第六單元電流熱效應(yīng)和電功率的測(cè)量 1 2016 嘉興舟山 某同學(xué)為探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少跟電阻的關(guān)系 設(shè)計(jì)了如下電路圖 其中正確的是 ABCD B 2 2018 成都 如圖所示 電熱水壺上標(biāo)有 220V1800W 小明發(fā)現(xiàn)燒水過(guò)程中熱水壺的發(fā)熱體部分很快變熱 但連接的電線卻不怎么熱 是因?yàn)閷?dǎo)線的電阻比發(fā)熱體的電阻 在額定電壓下 燒開(kāi)一壺水用時(shí)3min20s 這段時(shí)間內(nèi)電熱水壺發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量為 J 小 3 6 105 3 2019 預(yù)測(cè) 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電壓為220V 額定功率為5 5kW 它的電阻為0 4 求 1 正常工作時(shí)的電流是多少 2 每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少 3 每分鐘有多少電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 2 Q I2Rt 25A 2 0 4 60s 1 5 104J 3 W電 Pt 5 5kW 60s 3 3 105JW機(jī)械 W電 Q 3 15 105J 4 2018 寧波鄞州區(qū)統(tǒng)測(cè) 如圖是一個(gè)電熱器的一部分電路 電熱絲R1規(guī)格為 220V1100W 電阻R2 506 電熱器正常工作時(shí) 加熱功率1100W 保溫功率88W 電源電壓保持不變 電阻不隨溫度變化 1 當(dāng)溫控開(kāi)關(guān)S接a時(shí) 電路處于 狀態(tài) 選填 加熱 或 保溫 2 某天在使用電熱器時(shí) R1燒毀了 小科想使電路恢復(fù)正常工作 在商店買(mǎi)來(lái)了表中所示的電熱絲 請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)方案 使損壞的電路恢復(fù)正常工作 并說(shuō)明設(shè)計(jì)理由 加熱 3 世界上不同國(guó)家的家庭電路電壓并不相同 如美國(guó)的家庭電路電壓為110V 你覺(jué)得家庭電路的電壓規(guī)定得高一些好還是低一些好 為什么 4 如果這種電熱器想出口美國(guó) 為保證加熱功率和保溫功率不變 求R1和R2的阻值 答案 2 設(shè)計(jì)如下 將兩根 110V550W 電熱絲R6串聯(lián)替代R1 兩根電熱絲R6串聯(lián)后總阻值是44 接在220V電壓下能正常工作 能完全等效替代R1 合理即可 3 電壓低好 因?yàn)楦踩?或者電壓高好 可以減少輸電線上電能的損耗 理由支持結(jié)論 合理即可 R2 R總 R1 137 5 11 126 5 一 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定小燈泡的電功率考點(diǎn)1知道測(cè)小燈泡的電功率需用的器材 a 實(shí)驗(yàn)器材 電源 電壓表 電流表 開(kāi)關(guān) 小燈泡 滑動(dòng)變阻器 導(dǎo)線考點(diǎn)2會(huì)畫(huà)實(shí)驗(yàn)電路圖 b 電路圖 考點(diǎn)3會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖進(jìn)行實(shí)物的連接 b 考點(diǎn)4能做分別測(cè)定小燈泡的額定功率和實(shí)際功率的實(shí)驗(yàn) b 用 測(cè)小燈泡的電功率 1 實(shí)驗(yàn)電路圖 如考點(diǎn)2中電路圖所示 2 串聯(lián)滑動(dòng)變阻器的作用 限制電流 調(diào)節(jié)小燈泡的 以便測(cè)出不同電壓 電流下的小燈泡的電功率 伏安法 保護(hù)電路 電壓 電流 3 注意事項(xiàng) 連接電路時(shí) 開(kāi)關(guān)必須 滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路上 要接 兩接線柱 滑片P應(yīng)放在阻值 的位置 電流表與小燈泡 電壓表與小燈泡 電流表 電壓表的量程選擇要適當(dāng) 正 負(fù)接線柱的接法要正確 要注意電路中是否有短路的地方 檢查電路無(wú)誤后 閉合開(kāi)關(guān) 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 注意此時(shí)要小心移動(dòng)滑片 以免因?qū)嶋H電壓超過(guò)額定電壓過(guò)多而燒毀小燈泡 考點(diǎn)5會(huì)正確地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論 b 斷開(kāi) 一上一下 最大 串聯(lián) 并聯(lián) 二 電熱器考點(diǎn)1理解焦耳定律的內(nèi)容 b 焦耳定律 電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的 成 跟導(dǎo)體的電阻成 跟通電的 成 考點(diǎn)2會(huì)用焦耳定律公式Q I2Rt進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算和解決簡(jiǎn)單問(wèn)題 c 二次方 正比 正比 時(shí)間 正比 Q I2Rt 2 電熱與電功的關(guān)系 1 若電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 對(duì)于 電路電功 用來(lái)產(chǎn)生熱量 如電流通過(guò)電飯鍋時(shí) 近似 則 Q W I2Rt UIt 2 若電能部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 對(duì)于 電路電流所產(chǎn)生的熱量?jī)H是電流做功中的 如 電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)時(shí) 則 Q W W外 Q I2Rt UIt 注意 焦耳定律適用于任何用電器的熱量計(jì)算 純電阻 全部 非純電阻 一部分 考點(diǎn)3知道電熱器的原理和應(yīng)用 a 1 電流的熱效應(yīng) 電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí) 使導(dǎo)體的溫度 的現(xiàn)象 實(shí)質(zhì)是 轉(zhuǎn)化為 2 電熱器是利用電流的 工作的 主要組成部分是 發(fā)熱體一般選用電阻率 熔點(diǎn) 的金屬絲繞在絕緣體上做成 如 電熨斗 電褥子 電烙鐵 電飯鍋 電烤箱等 具有清潔無(wú)污染 熱效率高 便于控制和調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn) 升高 電能 內(nèi)能 熱效應(yīng) 發(fā)熱體 大 高 考點(diǎn)延伸 研究電熱跟哪些因素有關(guān) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖所示 R甲 R乙 實(shí)驗(yàn)原理 當(dāng)電流通過(guò)電阻絲時(shí) 電流產(chǎn)生的 使瓶中的煤油 玻璃管內(nèi)的液面就會(huì)逐漸 電流產(chǎn)生的熱量越多 液面就會(huì)上升得越高 我們可以通過(guò)玻璃管內(nèi)液面上升的 比較電流產(chǎn)生熱量的多少 保證煤油的質(zhì)量 初溫 容器等相同 1 電阻絲產(chǎn)生的熱量看不見(jiàn) 可利用電阻絲產(chǎn)生的熱量使玻璃管內(nèi)煤油上升的高度進(jìn)行比較 這是采用了 2 電流產(chǎn)生的熱量和電阻 電流和通電時(shí)間均有關(guān)系 在研究熱量與其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí) 要控制另外兩個(gè)因素不變 這是采用了 熱量 溫度升高 上升 高度 轉(zhuǎn)換法 控制變量法 類(lèi)型一理解伏安法測(cè)電功率典例 菏澤中考 實(shí)驗(yàn)室電源電壓為6V 要測(cè)量小燈泡的額定功率 小偉選擇一個(gè)額定電壓為2 5V 電阻大約為10 左右的小燈泡 小強(qiáng)畫(huà)出了電路圖 如圖甲所示 1 小偉看到電路圖后提出一個(gè)建議 簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn) 去掉滑動(dòng)變阻器后測(cè)量小燈泡的額定電功率 你認(rèn)為小偉的實(shí)驗(yàn)方案可行嗎 為什么 不可行 無(wú)法實(shí)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓等于 額定電壓 2 若按照小強(qiáng)設(shè)計(jì)的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)室里有最大阻值是10 和60 的滑動(dòng)變阻器 你認(rèn)為應(yīng)該選擇最大阻值為 的滑動(dòng)變阻器 3 將圖乙中的滑動(dòng)變阻器和電壓表 選用合適的量程 接入電路 60 4 在實(shí)驗(yàn)器材選擇無(wú)誤 電路連接正確的情況下 閉合開(kāi)關(guān) 小燈泡不亮 但電壓表和電流表都有示數(shù) 按照?qǐng)D乙的電路連接圖判斷 要讓燈泡發(fā)光 你的操作是 調(diào)整電路正常后開(kāi)始實(shí)驗(yàn) 在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的過(guò)程中 燈泡突然熄滅 電流表突然變得無(wú)示數(shù) 電壓表的示數(shù)是6V 你判斷故障可能是 5 為進(jìn)一步確定小燈泡亮度與電壓的關(guān)系 做了多次實(shí)驗(yàn) 并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了小燈泡的U I圖像 如圖丙所示 請(qǐng)根據(jù)圖像信息計(jì)算出小燈泡的額定功率是 W 將滑動(dòng)變阻器的滑片 向左移動(dòng) 小燈泡斷路 0 5 答案 3 如答圖所示 解析 1 電路中電源電壓為6V 小燈泡的額定電壓為2 5V 若去掉滑動(dòng)變阻器 則燈泡兩端的電壓就為6V 無(wú)法實(shí)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓等于額定電壓 所以小偉的實(shí)驗(yàn)方案不可行 2 燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián) 小燈泡的額定電壓為2 5V 電阻大 亮 但電壓表和電流表都有示數(shù) 說(shuō)明電路中電流過(guò)小 應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng) 減小電路中的總電阻來(lái)增大電流 在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的過(guò)程中 燈泡突然熄滅 電流表突然變得無(wú)示數(shù) 這說(shuō)明電路中發(fā)生斷路 電壓表的示數(shù)是6V 說(shuō)明電壓表兩接線柱能連接到電源兩端 所以是小燈泡斷路 跟蹤訓(xùn)練 2016 紹興 測(cè)定額定電壓是2 5V小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn) 電路如圖甲 電源電壓恒為4V 1 閉合開(kāi)關(guān) 電壓表指針如圖乙所示 該時(shí)小燈泡兩端電壓是 V 0 5 因?yàn)殡娫措妷翰蛔?當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值減小 R1時(shí) 由圖像可知 電流I增加 總電阻R減小 變阻器電阻減小值須大于小燈泡電阻的增大值 所以 R1大于 R2 2 圖丙是根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)畫(huà)出的小燈泡U I曲線 由圖可知 小燈泡的額定功率是 W 小燈泡的電阻隨兩端電壓的增大而 3 在某次調(diào)節(jié)中 滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小了 R1 小燈泡電阻變化了 R2 則 R1 R2 選填 大于 等于 或 小于 并說(shuō)明理由 0 5 增大 大于 類(lèi)型二關(guān)于焦耳定律的理解與應(yīng)用典例 2016 衢州 為探究 電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)熱的多少與導(dǎo)體電阻的關(guān)系 小柯用如圖甲所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 圖中兩個(gè)250mL的同規(guī)格燒瓶?jī)?nèi)裝有等體積的煤油 瓶塞上各插一根同規(guī)格的玻璃管 瓶?jī)?nèi)連接的電阻絲的阻值分別為5 和10 實(shí)驗(yàn)步驟 連接好電路 將滑動(dòng)變阻器的滑片移至 端 填字母 分別標(biāo)記兩燒瓶?jī)?nèi)玻璃管中液面的起始位置 閉合開(kāi)關(guān) 通電t0時(shí)間后 分別標(biāo)記此時(shí)兩燒瓶?jī)?nèi)玻璃管中液面的位置 比較發(fā)現(xiàn)10 電阻絲所在燒瓶?jī)?nèi)玻璃管中液面上升更高 推測(cè)結(jié)論 在電流和通電時(shí)間相同的情況下 電阻越大 電流產(chǎn)生的熱量 B 越多 交流反思 為使上述結(jié)論具有一定的普遍性 同學(xué)們討論了以下兩種方案 方案一 在前一次實(shí)驗(yàn)后 待玻璃管中的液面降回到起始高度后 按小柯的實(shí)驗(yàn)步驟 再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 比較兩玻璃管內(nèi)液面上升情況 得出結(jié)論 方案二 用乙圖所示裝置替換甲圖中對(duì)應(yīng)裝置 乙圖中兩個(gè)燒瓶規(guī)格相同 容積都為500mL 按小柯的實(shí)驗(yàn)步驟 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 比較兩玻璃管內(nèi)液面上升情況 得出結(jié)論 以上兩種方案 你認(rèn)為可行的有 方案二 跟蹤訓(xùn)練 2018 湖州吳興區(qū)統(tǒng)測(cè) 如圖是探究 電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān) 的實(shí)驗(yàn)裝置中的部分電路 所連接5 電阻均可上下活動(dòng) 兩個(gè)相同的透明容器中密封著等量的空氣 甲 乙兩U形管中所有液面初始狀態(tài)是等高相平 通電一段時(shí)間后液面的高度如圖所示 1 本實(shí)驗(yàn)利用U形管中液面的高度差的大小反映放出熱量的多少 這是利用了裝置中 選填 液體 或 空氣 的熱脹冷縮 空氣 2 根據(jù)題干中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 本實(shí)驗(yàn)?zāi)艿玫降慕Y(jié)論是 3 為了研究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系 在不增加實(shí)驗(yàn)器材和不改變電路接線的前提下 斷開(kāi)開(kāi)關(guān) U形管中的液面降回到原來(lái)液面后 你需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是 相同電 阻 在通電時(shí)間相同的情況下 通過(guò)電流越大 導(dǎo)體產(chǎn)生的 熱量越多 將圖中上方5 的電阻 也放入右邊容器中 重復(fù)上述實(shí)驗(yàn) 一段時(shí)間后觀察管內(nèi)液 面高度差 類(lèi)型三含有電動(dòng)機(jī)的電路計(jì)算典例 2017 杭州 如圖是小金研究電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是否對(duì)小燈泡的亮度有影響的電路圖 開(kāi)始小金先抓住轉(zhuǎn)軸合上開(kāi)關(guān) 觀察小燈泡的亮度 接著放開(kāi)轉(zhuǎn)軸讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 繼續(xù)觀察小燈泡亮度的變化 已知 小燈泡的電阻為R 電動(dòng)機(jī)線圈電阻為r 電源電壓為U 由此請(qǐng)你回答 1 在電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) t時(shí)間內(nèi)電流在電路中產(chǎn)生的熱量為 填寫(xiě)表達(dá)式 2 在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 電流所做的功 電流在電路中產(chǎn)生的熱量 選填 大于 等于 或 小于 3 小金判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后小燈泡會(huì)更亮 你認(rèn)為小金的判斷正確嗎 并根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)給以解釋 大于 跟蹤訓(xùn)練 2018 杭州 小金對(duì)玩具汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)很感興趣 他拆下電動(dòng)機(jī) 測(cè)得它的內(nèi)阻為1 5 為測(cè)量電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電流 利用身邊現(xiàn)有器材 設(shè)計(jì)了如圖所示的電路 符號(hào)表示數(shù)值可讀的變阻器 已知電源電壓為12V 當(dāng)變阻器的阻值為6 時(shí) 電壓表的讀數(shù)為3V 計(jì)算此時(shí) 1 通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流 2 電動(dòng)機(jī)消耗的電功率 答案 1 變阻器兩端的電壓為U變 U U機(jī) 12V 3V 9V又 串聯(lián)電路電流處處相等 通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為1 5A 2 電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P U機(jī)I 3V 1 5A 4 5W 混淆電流做功和電熱的關(guān)系致錯(cuò)典例加在某電動(dòng)機(jī)上的電壓是U 電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P 電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為r 則電動(dòng)機(jī)線圈上消耗的電功率為 錯(cuò)解 選D 析錯(cuò) 學(xué)生沒(méi)有弄清楚純電阻和非純電阻的區(qū)別 錯(cuò)求成電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率 誤選為D 跟蹤訓(xùn)練如果加在某定值電阻兩端的電壓從8V升高到10V 通過(guò)該電阻的電流變化了0 1A 則該電阻的功率變化了 A 0 2WB 1 8WC 2 0WD 8 0W B 影響導(dǎo)體電熱大小的相關(guān)因素1 教材實(shí)驗(yàn)原理圖 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流I 導(dǎo)體的電阻R 通電時(shí)間t有關(guān) 電流 電阻越大 通電時(shí)間越長(zhǎng) 導(dǎo)體產(chǎn)生的電熱就越多 3 實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn) 1 控制變量法電流產(chǎn)生的熱量跟電流 電阻 通電時(shí)間有關(guān) 要研究電熱與某個(gè)因素的關(guān)系時(shí) 需采用控制變量法 2 轉(zhuǎn)換法燒瓶與玻璃管相當(dāng)于液體溫度計(jì) 電流產(chǎn)生熱量的多少通過(guò)U形管中液面高度變化顯示 采用的是轉(zhuǎn)換法 4 實(shí)驗(yàn)拓展 1 在純電阻電路中 電流產(chǎn)生的熱量與電流所做的功相等 即 Q W 因?yàn)榧冸娮鑼㈦娔苋哭D(zhuǎn)化為內(nèi)能 所以產(chǎn)生的電熱與消耗的電能相等 2 在非純電阻電路中 Q W 因?yàn)榉羌冸娮桦娐分兄挥幸徊糠蛛娔苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能 還有一部分電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 例如 電動(dòng)機(jī)在工作時(shí) 電能大部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 小部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能