第3章能量的轉化與守恒3.6-4電能——電熱目錄 1 3 4 5【基礎鞏固練】 5【發(fā)散思維練】 7【核心素養(yǎng)練】 9【中考提分練】 91.電流的熱效應（1）電流的熱效應——電流通過各種導體時，會使導體的溫度升高，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應。（2）電熱器：利用電流的熱效應制成的加熱設備。主要元件是發(fā)熱體，是由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣體上制成的。從能量的轉化來看，電流通過導體發(fā)熱的過程實質是電能轉化為內能的過程。電熱器的優(yōu)點：清潔、無污染、熱效率高，便于控制和調節(jié)等。(2)影響電流的熱效應的因素：電流、電阻和通電時間。(3)電熱的利用和防止：①電流的熱效應的應用，如電烤箱、電熱毯、電爐子、電燈等。②電視機等長時間工作，會使后殼積聚較多的熱量從而影響其壽命，所以需要散熱?！咀⒁狻颗袛嗄秤秒娫O備是不是電熱器，一定要抓住其原理——電流的熱效應。如果某用電器不是利用電流的熱效應工作的，即使它是通電后用來加熱的設備，也不是電熱器。2.電熱的計算(1)焦耳定律：電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比，即：Q=I2Rt。(2)電熱計算：①Q=I2Rt(適合任何情況下的電熱計算)；②Q=UIt，Q=W=(當電能全部轉化成內能時，電熱等于電功，電熱計算式與電功計算式相同，即在純電阻電路中的電熱計算也可以用這兩個公式)；③Q=Pt(式中P為電熱功率，這個公式只在純電阻電路中適用)?！咀⒁狻恐挥挟旊娔苋哭D化為熱能時，電能等于熱能，W＝Q；當電能不能全部轉化為熱能時，W>Q。3.焦耳定律的探究（3）“控制變量法”的運用①控制電流和電阻相同，改變通電時間，研究電熱與通電時間的關系。②控制通電時間和電阻不變，改變電流，研究電熱與電流的關系。③控制通電時間和電流不變，改變電阻，研究電熱與電阻的關系。（2）實驗過程與分析依據(jù)①在兩個相同的燒瓶中裝滿煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶中各放一根電阻絲，甲瓶中電阻絲的電阻比乙瓶中的大，通電后電流通過電阻絲產生的熱量使煤油的溫度升高，體積膨脹，煤油在玻璃管內上升，電流產生的熱量越多，煤油上升得越高，觀察煤油在玻璃管內上升的情況，就可以比較電流產生的熱量的大小。②接通電路一段時間，比較兩瓶中的煤油哪個上升得高。③在兩玻璃管中的液柱降回原來高度后，調節(jié)滑動變阻器，加大電流重做上述實驗，通電時間與前次相同，在兩次實驗中，比較甲瓶(或乙瓶)中的煤油哪次上升得高。（3）實驗證明：電流越大、電阻越大、通電時間越長，電流通過導體產生的熱量越多。電流通過電暖器電阻絲會熱的發(fā)紅，而與之串聯(lián)的導線卻不怎么熱原因是：電阻絲的電阻大于導線的電阻。進一步的實驗可以得出：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。這個規(guī)律叫作焦耳定律，它最先是由英國科學家焦耳發(fā)現(xiàn)的。焦耳定律可以用公式：Q＝I2Rt表示。1.關于電熱問題的分析與計算Q＝W＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2t,R)，這三個公式都可以計算純電阻電路的電熱和電能。計算非純電阻的電熱只能用Q＝I2Rt。兩種電路中計算公式不同是因為非純電阻電路的電能主要轉化為其他形式的能。2.電熱器具的“雙擋”問題(1)電熱器具通常設計有“高溫擋”和“低溫擋”，根據(jù)可知，當U一定時，電阻越大時，電功率越??；電阻越小，電功率越大。所以高溫擋總電阻最小，低溫擋總電阻最大。(2)兩擋的控制開關①短路式：兩個電阻串聯(lián)，把開關與其中一個電阻并聯(lián)，如下圖所示。當閉合開關時，有一個電阻短路，只有一個電阻工作，此時為高溫擋；當斷開開關時，兩電阻串聯(lián)，電阻大一些，電熱器的功率小一些，此時為低溫擋。②單刀雙擲式：主要工作電阻放在干路上，一條支路連導線，一條支路連接附加電阻，如下圖所示。當開關擲向附加電阻的支路時，兩電阻串聯(lián)，為低溫擋；當開關擲向導線支路時，只有主要工作電阻工作，此時為高溫擋。③多擋問題：兩個電阻串聯(lián)時為低溫1擋；單獨使用一個電阻時為低溫2擋；并聯(lián)時為高溫擋?！境？?】知道電熱器的工作原理及電熱的影響因素，理解焦耳定律并能進行簡單計算?！纠?】如圖甲所示的電加熱恒溫箱電路圖，由控制電路和加熱電路兩部分構成，其中控制電路由U1＝6V的電源、電磁繼電器(線圈電阻忽略不計)、熱敏電阻R1和滑動變阻器R2串接而成。加熱電路由U2＝220V的電源和R0＝48.4Ω的電熱絲串接而成。恒溫箱內包含了圖中虛線框內的電熱絲R0和熱敏電阻R1，圖乙是熱敏電阻R1的阻值隨溫度變化的圖像。當控制電路中的電流達到0.05A時，銜鐵被吸下來，觸點處斷開，加熱電路停止工作，當控制電路中的電流小于0.05A時，銜鐵被彈回，觸點處接通，加熱電路正常工作。根據(jù)以上信息回答下列問題：(1)當恒溫箱中溫度保持在60℃時，在圖乙中讀出對應的熱敏電阻的阻值為____Ω。(2)加熱電路正常工作1min，電流通過電熱絲R0做的功是多少？(3)通過調節(jié)控制電路中滑動變阻器R2接入電路的電阻，就能調節(jié)恒溫箱中需要設定的不同溫度。如果滑動變阻器R2的最大電阻為90Ω，該恒溫箱能夠設定的溫度范圍是多少？【常考2】掌握探究電流通過導體時產生熱量的實驗【例2】如圖為“探究焦耳定律”的實驗裝置。兩個相同的燒瓶中密封初溫相同、質量相等的煤油，通電一段時間后，右側玻璃管中液面比左側高。下列說法正確的是(D)A．通過玻璃管中液面的高度判斷電流產生熱量的多少，這種方法是控制變量法B．右側電阻絲的阻值比左側小C．通過右側電阻絲的電流比左側小D．該裝置用于探究電流通過導體產生的熱量多少與電阻大小的關系【例3】如圖是探究電流通過導體時產生熱量的實驗，甲、乙兩套裝置中各有兩個相同的透明容器。其中密封著等量的空氣和一段電阻絲(阻值在圖中已標出)，U形管中裝有等量的液體，接通電源，觀察現(xiàn)象。(1)實驗中通過觀察_______的變化來比較導體所產生熱量的多少；這運用了____________(選填“轉換法”或“等效替代法”)的物理思想。(2)用甲裝置進行實驗時，通過控制通電時間和電路中的________不變，來研究導體產生熱量與電阻的關系。(3)在乙裝置中，C、D透明容器中產生熱量較多的是_______容器?！净A鞏固練】1.下列用電器中，利用電流熱效應工作的是（）A.電暖氣B.計算器C.電視機D.筆記本電腦2.如圖所示的四種家用電器中，利用電流熱效應工作的是（）3.將兩根電爐絲R1、R2串聯(lián)起來，接在電路中，如圖所示，若R1>R2，則先被點燃的火柴是（）A.電爐絲R1上的火柴B.電爐絲R2上的火柴C.兩根電爐絲上的火柴同時被點燃D.無法確定4.下列關于如圖所示實驗的說法中錯誤的是（）A.該實驗探究的是電流的熱效應B.實驗中采用了控制變量法C.觀察實驗現(xiàn)象可知：在其他條件相同時，電阻越大產生的熱量越少D.實驗中是通過觀察溫度計示數(shù)的高低來判斷電流通過導體時產生熱量的多少5.電爐絲斷了，去掉1/5后，仍接在原來的電源兩端，則在相同時間內產生的熱量與原來產生的熱量之比為（）A.5：4B.1：5C.5：1D.4：56.有兩個額定電壓相同的電熱水壺甲和乙，甲的額定功率為1800W，乙的額定功率為1200W。兩個電熱水壺都正常工作時，下列說法中正確的是（）A.甲電熱水壺兩端的電壓較高B.電流通過甲電熱水壺做功較快C.通過兩個電熱水壺的電流相等D.相同時間內，兩個電熱水壺消耗的電能一樣多7.如圖是“探究電流通過導體產生的熱量與導體電阻關系”的實驗裝置，銅絲的電阻小于鎳鉻合金絲的電阻，銅絲和鎳鉻合金絲串聯(lián)浸在相同質量和相同初溫的煤油中，每一燒瓶里各插入一支溫度計。通電一定時間后，可以看到瓶中(填“A”或“B”)煤油溫度升得高，這表明在相同時間內，電流相同的情況下，電阻越，電流通過導體時產生的熱量越多。8.利用如圖所示的裝置探究導體產生的熱量與電阻大小的關系。燒瓶中銅絲的電阻小于鎳鉻合金絲的電阻。(1)實驗中兩金屬絲產生熱量的多少是通過觀察反映出來的。(2)為了便于比較兩種電阻絲通過電流后產生熱量的多少，A、B兩燒瓶中需裝入初溫相同、質量(填“相等”或“不相等”)的同種液體。(3)為了在較短時間內達到明顯的實驗效果，選用煤油而不用水的主要理由是。A.煤油有顏色便于觀察B.煤油的密度比較小C.煤油的比熱容比較小D.煤油的熱值比較大9.小明家的電熱水壺的銘牌如圖所示，在一個標準大氣壓下，該水壺正常工作時，用10min能將2kg、10℃的水燒開。[水的比熱容c=4.2×103J/(kg·℃)](1)計算水吸收的熱量。(2)計算消耗的電能。(3)水增加的內能比消耗的電能少多少?請結合物理知識，從節(jié)能的角度提一個合理化的建議。10.如圖甲、乙所示為某型號電水壺的電路示意圖及銘牌，R與R0產生的熱量均能被水吸收，保溫狀態(tài)下，水溫保持在80℃以上?；卮鹣铝袉栴}：[水的比熱容c=4.2×103J/(kg·℃)]（1）保溫狀態(tài)下，開關S0、S分別處于什么狀態(tài)？（2）求電阻R0和R的阻值。（3）該電水壺在加熱狀態(tài)下工作3min可以產生多少熱量？（4）80℃的一杯水放在桌上自然冷卻，每隔5min記錄一次水溫，得出如圖丙所示的圖線。從圖中可以得出什么降溫規(guī)律？（5）一滿壺80℃的水自然冷卻到室溫，水釋放的熱量為多少？【發(fā)散思維練】11.甲、乙兩個電熱器的電阻之比為5：4，通過的電流之比為2：1，通電時間之比為1：2，則電流通過甲、乙兩個電熱器產生的熱量之比為（）A.5：2B.5：4C.2：5D.10：112.如圖所示的電路中，電源電壓不變，R1為定值電阻。閉合開關S，當滑片P從中點向右移時（）A.電流表A1的示數(shù)變小B.電流表A2的示數(shù)變小C.電壓表的示數(shù)變大D.R2的電功率變大13.如圖是探究電流通過導體產生的熱量與什么因素有關的實驗裝置，將兩根阻值不等的電阻絲R、R，串聯(lián)后分別放入兩個透明容器中，并封閉等量的空氣，通電前，A、B兩U形管內的液面相平，接通電源一分鐘后，通過R1、R2的電流分別為I1、I2，則（）A.I1=I2，A管中的液面較高B.I1=I2，A管中的液面較低C.I1>I2，A管中的液面較高D.I1<I2，A管中的液面較低14.如圖所示，電源電壓為12V且保持不變，R1為定值電阻，R2為滑動變阻器(a、b為其兩端點)。閉合開關S，當滑片P在某一端點a時，電流表示數(shù)為0.1A，R2消耗的電功率為1W；當滑片P移動至某一位置c時，電壓表示數(shù)為4V，R1消耗的電功率為3.2W。下列說法正確的是（）A.滑片P在a點時，R1消耗的電功率為2WB.滑片P在b點時，R1消耗的電功率為0.6WC.滑片P在c點時，R2消耗的電功率為1.6WD.滑片P在c點時，電路消耗的總功率為4W15.如圖甲所示，電源電壓恒為6V，滑動變阻器的最大阻值為50Ω，電流在0.1~0.4A之間時，電子元件均能正常工作。若通過此電子元件的電流與其兩端電壓的關系如圖乙所示，為使電子元件處于正常工作狀態(tài)，滑動變阻器接入電路的最大阻值為Ω；在電子元件處于正常工作狀態(tài)下，且電路消耗的功率最大時，滑動變阻器每分鐘發(fā)熱J?！竞诵乃仞B(yǎng)練】16.(科學思維)筆記本電腦已進入尋常百姓家庭，出差旅游時常隨身攜帶。出于安全考慮，民航局規(guī)定，乘客可隨身攜帶0.16kW·h以下的可充電設備。目前，部分航空公司已允許乘客在非起降時間段、有條件地使用筆記本電腦等便攜電子設備。請回答下列問題：(1)某旅客攜帶的筆記本電腦電池容量3000mAh，輸出電壓15V，充滿電后，若工作時的平均電流為1.5A，可工作多少時間?。(2)請通過計算說明該旅客能否將此筆記本電腦帶上民航飛機。。(3)使用發(fā)現(xiàn)，電腦工作時會發(fā)熱，原因是。當升溫到一定值時，溫控開關S1自動閉合，風扇啟動，加快散熱從而保護電腦。如果斷開電源總開關S2、風扇M和其他工作系統(tǒng)同時停止工作。根據(jù)上述特點，下列可能符合散熱控溫特點的原理圖是?！局锌继岱志殹?7.(浙江湖州中考)如圖裝置，在兩相同燒瓶內裝滿等量煤油，瓶塞上各插入一根粗細相同的玻璃管，瓶內裝入粗細、材料相同的電阻絲R甲和R乙，R甲長度大于R乙。閉合開關，經過一段時間t后，甲中玻璃管液面上升高度h甲(選填“大于”或“小于”)乙中玻璃管液面上升高度h乙。斷開開關，當兩根玻璃管液面回到原來高度后，向右移動滑片，再閉合開關。則甲中玻璃管液面上升高度h甲所需時間t2(選