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一輪復習講義22 電熱、電熱器
【知識梳理】
1．電流的熱效應：通電導體會發熱的現象稱為電流的熱效應，電熱器是利用電流的熱效應工作的；電熱器是利用電流做功將電能轉化為內能的裝置。如：電熱水壺、電熱毯、電飯鍋等。
2．通電導體產生熱量與電流、電阻和通電時間有關。
（1）研究方法：控制變量法，實驗中通過煤油升高的溫度比較導體產生熱量的多少（轉換法）。
（2）要研究導體產生熱量的多少與電阻的關系，應選兩個不同阻值的電阻絲。實驗時要控制通過兩電阻絲的電流大小相等，因此兩導體串聯，還應控制通電時間相等。現象：電阻大的溫度升高大；結論：電流和通電時間相同時，電阻越大，導體產生的熱量就越多。
（3）要研究導體產生熱量的多少與電流的關系，應該使電阻絲的電阻值不變，而使通過電阻絲的電流改變。實驗時通過調節滑動變阻器改變電路中的電流大小。現象：電流大的溫度升高大；結論：電阻和通電時間相同時，電流越大，導體產生的熱量就越多。
（4）結論：導體的電流越大、通過導體的電阻越大、通電的時間越長，電流通過導體產生的熱量越多。
3．焦耳定律內容：電流通過導體時產生的熱量與電流的平方成正比，與導體的電阻成正比，與通電時間成正比。公式：Q=I2Rt；Q的單位是J。
4.純電阻電路（如電熱器，將電能全部轉化為內能）：Q=W=Pt=I2Rt=UIt=U2t/R。
5.在非純電阻（電動機）電路中，Q小于W。Q=I2Rt，W=Pt=UIt。
6.電熱水器的效率：水吸收的熱量與電熱水器消耗電能的比值，即η=Q吸/W。
7.電動機消耗的電能W=UIt，線圈產生的熱量Q=I2Rt，輸出的機械能W機械=W-Q=UIt-I2Rt；
電動機的效率：η=W機械/W=（U-IR）/U。
8.電功、電功率和電熱的計算：
物理量（符號） 公 式 單位（符號） 串聯電路特點 并聯電路特點
電功（W） W=UIt 焦耳（J） W=W1+W2、W1:W2=R1:R2 W=W1+W2、W1:W2=R2:R1
電功率（P） P=W/t＝UI 瓦特（W） P＝P1+P2、P1:P2=R1:R2 P＝P1+P2、P1:P2=R2:R1
電熱（Q） Q=I2Rt 焦耳（J） Q=Q1+Q2、Q1:Q2=R1: R2 Q=Q1+Q2、Q1:Q2=R2:R1
【精題精練】
命題1：電熱
1.下列用電器主要利用電流熱效應工作的是（　　）
A．電飯煲 B．電視機 C． 洗衣機 D．油煙機
2．歷史上有一位英國物理學家，通過大量實驗研究了熱和功之間的聯系及電流的熱效應，為能量守恒定律的建立奠定了堅實的基礎。為紀念他對科學的貢獻，除了將電流熱效應的規律用他的名字命名外，物理學中能量和功的單位也是用他的名字命名的，這位科學家是 （　　）
A．牛頓 B．安培 C．歐姆 D．焦耳
3.如圖所示為探究“焦耳定律”的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，U型管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。將容器中的電阻絲R1、R2串聯在電路中，且R1A．該實驗裝置用于探究“電壓和通電時間一定時，電熱與電阻的關系”
B．閉合開關后，通過R1的電流大于R2的電流
C．閉合開關后，甲管中液面上升比乙慢
D．閉合開關后，要使電流增大，應將滑動變阻器滑片P向左移動
4.把一個標有“10V 3W”的小燈泡和定值電阻R串聯后接在電壓為12V的電源上（如圖所示），小燈泡恰能正常工作。該電路工作10s定值電阻產生的熱量是（　　）
A．60J B．36J C．30J D．6J
5.如圖甲是一種家用電暖器,圖乙是其簡化的電路圖,已知R1額定電壓 220V
功率選擇 一檔950W 二擋1150W 三擋2100W
6．在探究“影響電流熱效應的因素”實驗中：
（1）為了探究電熱器產生的熱量與電流的關系，小明設計了甲圖裝置，在燒瓶內安裝一根電阻絲，并插入一支溫度計，通過比較燒瓶內液體的溫度變化，來判斷相同時間內不同電流產生的熱量多少，這種研究方法叫＿＿＿＿＿．若他想讓燒瓶內液體在短時間內溫度變化更明顯，應選用＿＿＿＿＿（選填“煤油”或“水”），理由是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
（2）小明先測量燒瓶內液體的溫度后，閉合開關，通電30s再測量燒瓶內液體的溫度，得到溫度的升高量填入表中；然后移動滑動變阻器滑片改變電流大小，重復上述操作，獲得第二組數據（見表）．
實驗次數 電流/A 通電時間/s 電阻/Ω 溫度升高量/℃
1 0.3 30 10 1.5
2 0.6 30 10 6.0
由此得出：同一導體，在通電時間相等時，電流＿＿＿＿，其產生的熱量＿＿＿＿．
（3）若要探究電熱器產生熱量與電阻的關系，應保持電流和通電時間相等，同時選擇乙圖中＿＿＿（選填“A”或“B”）燒瓶與甲圖中的燒瓶＿＿＿＿＿（選填“串聯”或“并聯”）．
(
R
=10
Ω
乙
A
R
A
=10
Ω
R
B
=20
Ω
B
甲
)
命題2：綜合計算題
1.如圖所示電路，電源電壓為12V且保持不變。閉合開關S，當滑片P置于變阻器的中點時，電壓表的示數為4V；當滑片P置于變阻器的b端時，電壓表的示數變化了2V，在10s內定值電阻R1產生的熱量為36J。則下列結果正確的是（ ）
A．電路中的最大電流為1A
B．滑片P在中點時，10s內滑動變阻器R消粍的電能為60J
C．滑動變阻器R先后兩次消耗的電功率之比為8∶1
D．R1先后兩次消耗的電功率之比為16∶9
2.甲圖是小燈泡L 和電阻R 的 I U 圖象。將小燈泡 L 和電阻 R 接入乙圖所示電路中，只閉合開關S1時，小燈泡L 的實際功率為1W。下列說法錯誤的是（ ）
A．只閉合開關S1 時，小燈泡L 的電阻為4
B．再閉合開關S2 時，電流表示數增加0.2A
C．再閉合開關S2 時，電路總功率為1.4W
D．再閉合開關S2 后，在1min 內電阻R產生的熱量為240J
3.如圖甲所示，電源電壓保持不變，R1為定值電阻，滑動變阻器R2的最大阻值為30Ω，電壓表的量程為0～15V。電壓表的示數與滑動變阻器R2的關系如圖乙所示。則下列結果正確的是（　　）
A．電源電壓為20V
B．R1的阻值為5Ω
C．為了保證電壓表不被燒壞，滑動變阻器的阻值變化范圍為4～30Ω
D．開關S閉合后電路消耗的最小功率為14.4W
4.表一是某電熱水壺的銘牌；表二是小紅探究該電熱水壺效率所記錄的數據。
求：（1）電熱水壺的電阻。
（2）當電熱水壺實際工作電壓為110V時，它的實際功率。
（3）電熱水壺的效率。（c水=4.2×103J/kg·℃）
表一： 表二：
產品型號 SWF12P1A—150 電源電壓U電/V 220
額定電壓U/V 220 壺內水的質量m/ kg 1
電源頻率f/Hz 50 水的初溫t1/℃ 33
額定功率P/W 1200 水的沸點t2/℃ 98
容量V/L 1.2 水從初溫加熱至剛沸騰的時間t/s 250
5.如圖甲是文文同學家新買的一臺冷暖空調扇，其內部簡化電路如圖乙所示，R1、R2均為發熱電阻，R1的阻值為110Ω，M是電動機。開關S1閉合后，當S2接1、2時吹冷風；當S2接2、3時吹溫風；當S2接3、4時吹熱風，此時空調扇的總功率為1100W．已知：電源電壓為220V，c冰＝2.1×103J/（kg ℃）。求：
（1）吹冷風時，在空調扇內加入冰袋會使吹出的風溫度變低，若冰袋內冰的質量為lkg，溫度從－16℃升高到－6℃時，冰從周圍吸收的熱量是多少？
（2）吹冷風時，電動機正常工作1h消耗的電能為0.11kW h，此時通過電動機的電流是多少？
（3）吹熱風時，R2的電阻是多少？
6.如圖甲所示的電路，電源電壓保持不變。小燈泡L標有“4V 1.6W”的字樣，滑動變阻器R1的最大阻值為20Ω，定值電阻R2＝20Ω，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～3V．求：
（1）小燈泡正工作時的電阻是多少？
（2）只閉合開關S、S2和S3移動滑動變阻器R1的滑片P使電流表示數為0.5A時，R2消耗的電功率為1.25W．此時滑動變阻器R1接入電路中的阻值是多少？
（3）只閉合開關S和S1，移動滑動變阻器R1的滑片P，小燈泡L的I﹣U圖象如圖乙所示，在保證各元件安全工作的情況下，滑動變阻器R1允許的取值范圍是多少？
參考答案：
命題1：電熱
1. A 2． D 3. C 4. D 5. S1 6.9×105
6：（1）轉換法 煤油 煤油比熱容小
（2）越大 越多 （3）B 串聯
命題2：綜合計算題
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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