苏科版九年级物理下册 15.3电热器+电流的热效应（分层练习）

15.3 电热器 电流的热效应电热器、电流的热效应现在的智能手机，已成为人们生活中必备的工具。同学们用手机最多的是来做什么？用手机玩游戏用手机看视频学习工作时间长了，手机什么感觉？手机发热、甚至烫手生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 电流的热效应生活中利用电流热效应的用电器电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？电热毯和导线通过电流相同，为什么电热毯很热，而导线却不那么热?猜想：可能与电阻有关。电阻越大，电流产生的热量越多。　　电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?为什么插座上插的用电器越多，插座及导线越来越热？猜想：可能与电流有关。电流越大，电流产生的热量越多。　　电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?长时间使用手机，手机为什么会发烫？猜想：可能与通电时间有关。通电时间越长，电流产生的热量越多。　　电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?设计实验：（1）实验方法①一个物理量可能与多个因素有关时，采用控制变量法。 把电热传递给气体（或液体），把比较电热的多少转化为比较气体（或液体）受热膨胀程度。②对不易测量或观察的物理量，采用转换法。（2）实验方案电阻丝加热密封容器中的空气， U形管中液面形成高度差；液面差越大，产生的热量越多。实验: 电流通过导体产生热量与电阻的关系R1 = 5 ΩR2 = 10 ΩAU型管中液面高度的变化保持电流、通电时间相同控制变量法电路图实验器材转换法电流通过电阻丝产生热量密闭空气温度变化反映 进行实验实验结论 在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。实验：电流通过导体产生热量与电流的关系电路图实验器材保持电阻、通电时间相同控制变量法观察U型管中液面高度的变化转换法注意：右侧U型管中液面高度的变化是由右侧密封在容器内的电阻丝引起的。 进行实验 在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。实验：电流通过导体产生热量与通电时间的关系焦耳定律焦耳定律 焦耳（James Prescott Joule，1818—1889），英国物理学家。用近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。 电功与电热的区别与联系①电功与电热的区别 电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，也表示有多少电能转化为其他形式的能。 电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。两者表示的意义不同，是两个不同的概念。0.220.28 Ⅰ. 纯电阻电路 Q=W上述公式适用于纯电阻电路.②电功与电热的联系 该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于消耗的电能，即 。 Ⅱ. 非纯电阻电路 例如：当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，有少部分转化为内能发热。 电能>内能 W总＝UIt =W机械能＋Q热量 在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能 ，即电能大于内能。① 在纯电阻电路，电流所做的功只转化为内能，电路消耗的电能和生成的内能在数值上是相等的，即W=Q，如电炉、电热器、电熨斗等.② 在非纯电阻电路中，如含有电动机等，电流做的功一部分转化为内能，大部分转化为机械能，通过线圈电阻R的电流仍使线圈发热，产生的热量Q=I2Rt，但此时Q≠W，而是Q＜W，即 电功=内能+机械能 W=Q+W机械能 总结：电功与电热的联系普遍适用纯电阻电路 Q=W电功、电功率、焦耳定律计算公式及其适用范围 例1：一根60Ω 的电阻丝接在36V的电源上，在5分钟内共产生多少热量？分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再利 用焦耳定律公式计算电流产生的热量。 例2：某电动机上标有“220V，2A”它的线圈电阻为5 Ω，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？解：消耗的电能为: W总=UIt=220V×2A×60s=26400J线圈中产生的热量为： Q=I2Rt=(2A)2×5 Ω×60s=120J 得到的机械能为： W机=W总－Q=26400J－120J=25200J思考：额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。电热的利用和防止（1）电热器: 把电能转换为内能的装置。1．电热的利用（2）电热器的原理: 利用电流的热效应(1)电热的危害:轻则用电器烧坏；重则引发火灾。2.电热的防止(2)防止措施有：① ．设法减少产生的热量。 ② ．可以设法散热。知识拓展：电能和电热的关系纯电阻电路：　U = IR消耗的电能全部转化为内能电能 W内能Q机械能E电流扇叶转动非纯电阻电路：　W ≠ QW = Q + EUIt = I²Rt + E新知探究 电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。（1）列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例（2）列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等电脑主机有风扇散热;电视机上的散热窗、电动机外壳有许多散热片1. 若电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220V，60W”的字样，它们都在额定电压下工作相同的时间，则三个用电器产生的热量是（　　）A．电烙铁最多 B．电视机最多 C．电风扇最多 D．一样多 A课堂练习2. 下列情况中，属于防止电热危害的是（　　）A．用电熨斗熨烫衣服 B．用电饭锅煮饭C．冬天用电暖气取暖 D．电脑机箱内有小风扇DA3.将一台“220V 100W”的电风扇，一个”220V 100W”的充电器，一把“220V 100W”的电烙铁分别接在220V的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最大的是 （ ） A.电烙铁 B.充电器 C.电风扇 D.一样多4．（2020•青岛）甲、乙两个电热器的电阻之比为5：4，通电相同时间产生的热量之比为5：1，则通过甲、乙的电流之比为（　　）A．4：1 B．1：4 C．2：1 D．1：2C5．（2020•广西）如图是探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置。通电前，A、B两个U型管内的液面相平，通电一定时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（　　）A．I1＝I2，A管中的液面较低 B．I1＝I2，A管中的液面较高 C．I1＞I2，A管中的液面较低 D．I1＞I2，A管中的液面较高D6．（2020•南京二模）如图所示是“探究不同物质吸热升温现象”和“探究电流的热效应与电阻关系”的实验，关于这两个实验，下列说法正确的是（　　）A．研究对象都是容器中的液体 B．都要控制吸热液体的质量相同 C．都要控制吸收液体的种类相同 D．都要通过温度计上升的示数比较吸热的多少B7．（2020•娄底）下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（　　）A．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 B．家里使用电热水壶烧水 C．小明妈妈用电熨斗熨衣服 D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温D8．（2019•本溪）将如图甲所示的电热水瓶，接入家庭电路中单独工作时，观察到电能表（如图乙）的转盘转6转用时1min。下列关于电能表和电热水瓶的说法正确的是（　　）A．电能表需要并联在家庭电路中 B．该电能表所在家庭电路用电器同时工作时总功率不能超过2200WC．电热水瓶的实际功率是600W D．若电热水瓶的指示灯损坏，它的发热电阻还能工作，说明它们之间是串联的C9．（2019•重庆）具有防雾、除露、化霜功能的汽车智能后视镜能保障行车安全，通过旋钮开关实现功能切换。图是模拟加热原理图，其中测试电源的电压为10V，四段电热丝电阻均为10Ω，防雾、除露、化霜所需加热功率依次增大。下列说法正确的是（　　）A．开关旋至“1”档，开启化霜功能 B．开启防雾功能，电路总电阻为5Ω C．化霜与防雾电路的总功率之差为15W D．从防雾到除露，电路总电流变化1AC10．（2020•乐山）如图所示，在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R1＝2R2＝20Ω，电源电压U＝6V．闭合开关后，甲管中液面比乙管中液面上升得　 　（选填“慢”、“快”或“相同”），当滑动变阻器滑片P移至最右端时，在1分钟内电流通过电阻丝R1产生的热量Q＝　 　J。快4811．（2020•威海）一款家用电煮锅有加热和保温两个档位，工作电路如图所示。当开关S1 ，S2　 　（选填“断开”或“闭合”）时，处于加热档位。若加热时电路中电阻为42Ω，电路中电流为5A，加热2分钟，不计能量损失，能使质量为2kg的水从20℃升高到　 　℃．[c水＝4.2×103J（kg•℃）]闭合闭合3512．（2020•扬州）某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两档。电路如图所示，开关S接　 　时，是“高温”档；当开关S分别接“1”和“2”时，电流表的示数为5A和1A；则电阻R0＝　 　Ω、R＝　 　Ω．电烤箱处于“高温”档工作10min产生的热量为　 　J。1441766.6×10513．（2019•东营）如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管　 　（选填“属于”或“不属于”）连通器。（2）图甲是探究在通电时间相同和　 　相同的情况下，导体产生的热量与　 　大小是否有关的装置。属于电流电阻（3）实验中通过观察　 　的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是　 　。A．探究电流与电压、电阻的关系 B．用铁屑显示磁体周围磁场分布 C．研究光的传播时，引入“光线” D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动（4）由图乙所示，电流表的示数为　 　A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是　 　J。（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是　 　。U形管液面高度差BD2200透明容器密闭性不好3.电热的利用和防止1.电热器 电流的热效应2.焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成______， 跟导体的电阻成______， 跟通电时间成______。公式：_________电能全部转化为内能：_____________Q＝I2RtQ＝W＝UIt正比正比正比课堂小结课程结束