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第十八章　电　功　率
第1节　电能　电功
【新课导思】
如图所示是供电部门给每户安装的电能
表,它是用来记录什么的呢?
【目标导学】
1.知道电能及其单位和单位的换算。
2.知道电能表的用途、读数方法、表上几个参数的意义。
3.知道电功的公式,会利用公式进行相关计算。
【自主预习】
1.电能的来源:各种各样的发电厂和电池把_________
_____转化为电能,如:发电机把_______转化为电能;干
电池把_______转化为电能。
2.电能的利用:通过用电器把电能转化为其他形式的
能。如:电灯把电能转化为_____;电动机把电能转化
为_______;电热器把电能转化为_____。
不同形式
的能
机械能
化学能
光能
机械能
内能
3.电能:
(1)单位:______、______________(俗称“度”)。
(2)换算关系:1 kW·h=__度=________J。
4.电能表:
(1)用途:计量用电器在一段时间内消耗的_____。
(2)消耗的电能计算:电能表计数器上前后两次示数
_____。
焦(J)
千瓦时(kW·h)
1
3.6×106
电能
之差
5.电功:
(1)实质:电能转化为其他形式能的过程就是_________
的过程。
(2)影响电功大小的因素:加在用电器上的_____越高,
___________越大,_________越长,电流做功越多。
(3)计算公式:______。
电流做功
电压
通过的电流
通电时间
W=UIt
知识点一 电能的计量
1.认识电能表:
观察如图所示的电能表,思考:
(1)电能表上计数器的示数单位是__________。
(2)各参数表示的意义。
①220 V:表示_______________________。
②10(20)A:表示_______________________。
③600 revs/(kW·h):表示________________。
④50 Hz:表示这个电能表在频率为____________电路中使用。
参考答案:(1)kW·h
(2)①这个电能表应该在220 V的电路中使用　②这个电能表的标定电流为10 A,额定最大电流为20 A　③接在这个电能表上的用电器,每消耗1 kW·h的电能,电能表上的转盘转过600转　④50 Hz的交流
2.电能表的读数:电能表计数器上显示着数字,计数器前后两次示数之差就是这段时间内用电的度数(消耗电能的多少)。注意电能表计数器中最后一位数字是小数(十分位)。如:
小明同学家的电能表上午8:00时和上午10:00时的示数如图所示,那么小明同学家在上午两个小时内消耗的电能是________。
参考答案:0.2 kW·h
【示范题1】(多选)(娄底中考改编)小明家记录5月初电能表示数为1432.7度,电能表的部分参数及6月初的示数如图所示,下列说法正确的是　(　　)
A.电能表是测量用电器在某段时间内消耗电能的仪表
B.此电能表的读数是15 377 kW·h
C.小明家5月初至6月初消耗的电能是105 kW·h
D.若电能表转盘在10 min内转过250转,则用电器在一段时间内消耗的电能为1 kW·h
【精讲精析】电能表的用途:测量用电器在某段时间内消耗的电能,A正确。电能表的读数:电能表的读数单位是kW·h,最后一位是小数位,读数为1 537.7 kW·h,故B错;
用电量的计算方法:6月初的示数1 537.7 kW·h,5月初,
小明家中的电能表示数1 432.7 kW·h,故小明家
5月初至6月初消耗的电能是W=1 537.7 kW·h-
1 432.7 kW· h=105 kW·h,故C正确;参数的含义:
2 500 r/(kW·h) 表示每消耗1 kW·h的电能,电能表
的转盘转2 500转,电能表的转盘转250转消耗的电能为:
W= kW·h=0.1 kW·h,故D错误。
答案:A、C
【微点拨】
电能表测用电器消耗电能的两种方法
(1)利用电能表上先后两次示数:某段时间电能表上先后两次示数之差,就是被测电路在这段时间内消耗的电能。
(2)利用电能表上转盘转动圈数:若电能表上标示
N转/kW·h,则电能表上转盘转动n转消耗的电能为:
W= ×nkW·h= kW·h。
特别提醒:电能表的红色框内的数字为小数。
【备选例题】
(新疆中考)小雷家电能表上月底的示数为,本月底的示数如图所示,他家本月消耗电能为________
kW·h。该电能表的转盘转过1 500转时,消耗的电能为______kW·h。
【解析】本题考查电能表的相关知识。他家本月消耗
的电能为电能表计数器本月底的示数减去上月底的示
数,即W=951.6kW·h-881.6kW·h=70kW·h;表盘上
“3 000 r/kW·h”表示每消耗1kW·h的电能,电能表
的转盘转过3000转,则转盘转过1500转时消耗的电能为
W′= =0.5kW·h。
答案:70　0.5
【知识拓展】(1)电能表的工作原理:
当把电能表接入被测电路时,电流线圈和电压线圈中就
有交变电流流过,这两个交变电流分别在它们的铁芯中
产生交变的磁通;交变磁通穿过铝盘,在铝盘中感应出
涡流;涡流又在磁场中受到力的作用,从而使铝盘得到
转矩(主动力矩)而转动。负载消耗的功率越大,通过电
流线圈的电流越大,铝盘中感应出的涡流也越大,使铝
盘转动的力矩就越大,即转矩的大小跟负载消耗的功率
成正比。功率越大,转矩也越大,铝盘转动也就越快。
铝盘转动时,又受到永久磁铁产生的制动力矩的作用,
制动力矩与主动力矩方向相反;制动力矩的大小与铝盘
的转速成正比,铝盘转动得越快,制动力矩也越大。当
主动力矩与制动力矩达到暂时平衡时,铝盘将匀速转
动。负载所消耗的电能与铝盘的转数成正比。铝盘转
动时,带动计数器,把所消耗的电能指示出来。这就是
电能表工作的简单过程。
(2)电池容量:电池容量是指电池存储电量的大小。电
池容量的单位是“mA·h”,中文名称是毫安时(在衡量
大容量电池如铅蓄电池时,为了方便起见,一般用
“A·h”来表示,中文名是安时,1A·h=1000mA·h)。
若电池的额定容量是1300mA·h,即以130mA的电流给
电池放电,那么该电池可以持续工作10小时(
=10h);如果放电电流为1300mA,那供电时间就只有1小
时左右(实际工作时间因电池的实际容量的个别差异而
有一些差别)。这是理想状态下的分析,数码设备实际
工作时的电流不可能始终恒定在某一数值(以数码相机
为例,工作电流会因为LCD显示屏、闪光灯等部件的开
启或关闭而发生较大的变化),因而电池能对某个设备
的供电时间只能是个大约值,而这个值也只有通过实际操作经验来估计。
知识点二 电功的计算
1.基本公式及推导公式:
2.使用注意事项:
(1)W=UIt:适用于任何电路中电功的计算。
(2)W= 和W=I2Rt:只适用于纯电阻电路(电能只转化为内能的电路)。
3.串联电路,使用W=I2Rt;并联电路,使用W= 。
4.利用公式计算时的对应性:
(1)同时性:对应同一段时间的电流和电压(或电阻)。
(2)同体性:对应同一段导体上的电流和电压。
【示范题2】(安徽中考)当天空中空气的湿度很大,两块云之间的电压很高时,原先不导电的空气就会变成导体,强大的电流可在瞬间通过天空,形成闪电。某次闪电的放电电流约1×104A,电压约1.8×108V,放电时间约0.01 s,则这次闪电释放的电能约________J,合________kW·h。
【精讲精析】(1)电能的计算:利用公式W=UIt计算释放的电能,释放的电能为W=UIt=1.8×108V×1×104A×0.01s=1.8×1010J。
(2)单位的换算:1kW·h=3.6×106J。
1.8×1010J= kW·h =5000kW·h。
答案:1.8×1010　5000
【知识拓展】纯电阻电路和非纯电阻电路的区分
(1)纯电阻电路:满足欧姆定律,电流做功,把电能转化为电热或内能,如电炉、电饭煲、电灯等。
(2)非纯电阻电路:不满足欧姆定律,电流做功,电能并没有完全转化为电热,还有一部分转化为其他形式的能。例如,常见的电风扇、电动机有一部分转化为机械能。
第2节　
电　功　率　
【新课导思】
　　当家中只开一盏节能灯时,电能
表的转盘转得很慢,而使用电饭煲做
饭时,电能表的转盘转得飞快。这是
为什么?
【目标导学】
1.知道电功率的物理意义、定义、定义式、单位。
2.理解额定电压和额定功率。
3.会用电功率的公式P=UI进行简单计算。
4.能运用学过的知识解决简单的电功率问题。
5.理解用电器的额定功率与实际功率的关系。
【自主预习】
1.电功率:
(1)物理意义:表示电流做功的_____,电流做功越快,
电功率_____。电功率用字母__表示。
(2)单位:______、_________、_________。1kW=___W,1W=___mW。
快慢
越大
P
瓦(W)
千瓦(kW)
毫瓦(mW)
103
103
(3)常见用电器的电功率。
1000
500
100
0.5
家用空调 吸尘器 电吹风机 台式计算机 液晶电视机 手电筒 计算器
约
_____W 约800W 约
____W 约200W 约
____W 约____W 约0.5mW
(4)定义:_____与_____之比。定义式: ,计算
式:_____。
各符号表示的物理量及单位:W-电功-J,P-电功率-W,
U-电压-V,I-电流-A,t-时间-s。
(5)1千瓦时是指电功率为____的用电器使用1h所消耗的
电能。
电功
时间
P=UI
1kW
2.额定电压、额定功率:
(1)额定电压:用电器___________的电压。
节能灯的额定电压为_____。
(2)额定功率:用电器在_________下工作时
的电功率。节能灯的额定功率为____。
3.电功率的测量:
(1)使用专用的功率表。
(2)通过测量_____和_____,利用公式_____间接测量。
正常工作时
220V
额定电压
24W
电流
电压
P=UI
知识点一 电功率
1.电功率的计算:
(1)定义式:P= 。
(2)计算式:P=UI。
(3)推导式:P=I2R= 。
(4)公式适用条件:P= 和P=UI适用于所有电路;
P=I2R、P= 只适用于纯电阻电路(电能全部转化为内
能的电路,如电饭煲、电炉、电热器等),不适用于非纯
电阻电路(含有电动机的电路,如电风扇、电冰箱、空
调器等)。
2.串、并联电路电功率规律:
(1)
(2)总功率:无论串联电路还是并联电路,所有用电器的总功率等于各用电器的电功率之和。
【示范题1】通过《电阻的测量》一节后面的“想想做做”,我们知道小灯泡的电阻会随着小灯泡两端电压的变化而不同,如图甲所示是通过小灯泡L和电阻R的电流随它们两端电压变化的图象,将它们按如图乙所示接入电路中,闭合开关S时,小灯泡的实际功率为P1=1W,求:　
(1)电源电压U。
(2)再闭合开关S1后电流表的读数I2。
(3)再闭合开关S1后电路消耗的总功率P。
【解题关键】(1)闭合开关S时,电路为L的简单电路,根据图象读出小灯泡的实际功率为P1=1W时的电流和电压即可得出电源的电压。
(2)再闭合开关S1后,L与R并联,根据图象读出通过R的电流,根据并联电路的电流特点求出电流表的示数。
(3)根据P=UI求电路消耗的总功率。
【精讲精析】(1)闭合开关S时,电路为L的简单电路,由图象可知,当UL=2V,IL=0.5A时,灯泡的实际功率P1=ULIL=2V×0.5A=1W,则电源的电压U=UL=2V。
(2)再闭合开关S1后,L与R并联,电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以UR=U=2V,由图象可知,通过R的电流IR=0.2A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,电流表的示数:
I2=IL+IR=0.5A+0.2A=0.7A。
(3)再闭合开关S1后电路消耗的总功率:
P=UI2=2V×0.7A=1.4W。
答案:(1)2V　(2)0.7A　(3)1.4W
【易错易混警示】(1)电功率的大小只说明电流做功的快慢,而不能说明电流做功的多少。
(2)kW和kW·h是两个不同的物理量的单位,kW是电功率的单位,kW·h是电能的单位。
(3)公式P= 中各物理量的配套单位。
①P-W,W-J,t-s。
②P-kW,W-kW·h(度),t-h
【备选例题】
有一只标有“PZ220-40”的灯泡,接在220V家庭电路中,求:
(1)灯泡正常发光时的电阻。
(2)灯泡正常发光时通过它的电流。
(3)1kW·h电可供此灯泡正常工作多长时间?
(4)若实际电压为200V,则灯泡的实际功率为多大?灯泡的发光情况如何?
【解析】(1)P=UI= ,灯泡正常发光时的电阻,
R= =1210Ω。
(2)P=UI,灯泡正常发光时通过它的电流
I= =0.18A。
(3)W=1kW·h,P=40W=0.04kW,而P= ,1kW·h电可供
此灯泡正常工作时间t= =25h。
(4)U实=200V,R=1210Ω,灯泡的实际功率P实=
=33.06W,因为灯泡的实际功率小于灯泡的额定功率,故灯泡变暗。
答案：(1)1210Ω　(2)0.18 A　(3)25 h
(4)33.06 W　灯泡变暗
【知识拓展】(1)照明与节能
夜幕降临,华灯齐放,各式各样的灯饰给我们送来光明,
也装点着我们的生活。
白炽灯和日光灯是人们最常用的两种电光源。相比之
下,日光灯发光效率高,耗电少,光色自然,尤其受到人
们的青睐。一支二三十瓦的普通日光灯的亮度,与一盏
100W的白炽灯的亮度相当。所以,生活、学习、办公等
场所,用日光灯代替白炽灯可以大大降低耗电量。在走廊和卫生间里,还可以安装小功率的日光灯。看电视时,只开一盏1W的日光灯,既省电,又能达到理想的收看效果。近年来,人们又研制生产了一种电子高效节能灯,一盏11W的这种灯,照明效果相当于60W的白炽灯。如果换用这种灯,可以节省电能 以上。
(2)解读电功率的计算公式
电功率的四个表达式:①定义式:P= ,②反映电学特
点的普适式P=UI,与欧姆定律结合后得到的,③P=I2R,
④P= 。
电功率是反映电流做功快慢的物理量,定义为电功与时
间之比,因此,用电流所做的功除以所用的时间,就得到
定义式P= 。
经实验研究证明,电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积,即P=UI。电压和电流是电路中最重要的物理量。有电压才可能有电流。电能是通过电荷有规律的运动转化成其他形式的能量的,电荷有规律的运动就形成电流。没有电流就不会消耗电能,当然也就不会有电能转化为其他形式的能量。所以,P=UI广泛应用于电功率的计算。
与欧姆定律结合得到的③式P=I2R、④式P= 适用于纯电阻电路。因为,欧姆定律反映的是导体中的电流与导体两端电压和导体电阻之间的关系,是在纯电阻电路中得出的,所以,它们只适用于纯电阻电路。如白炽灯、电阻、电热器等,不适用于非纯电阻电路,如含电动机的电路的计算。
由于串联电路中电流处处相等,所以在串联电路中,使用③式P=I2R分析和计算方便。在并联电路中,各支路两端电压相等,所以用④式P= 分析和计算方便。
通过对近几年的中考命题分析,除了含电动机电路的电功率计算外,其他全是纯电阻电路。在纯电阻电路中,四个计算公式通用,可根据具体情况选择方便的公式进行运用。
知识点二 额定电压　额定功率
1.额定功率与实际功率的区别和联系:
物理量
对比　　　 额定功率 实际功率
区别 用电器在额定电压下工作时的电功率。它是确定的、唯一的,不随实际工作电压的改变而改变 用电器在实际电压下工作时的电功率。它是不确定的,随用电器实际电压的改变而改变,有无数个
物理量
对比　　　 额定功率 实际功率
联系 当用电器两端的实际电压等于额定电压时,用电器的实际功率等于额定功率
2.电功率和电压的关系:
用电器两端的电压 电功率 用电器的工作情况
U实=U额 P实=P额 正常工作
U实>U额 P实>P额 容易损坏
U实3.灯泡的亮度:取决于灯泡的实际功率:实际功率越大,灯泡越亮。与灯泡的额定功率无关。
【示范题2】小萌在更换灯泡时发现灯泡上标有“220 V　40 W”的字样。下列说法中正确的是　(　　)
A.该灯泡只能在220V电压下工作
B.该灯泡的实际功率是40W不变
C.该灯泡每秒消耗的电能是40W
D.该灯泡正常发光时的功率是40W
【精讲精析】额定电压“220V”为灯泡正常工作时的
电压,说明其工作时工作电压不能超过220V,可以小于
等于220V,故A错误。额定功率:用电器正常工作时的电
功率为额定功率,灯在220V电压下正常工作,则此时发
光功率为40W,故D正确。则由W=Pt可得每秒钟消耗的电
能为:W=40W×1s=40J,故C错误。实际功率:灯的实际功
率随实际电压的变化而变化,当灯两端的电压不等于额
定电压时,其实际功率也不等于额定功率,故B错误。
答案:D
【微点拨】灯泡亮暗的判断方法
一般先根据其规格(铭牌),利用R= 计算、比较电
阻的大小,然后根据串、并联电路中电流或电压相等的
特点,选择公式P=I2R或P= 比较实际功率的大小,进
而比较灯泡的亮暗。
第3节　
测量小灯泡的电功率　　
【新课导思】
　　如图所示,甲、乙两只灯泡展开了激烈的争论,谁说的有道理呢?我们能否测出它们的电功率呢?
【目标导学】
1.会用电压表和电流表测量小灯泡的电功率。
2.通过实验,进一步理解额定功率和实际功率。
3.通过探究,知道小灯泡的电功率随它两端的电压的改变而改变,并发现其变化的规律。
【自主预习】
1.测量以下三种情况下小灯泡的实际功率:
(1)使小灯泡两端的电压_____额定电压,观察小灯泡的
亮度,测量它的电功率,即是它的额定功率。
(2)使小灯泡两端的电压_____额定电压,观察小灯泡的
亮度,测量它实际的电功率。
等于
低于
(3)使小灯泡两端的电压约为额定电压(标在灯口上)
的______,观察小灯泡的亮度,测量它实际的电功率。
1.2倍
2.根据给定器材按照要求设计电路:
(1)器材:电源、电压表、电流表、小灯泡、滑动变阻器、开关、导线若干。
(2)要求:滑动变阻器能改变电路中电流,电压表测小灯泡两端电压,电流表测电路中电流。
3.实验前,将滑动变阻器的滑片移至阻值_____处,开关
处于_____状态。
最大
断开
知识点 测量小灯泡的电功率
1.实验原理:____________________________。
参考答案:P=UI
2.测量物理量:由P=UI知,测量小灯泡的电功率需测量小灯泡两端的________和通过小灯泡的________。
参考答案:电压　电流
3.实验器材:
(1)利用________测量电压。
(2)利用________测量电流。
(3)改变小灯泡两端的电压需用的器材是__。
(4)除上述器材外,还需要__________、_________、__________、________。
参考答案:(1)电压表　(2)电流表　(3)滑动变阻器
(4)电源　小灯泡　开关　导线
4.设计实验:
根据所选的器材,设计实验电路图并连接电路。
(1)连接电路时,开关应处于________状态。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于________。
提示:(1)分析电路图,结合每个元件的连接特点,完成实物图连接。为保证电路的连接安全,在连接电路时,开关应断开。
(2)在开关闭合前,应把滑动变阻器的滑片置于阻值的最大端,以免开关闭合时,电流过大,烧毁元件。
参考答案:如图所示
(1)断开　(2)阻值最大端
5.进行实验:
(1)检查电路无误后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,分别使电压表的示数等于、低于和高于小灯泡的______________________时,观察小灯泡的发光情况,并记下______________________示数。
(2)小灯泡在不同电压下的电流值如表所示,算出实际功率并填入表格。
电压U/V 2.0 2.5 3.0
电流I/A 0.22 0.25 0.28
电功率P/W
灯泡发光情况 暗 正常 很亮
参考答案:(1)额定电压　电流表和电压表
(2)0.44　0.625　0.84
6.分析归纳:
分析表格中的各项数据可知。
(1)当U实(2)当U实=U额时,P实__________P额,灯泡发光__。
(3)当U实>U额时,P实__________P额,灯泡发光__。
参考答案:(1)<　暗　(2)=　正常　(3)>　很亮
7.【交流与讨论】:
(1)滑动变阻器的作用:________________________、
__________________________________________。
参考答案:保护电路　改变小灯泡两端的电压
(2)如何选择电流表和电压表的量程?
提示:电压表量程的选择要参考小灯泡的额定电压。电流表量程的选择,应根据小灯泡的额定电压值和所给的电阻,结合欧姆定律I= 计算出小灯泡的额定电流,依据小灯泡的额定电流选择电流表的量程。在不知道小灯泡电阻的情况下,可以采用试触的方法。
参考答案:依据额定电压和小灯泡的额定电流,采用试触法。
(3)测量实际电压高于额定电压时的电功率时,加在小灯泡两端的电压有什么要求?为什么?
参考答案:加在小灯泡两端的电压不能高于额定电压太多,若高于额定电压太多会烧坏小灯泡。
(4)实验中能否多次测量求小灯泡电功率的平均值?
提示:由于实验中测出的电功率是在不同的电压下测出的,电功率的值是相对于不同电压来说的,应分别求出各自电压下的电功率。只有额定电压下的电功率才是额定功率,所以求平均值没有意义。
参考答案:只有在额定电压下的电功率为额定功率,故不能求平均值。
【示范题】(北海中考)同学们在“探究小灯泡实际功率的规律”时,用两节新干电池串联组成的电源和标有“2.5V”字样的小灯泡等元件连接了如图甲所示的电路,请回答:　
(1)连接电路时,开关应________(选填“闭合”或“断开”)。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到________处(选填“A”或“B”)。
(3)实验中,小飞发现闭合开关后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都不亮,电流表无示数,电压表示数接近3V,则电路故障可能是_________。
(4)小飞排除故障后,进行多次实验,并记下相应的电压表和电流表的示数,绘制成如图乙所示的I-U关系图象。根据图象可知,小灯泡的实际功率随实际电压的增大而________(选填“增大”“减小”或“不变”),小灯泡正常发光时的电功率为________W。
【拓展】另一组同学通过测额定电流计算小灯泡的额定功率时,电压表突然坏了,又没有好的电压表更换,但有一个R=5Ω的定值电阻和另一个电流表AK,小飞和他们一起讨论找到了解决问题的方法,此方法应是:先__________________,再调节滑动变阻器,使电流表AK的示数为________A即可。
【精讲精析】(1)连接电路时,为保护电路元件的安全,开关应断开。
(2)为了保护电路,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,由图可知滑片应移到A处。
(3)连好电路,小飞发现闭合开关后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都不亮,电流表无示数,说明电路存在断路;电压表示数接近3V,说明电压表与电源两极相连,即电路故障应为小灯泡断路。
(4)由小灯泡的I-U图象可知,随着灯泡两端的电压增大,通过灯泡的电流增大,根据P=UI可知,灯泡的实际功率增大。由I-U图象可知,当灯泡的额定电压U额=2.5V时,所对应的电流I额=0.3A,灯泡额定功率:P额=U额I额= 2.5V×0.3A=0.75W。
【拓展】根据等效替代的思想,可通过计算定值电阻R0的电压间接得到灯泡L的电压,所以将已知阻值的电阻R与小灯泡并联,电流表AK测定值电阻R的电流;当R两端电压为2.5V时灯泡正常发光,测出此时通过灯泡的电流即可。
电路图如图所示
步骤:
①根据电路图连接电路,闭合开关,调节滑动变阻器使电流表AK示数:
IK= =0.5A,此时灯泡正常发光;
②读出此时电流表A的示数IL;
③则小灯泡额定功率的表达式:P额=U额IL=2.5V×IL。
答案:(1)断开　(2)A
(3)小灯泡断路
(4)增大　0.75
【拓展】将定值电阻R与电流表AK串联再与小灯泡并联　0.5
【微点拨】
(1)小灯泡的实际功率不一定等于其额定功率,只有当小灯泡两端的电压等于其额定电压时,根据P=UI计算得到的功率才是小灯泡的额定功率。
(2)不同电压下,小灯泡的功率不同,小灯泡两端的电压越大,小灯泡的功率越大。
(3)小灯泡的亮度与实际功率有关,实际功率越大,小灯泡越亮。
第4节　
焦耳定律　
【新课导思】
我们在使用电暖气时,导线和电暖
气中通过的电流相同,电暖气很热,
而导线却几乎不怎么热,这是为什么?
【目标导学】
1.知道电流的热效应。
2.通过探究,知道电流的热效应与电流、电阻和通电时间有关。
3.知道焦耳定律,并会应用焦耳定律进行计算。
4.知道电热的利用和防止。
【自主预习】
1.电流的热效应:
定义:电流通过导体时_____转化成_____的现象。
2.探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关:
(1)探究电流通过导体时产生热量与电阻的关系。
①实验思路:控制_____、_________不变,改变_____。
②实验结论:电流、通电时间相同时,_____越大,电阻产
生的热量越多。
电能
内能
电流
通电时间
电阻
电阻
(2)探究电流通过导体时产生热量与电流的关系。
①实验思路:控制_____、_________不变,改变_____。
②实验结论:电阻、通电时间相同时,_______________
越大,电阻产生的热量越多。
电阻
通电时间
电流
通过电阻的电流
3.焦耳定律:
(1)确定:英国物理学家_____最先精确地确定电流产
生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。
(2)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。
(3)公式:______。
焦耳
电流的二次方
电阻
通电时间
Q=I2Rt
(4)电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,没有
同时转化为其他形式的能量,电流产生的热量Q_____消
耗的电能W,即________。
等于
Q=W=UIt
4.电热的利用和防止:
(1)电热的利用:_________、_______、_______、养鸡
场的电热孵化器等。
(2)电热的防止:_______、散热片、散热扇等。
电热水器
电饭锅
电熨斗
散热孔
知识点一 电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关
1.提出问题:电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关?
2.猜想与假设:电流产生的热量可能与______________有关。
参考答案:电流、电阻、通电时间
3.实验方法:
(1)由于电流产生的热量可能与多个因素有关,故需要利用__________________法。
(2)实验中,电流通过导体产生热量的多少无法直接显示,通过________________________显示产生热量的多少,这种方法为______________。
参考答案:(1)控制变量
(2)U形管中液面的高度差　转换法
4.进行实验:
(1)探究电流产生的热量与电阻的关系。
①实验装置:如图所示,两个透明容器中密封等量的空气,两个容器中都有一段电阻丝,两电阻丝串联,且右边容器中的电阻比较大。
②实验现象:通电一段时间后,发现与右边容器相通的U形管液面高度差较大。
③实验结论:__________________________。
参考答案:在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,电阻产生的热量越多
(2)探究电流产生的热量与电流的关系。
①实验装置:如图所示,两个密闭容器中的电阻一样大,在右边容器的外部,将一个电阻和这个容器内的电阻并联。
②实验现象:通电一段时间后,发现与左边容器相通的U形管液面高度差较大。
③实验结论:____________________。
参考答案:在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,电阻产生的热量越多。
5.【交流与讨论】:实验中,加热空气与加热液体相比有什么优点?
参考答案:一是安全,如果容器内是液体,则液体与电接触,加热空气不会出现漏电的危险。二是省电,由于加热的是空气,因此耗电量非常小。三是空气膨胀大,实验效果更好。
【示范题1】(宜昌中考改编)采用如图所示的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”,接通电源,瓶内的空气被加热后膨胀,使U形管中的液面发生变化,通过观察U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。　
(1)如图所示的是探究电流产生的热量跟__________的关系,通电一段时间__________(选填“左瓶”或“右瓶”)内的电阻丝产生的热量多。
(2)让实验装置冷却到初始状态,把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内,接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少。此时该装置是探究电流产生的热量跟__________的关系,一段时间后电阻丝产生的热量__________(选填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”)多。
(3)该实验中用到了控制变量法和__________法。
【精讲精析】(1)装置中,右边两个5Ω的电阻并联后与
左边5Ω的电阻再串联;根据串联电路的电流特点可知,
右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等,即I右
=I左,两个5Ω的电阻并联,根据并联电路的电流特点可
知I右=I内+I外,比较可知I左>I内;两瓶中电阻相等(均为
5Ω),通电时间相等,电流不同,故探究的是电流产生的
热量跟电流的关系;通电一段时间后,由于电阻相同、
通电时间相同、I左>I内,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶内的电阻丝产生的热量多。
(2)让实验装置冷却到初始状态,把右瓶并联的两根电
阻丝都放入瓶内,右瓶中两根电阻丝对瓶内空气进行加
热;根据并联电路总电阻的计算公式可得,右瓶中两根
5Ω电阻丝的总电阻为2.5Ω,小于5Ω,即R左>R右;两瓶
内电阻丝的总电阻不相等,通电时间相等,电流相等,故
探究的是电流产生的热量跟电阻的关系;通电一段时间
后,由于电流相同(即I右=I左)、通电时间相同、R左>R右,
根据焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶内的电阻丝产生的热量多。
(3)瓶内的空气被加热后膨胀,使U形管中的液面发生变化,通过观察U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。故该实验还用到了转换法。
答案:(1)电流　左瓶　(2)电阻　左瓶
(3)转换
【微点拨】
(1)实验中利用了控制变量法和转换法。
(2)在实验中要使两容器密闭,不能漏气。
(3)实验结束时,要及时断电,防止U形管里的水溢出。
知识点二 焦耳定律
1.公式的应用:
备注:计算时,公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路。
应用公式 电热(焦耳定律) 适用范围
基本公式 Q=I2Rt 普遍适用
导出公式 Q= t=UIt 仅适用于纯电阻电路,W=Q
2.串、并联电路中电热与电阻的关系:
(1)串联电路:电热与电阻成正比,即Q1∶Q2=R1∶R2。
(2)并联电路:通电时间相同时,电热与电阻成反比,即Q1∶Q2=R2∶R1。
【示范题2】(杭州中考)某同学根据如图所示电路进行实验,先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片,记下电压表读数和电流表读数;然后松开夹子,使电动机转轴转动,移动滑动变阻器滑片,记下电压表读数和电流表读数。数据记录如表:　
U/V I/A W/J Q/J
不转动 0.2 0.2 W1 Q1
转动 3.0 1.2 W2 Q2
利用如表数据计算和分析:
(1)电动机不转动时,通电10s,电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。
(2)电动机转动时,通电10s,电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。
(3)试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系,并分析其原因。
【精讲精析】本题考查电功与热量的计算。
(1)电动机不转动时,电动机所做的电功:
W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J;
因为I= ,所以电动机不转动时电阻
R=
电动机所产生的热量
Q1= Rt=(0.2A)2×1Ω×10s=0.4J。
(2)电动机转动时所做的电功
W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J,
电动机转动时电阻R与电动机不转动时的电阻相等,
电动机所产生的热量:
Q2=I22Rt=(1.2A)2×1Ω×10s=14.4J。
(3)通过上述计算可得,W1=Q1,W2>Q2,电动机未转动时,电流流经线圈时电能全部转化为内能,因此W1=Q1;电动机转动时,电流流经线圈时电能一部分转化为机械能,另一部分转化为内能,因此W2>Q2。
答案:(1)0.4J　0.4J
(2)36J　14.4J
(3)W1=Q1,W2>Q2,电动机未转动时,电流流经线圈时电能全部转化为内能,因此W1=Q1;电动机转动时,电流流经线圈时电能一部分转化为机械能,另一部分转化为内能,因此W2>Q2。
【易错易混警示】
(1)只有在电能全部转化为内能的电路中,消耗的电能才等于电热,即Q=W。
(2)电热的求解。
①焦耳定律Q=I2Rt适用于所有电路中电热的求解。
②对于纯电阻电路求电热还可用Q=W=Pt、Q=W=UIt、Q=W= t。
③对于非纯电阻电路求电热只能用Q=I2Rt。









一课一练·基础闯关
训练点电能
1.如图所示,下列用电器工作时,将电能主要转化为内能的是　(　 　)

【解析】选D。本题考查电能的利用。在常见的家用电器中,电风扇、洗衣机主要是将电能转化成机械能,电视机主要是将电能转化为声能和光能,电热水壶把电能转化成内能。故选D。
2.(2017·瑶海区模拟)2016年3月20日晚,小明家参与了合肥市“地球一小时”活动,在熄灯一小时的时间里,共节省了0.5kW·h的电能,合________J。
【解析】因为1kW·h=3.6×106J,故0.5kW·h=0.5×3.6×106J=1.8×106J。
答案:1.8×106
训练点电能表
3.对于图中电能表的各种数据,说法不正确的是　(　　)

A.电能表正常工作时的电压一定为220V,电流一定为5A
B.每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转2500转
C.这个电能表在50Hz的交流电路中使用
D.电能表读数的单位是kW·h
【解析】选A。本题考查对电能表参数的理解。“220V”表示这个电能表应该接在220V的电路中使用,“5(10)A”表示标定电流为5A,额定最大电流为10A,但并非电流一定是5A,A错;“2500r/kW·h”表示每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转2500转,B正确;“50Hz”表示这个电能表在50Hz的交流电路中使用,C正确;电能表上标有“kW·h”,表示电能表的读数单位是kW·h,D正确。故选A。
4.小红看她家电能表的表盘如图所示,电能表是测量________的仪表;该电能表的表盘转了300转,说明小红家的用电器消耗的电能为________J。

【解析】电能表是测量电路中消耗电能(电功)的仪表;由600r/kW·h可知电路中每消耗1kW·h的电能,电能表的表盘转600转。所以当电能表的表盘转300转时,消耗的电能是:
0.5kW·h=0.5×3.6×106J=1.8×106J。
答案:电能　1.8×106
5.小华家电能表4月底的示数为;5月底的示数为,则小华家5月份消耗的电能为________kW·h,应付电费________元。(按每度电均价0.5元计算)　
【解析】本题考查电能表参数的理解与电能的求法。小华家5月份消耗的电能为:3486.7kW·h-3352.7kW·h=134kW·h,
应付电费134kW·h×0.5元/(kW·h)=67元。
答案:134　67
训练点电功
6.有一用电器两端电压是6V,通过它的电流是200mA,5min内电流做的功是　
(　　)
A.6J　　B.6000J　　C.360J　　D.3.6×105J
【解析】选C。U=6V,I=200mA=0.2A,t=5min=300s。则5min内电流做的功W=UIt=6V×0.2A×300s=360J。故选C。
7. 如图所示,定值电阻的阻值不变,电源由2节新干电池串联而成,开关闭合后,电流表的示数为0.3A;若将电源改为3节新干电池,闭合开关后,电路工作20s,电流做功________J。　
【解析】当电源由2节新干电池串联而成时,电源电压U=2×1.5V=3V,
由I=可得,定值电阻的阻值R===10Ω,
当将电源改为3节新干电池时,电源电压
U′=3×1.5V=4.5V,
此时电路中的电流I′===0.45A。
电流做功W=U′I′t=4.5V×0.45A×20s=40.5J。
答案:40.5
8.阻值为4Ω的小灯泡同一个阻值为2Ω的定值电阻串联在6V的电源上,则通电1min后,电流通过小灯泡所做的功是多少?　
【解析】本题考查电功的计算。
通过小灯泡的电流:
I===1A,
小灯泡两端的电压:
U1=IR1=1A×4Ω=4V,
电流通过小灯泡所做的功:
W1=U1It=4V×1A×60s=240J。
答案:240J




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一课一练·基础闯关
训练点对电功率的理解
1.有几位同学对电功率这个概念,有以下几种理解,你认为正确的是　( 　　)
A.电功率是表示电流通过用电器时做功多少的物理量
B.电功率是表示电流通过用电器时做功快慢的物理量
C.电功率大的用电器工作时消耗的电能一定多
D.电功率大的用电器工作时所用的时间一定少
【解析】选B。本题考查电功率的概念及意义。电功率是指电流在单位时间内做功的多少,是表示电流做功快慢的物理量,故A错误,B正确;由于电功率是由功和时间共同决定的,故C、D错误。故选B。
2.在国际单位制中,电功率的单位是　(　　)
A.kW·h　　　　　　　B.W
C.J D.A
【解析】选B。本题考查我们对常见物理量及其单位的掌握情况。千瓦时(kW·h)是电功的单位;瓦特(W)是电功率的国际单位;焦耳(J)是功的国际单位;安培(A)是电流的国际单位。故选B。
训练点额定电压　额定功率
3.某台灯铭牌上标有“9W”字样,“9W”表示该台灯的　 (　　)
A.额定功率 B.实际功率
C.额定电流 D.实际电流
【解析】选A。某台灯铭牌上标有“9W”字样,就是指台灯的额定功率为9W。故选A。
4.甲、乙两个白炽灯泡,分别标有“220V　40W”和“24V　40W”字样,当它们在各自的电路中正常发光时(　　)
A.甲灯较亮 B.乙灯较亮
C.两灯一样亮 D.无法比较两灯的亮暗程度
【解析】选C。本题考查对额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的理解。由铭牌可知,两灯的额定功率相同;当它们在各自的电路中正常发光时,其实际功率等于额定功率,由于额定功率相同,则两灯一样亮。故选C。
训练点电功率的计算
5.下列用电器通电1h,最有可能消耗1kW·h电能的是　(　　)
A.计算器 B.小台灯
C.手电筒 D.家用空调
【解析】选D。用电器在t=1h内,消耗的电能W=1kW·h,则用电器的电功率:P===1kW=1000W,计算器的电功率一般不到1W,台灯的电功率约为40W,手电筒的电功率约为1W,家用空调的电功率约为1000W,故选D。
6. “6V　3W”的灯泡,灯丝的电阻是________;测得通过它的电流是0.4A,则它的电功率是________W(设灯丝电阻不变)。
【解析】由P=UI=可得灯丝的电阻:R===12Ω,通过它的电流是0.4A时的电功率:P′=I2R=(0.4A)2×12Ω=1.92W。
答案:12Ω　1.92
7. 如图所示的电路中,电源电压恒为3V,闭合开关S,电流表的示数为0.3A;再闭合开关S1,电流表的示数为0.5A。求:
(1)此时R1的电功率。
(2)电路消耗的总功率。
【解析】本题考查电功率的计算。闭合开关S,电路中只有R2,电流表测通过R2的电流,再闭合开关S1,电阻R1、R2并联。
(1)通过R1的电流:I1=I-I2=0.5A-0.3A=0.2A
R1的电功率为:P1=U1I1=3V×0.2A=0.6W
(2)电路消耗的总功率:P=UI=3V×0.5A=1.5W。
答案:(1)0.6W　(2)1.5W
训练点电功率的测量
8.图中“+”“-”分别表示电表的正负接线柱,可以测量R消耗的电功率的电路图是　(　　)

【解析】选B。本题考查电功率的测量。A图中,电压表与待测电阻串联,电流表与电阻并联,电路连接错误,故A错误;B图中,电压表与电阻并联,电流表与电阻串联,用该电路可以测出电阻R消耗的电功率,故B正确;C图中,电表正负接线柱接反了,电路连接错误,故C错误;D图中,电压表与电阻串联,电路连接错误,故D错误;故选B。
9. 小阳在实验室测量小灯泡的电功率。当小灯泡两端电压为2.5V时,电流表的示数如图所示,此时通过小灯泡的电流为________A,则小灯泡的电功率为________W。
【解析】本题考查了电流表的读数和电功率的计算。
由图可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,通过小灯泡的电流为0.2A,灯泡的额定功率:
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。
答案:0.2　0.5
10.小明家电能表表盘如图所示,为了测量家中空调的实际功率,他只让空调工作,观察到5分钟电能表转盘转过600转,则空调消耗的电能是________J,它的实际功率是________W。

【解析】由图可知,电能表表盘上标有3000r/(kW·h),空调工作时,电能表转盘转动600r,则空调消耗的电能为:
W=kW·h=0.2kW·h=7.2×105J;
空调工作时间:t=5min=h,
空调的实际功率:
P===2.4kW=2400W。
答案:7.2×105　2400




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一课一练·基础闯关
训练点测量小灯泡的电功率
1.为了测定小灯泡的额定功率,在具体实验操作中,手和眼的分工应该是　(　　 )
A.手移动变阻器的滑片,眼观电流表
B.手移动变阻器的滑片,眼观电压表
C.手移动变阻器的滑片,眼看小灯泡是否发光
D.手按开关,眼观电流表
【解析】选B。由于滑动变阻器的作用是调节小灯泡两端的电压,故在用手调节滑动变阻器的滑片时,眼应观察电压表的示数的变化,当电压表达到额定电压时,再去观察电流表的示数及小灯泡的亮度。故选B。
2.在做“测量小灯泡电功率”的实验中,某班四位同学所连接的电路图如图所示,其中连接正确的是　(　　)

【解析】选B。本题考查判断电路的连接情况。A图中电压表不能与灯泡串联,故A错;C图中电压表未接入电路,且电流表正负接线柱接反,故C错;D图中电压表只用了一个接线柱,未接入电路,不能使用,故D错;只有B图中的电路连接正确,故选B。
3.为了迅速准确地测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率,至少需要__________节干电池,用________调节小灯泡两端电压后,电压表应和小灯泡并联,为了提高测量的准确程度,最好选________的量程。
【解析】本题是测量小灯泡的额定功率实验,考查了测量额定功率的基本过程,主要考查了滑动变阻器的作用及额定功率的计算。小灯泡的额定电压为2.5V,每节干电池的电压为1.5V,要测小灯泡的额定功率,至少需要2节干电池;要测量小灯泡的额定功率,通过调节滑动变阻器的滑片使小灯泡两端的电压等于额定电压,测出此时的电流,根据P=UI计算出小灯泡的额定功率。为了提高测量的准确程度,电压表应选择0～3V的量程,这样指针可以偏转到表盘的处。
答案:2　滑动变阻器　0～3V
4.测量额定电压为3.6V的灯泡的额定功率,估计它的额定功率为0.8W。器材:两节干电池,6V的蓄电池,电流表(0～0.6A和0～3A),电压表(0～3V和0～15V),开关,滑动变阻器的规格有“10Ω　1A”“15Ω　1.5A”“20Ω　2A”“50Ω　2A”四种,导线。则电源应选用____________,电流表用____________量程,电压表用____________量程,滑动变阻器应选____________规格。　
【解析】因为灯泡的额定电压为3.6V,所以电源电压选择6V的蓄电池,电压表量程选择0～15V;由P=UI可知,灯泡的额定电流I==≈0.22A,因此电流表量程选择0～0.6A。由I=可知,灯泡的电阻为R===16.2Ω,电路的总电阻R总===27Ω,故滑动变阻器的阻值至少应为27Ω-16.2Ω=10.8Ω,故应使用“15Ω　1.5A”规格的滑动变阻器。
答案:6V的蓄电池　0～0.6A　0～15V
“15Ω　1.5A”
5.如图甲所示是测定一个额定电压为2.5V小灯泡的额定功率电路图。　
(1)请你用笔画线代替导线,按图甲将图乙所示的实物电路连接完整。


(2)电路接通后,移动变阻器滑片P,小灯泡始终不发光,电压表始终没有示数,电流表的示数随滑片的移动而变化。导致这种情况出现的可能原因是?
_______________________________________________________________。
(3)小灯泡正常发光时,电流表指针的位置如图丙所示,则通过小灯泡的电流是________A,小灯泡的额定功率是________W。
【解析】本题考查测量小灯泡电功率的实验。(1)从电源正极依次连接开关、滑动变阻器、灯泡、电流表再回到电源负极;电压表要并联在灯泡两端,滑动变阻器的正确接法是“一上一下”,电流表选用0～0.6A量程,电压表选用0～3V量程,注意电流要从电表的正接线柱流入,从负接线柱流出。(2)移动变阻器滑片P,小灯泡始终不发光,说明电路发生断路或小灯泡短路,电流表的示数随滑片的移动而变化,说明电路故障是小灯泡短路,此时电压表没有示数。(3)根据图丙可知,电流表量程为0～0.6A,分度值为0.02A,示数为0.26A,灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W。
答案:(1)

(2)灯座短路(或灯泡短路)　(3)0.26　0.65
训练点实验故障的分析与判断
6.如图是小红在测量小灯泡电功率时连接实验器材的情况,其中错误的是　(　　)

A.电流表没有串联接入电路中
B.电压表没有与灯泡并联
C.滑动变阻器的接线柱的连接
D.开关没有串联接入电路中
【解析】选C。电流表与灯泡串联连接,故电流表接线正确,A不符合题意;电压表与灯泡并联,因此电压表接线正确,B不符合题意;滑动变阻器没有按照“一上一下”的原则进行接线,故滑动变阻器接线错误,C符合题意;开关与灯泡串联,故开关接线正确,D不符合题意。故选C。
7.如图是测定小灯泡电功率的实验电路,电路连接正确后闭合开关,发现灯不亮,电流表指针稍有偏转,电压表指针几乎不动,产生这一现象的原因可能是　
(　　)

A.灯泡断路
B.滑动变阻器短路
C.灯丝电阻值过大
D.滑动变阻器连入电路阻值过大
【解析】选D。灯泡断路时,电流表无示数,电压表有示数,为电源电压,与题中现象不符,A错;滑动变阻器短路时,灯泡发光,电压表有示数,为电源电压,与题中现象不符,B错;灯丝电阻过大时,灯泡发光,电压表有示数,与题中现象不符,C错;滑动变阻器连入电路阻值过大时,电路中的电流很小,灯泡的实际功率很小,故灯泡不亮,电流表指针稍有偏转,电压表测量小灯泡的电压,由于电流很小,故小灯泡两端的电压过小,电压表指针几乎不动,与题中现象相符,D正确。
8.在做“测量小灯泡功率”的实验中,小明按图连接好电路,闭合电路后,发现无论怎样调节滑动变阻器,小灯泡都不亮,电流表、电压表均无示数。下列对故障原因的猜测不正确的是　(　　)

A.电灯泡处出现短路,电路其他地方完好
B.电流表处出现断路,电路其他地方完好
C.滑动变阻器出现断路,电路其他地方完好
D.连接电源处出现断路,电路其他地方完好
【解析】选A。A选项中,若电灯泡处出现短路,灯泡不亮,电流表有示数,与灯泡并联的电压表无示数,与故障现象不符合,故障原因不正确,A符合题意;B选项中,若电流表处出现断路,电路其他地方完好,则电路断路,灯泡不亮,电流表无示数,电压表不能与电源两极相连,电压表无示数,与故障现象符合,故障原因正确,B不符合题意;C选项中,若滑动变阻器出现断路,电路其他地方完好,则电路断路,灯泡不亮,电流表无示数,电压表不能与电源两极相连,电压表无示数,与故障现象符合,故障原因正确,C不符合题意;D选项中,若连接电源处出现断路,电路其他地方完好,则电路断路,灯泡不亮,电流表无示数,电压表不能与电源两极相连,电压表无示数,与故障现象符合,故障原因正确,D不符合题意。





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一课一练·基础闯关
训练点电流的热效应
1.下列用电器利用了电流的热效应来工作的是　( 　　)
A.电风扇　　　　　　　　　 B.电铃
C.洗衣机 D.电热毯
【解析】选D。本题考查电流的热效应。电风扇利用电动机带动工作,把电能转化为机械能;电铃中有电磁铁,利用了电流的磁效应来工作;洗衣机利用电动机带动工作,把电能转化为机械能,电风扇、电铃和洗衣机都没有利用电流的热效应,故A、B、C错误;电热毯是为了取暖,是利用电流的热效应来工作的,故D正确。
2.将一台“220V　100W”的电风扇、一个“220V　100W”的充电器、一把“220V　100W”的电烙铁分别接到220V的电源上,在相同的时间内,电流通过它们产生的热量最多的是　(　　)
A.电烙铁 B.充电器
C.电风扇 D.一样多
【解析】选A。三个用电器虽然功率一样,但是电风扇主要把电能转化为机械能,发热量较小,充电器将电能转化为化学能在电池里储存起来,发热量很小,只有电烙铁是利用电热,电能全部变成内能。故选A。
训练点探究电流产生的热量与哪些因素有关
3.在探究电流产生的热量与什么因素有关时,小李设计了如图所示的实验装置。甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气,里面各放有一根5Ω的电阻丝,其中乙容器将一个5Ω的电阻丝与容器内5Ω电阻丝并联,两个U形管中装有等量的水。把这个装置接入电源,利用这套装置可用来探究电流产生的热量　(　　)

A.与电压的关系
B.与电阻的关系
C.与电流的关系
D.与电能的关系
【解析】选C。两个相同的电阻串联在电路中,通电时间和电阻相同,当给其中一个并联一个电阻时,电阻的电流改变,探究电流产生的热量跟电流的关系。通过实验可以得出结论:通过导体的电流越大,产生的热量越多。故选C。
4.如图为“探究电流通过导体产生热量与哪些因素有关”的实验装置。将阻值分别为5Ω和10Ω的电热丝R1和R2,按如图方式接入电压为3V的电路中,则电流通过__________(选填“R1”或“R2”)电热丝产生的热量多;通电10min,R2产生的热量是______J。　

【解析】(1)电路的连接方式:由图可知R1与R2串联。通过电阻的电流I与电阻的通电时间t相等。
(2)电热与电阻的关系:R1(3)电热的计算:
电路电流:I===0.2 A,
通电时间t=10min=600s,
R2产生的热量:
Q=I2R2t=(0.2A)2×10Ω×600s=240J。
答案:R2　240
5.用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。　

(1)实验中通过观察__________________来比较电流产生的热量的多少。
(2)为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少,甲、乙两瓶中要装入__________、__________相同的同种液体。
(3)实验结论是__________________________________________________。
(4)该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与__________的关系。
【解析】本题考查探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”的实验。
(1)实验中是通过观察温度计的示数变化来比较电流产生的热量多少。
(2)为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少,要控制甲、乙两瓶中的液体相同、液体的质量和初温相同。
(3)实验是在电流和通电时间相同的情况下,探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,得出的结论:电流和通电时间一定时,电阻越大,电流通过导体产生的热量越多。
(4)实验中通过移动滑动变阻器的滑片可以改变电路中的电流,故还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与电流的关系。
答案:(1)温度计示数变化　(2)质量　初温
(3)电流和通电时间一定时,电阻越大,电流通过导体产生的热量越多　(4)电流
训练点焦耳定律
6.电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,而连接的导线却不怎么热,主要是　(　　)
A.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
B.导线的绝热皮隔热
C.导线的电阻远小于电阻丝的电阻
D.导线散热比电阻丝快
【解析】选C。本题主要考查学生对焦耳定律的了解与掌握。电炉丝跟铜导线串联,通过它们的电流I和通电时间t相等,故A错误;因为Q=I2Rt,R电炉丝>R导线,所以产生的热量:Q电炉丝>Q导线,即相同时间内导线产生的热量小于电炉丝产生的热量,而与散热快慢、隔热效果无关,故C正确,B、D错。故选C。
7.将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两烧瓶等量煤油中,串联接入电路,R1∶R2=2∶3,通电一段时间后,R1、R2产生的热量之比为　 (　　)

A.3∶2　　　　　　　　　B.2∶3
C.4∶9 D.9∶4
【解析】选B。本题考查焦耳定律的应用。电阻丝R1、R2串联,电流相等,通电时间相等,由焦耳定律Q=I2Rt得,Q1∶Q2=I2R1t∶I2R2t= R1∶R2=2∶3。故选B。
8.电热器是利用电流的________来工作的。某发热元件的阻值为420Ω,通过的电流为1A,通电10min产生的热量是________J。
【解析】电热器是利用电流的热效应工作的。元件通电10min产生的热量Q=I2Rt=(1A)2×420Ω×10×60s=2.52×105J。
答案:热效应　2.52×105
训练点电热的防止和利用
9.下列情况中不属于防止电热危害的是　(　　)
A.电视机的后盖有许多孔
B.电脑机箱内有小风扇
C.电动机外壳有许多散热片
D.家电长时间停用,隔一段时间应通电一次,目的是利用电热来驱潮
【解析】选D。本题主要考查对电热的应用及预防措施的了解。电视机的机壳上有许多小孔是为把各电器元件产生的热量及时散失掉;计算机机箱内有风扇,这是为了散失热量;电流通过电机产生的热量是有害的,有许多散热片可以用来散热,A、B、C不符合题意。家电长时间停用,隔一段时间应通电一次防止家电受潮,D符合题意。故选D。
10.关于电热的利用,下列说法中正确的是　(　　)
A.电热对我们来说总是有利的
B.电热对我们来说总是不利的
C.电饭锅是利用电流的热效应的原理制成的
D.电视机工作过程中没有产生电热
【解析】选C。本题考查电热的利用。电热对我们来说既有利又有弊,要看具体情况。电饭锅是利用电流的热效应工作的,这里的电热对我们来说是有利的;电视机主要把电能转化为光能,但也会产生一些热量,这里的电热对我们来说是不利的,所以电视机上设计有散热孔。故选C。




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