．C 11．滑动变阻器的阻值与电热毯相比太小了 12．(1)温度计的示数变化 (2)控制电流相同(其他合理均可) 13．内 电 14．(1)电流 (2)电阻 温度计的示数高低 15．热22 484 16．变大 变小 17．60 18 18．煤油的质量m cm△t 19．(1)电动机 电动机和电热丝 (2)200 (3)121Ω 20．(1)17．5min 电能不可能全部转化为内能，电热壶本身吸收一部分热量，有一部分热散失到空气中等。 (2)用电热壶烧开一壶水所用资金为0.15元，用燃气烧开一壶水所用资金为0.18元。利用电热壶烧水比用燃气更经济些。同时使用电热壶更环保、更清洁。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品资料·第 7 页 （共 9 页） 版权所有@21世纪教育网

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