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9年级上册科学第三章《电热器》讲义.doc

9年级上册科学第三章《电热器》讲义

1、电流的热效应:电流通过各种导体时,会使导体的温度升高,这种现象叫电流的热效应。

2、电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。

3、电热器:(1)电热器是利用电流的热效应制成的加热设备。

(2)电热器的主要组成部分是发热体,发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。

4、焦耳定律:

(1)文字叙述:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟

导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比,这个规律叫

做焦耳定律。

(2)数学表达式:Q=IRto

(3)电流产生热量的计算方法:①Q=IRt是焦耳通过实验总结出来

的。任何导体有电流通过时,产生的热量都可以由此公式来计算。

② 对于纯电阻电路,即电能全部转化为内能的用电器,像电炉、电烙铁、电饭锅等。

电流产生的热量还可以由Q=U/Rt, Q=Ult推导公式来结

算。

【例题剖析:】

例L有一种新型的炊具叫电压力锅,它用电加热,又具有压力锅的优点。

如右图所示,问:该电压力锅正常工作15分钟能够产生多少热量?

(两种方法解题)

分析与解答:根据焦耳定律,要想求出热量,只要知道电流、电阻、时间,问题便迎刃而解。

根据P=UI,得出l=P/U=900瓦/220伏= 4.09A 根据R=U/I,得出

R=U/l=220伏/4.09A=53.8欧时间为15分钟,也就是900

秒根据Q=IRt就可以求出产生的热量

其它的方法:因为当电流通过电压力锅时,电能全部转化为内能,所以我们还可以利用“W=PXt”来求出热量,艮P

Q=W=Pt=900Wxl5x60S=8.1xl05J

【基础过关】

1、电吹风机和电熨斗通电时都会发热,哪种电器可以认为将电能全

部转化成内(热)能?

答案:电吹风机:电能转化成热能和机械能;电熨斗:电能全部

转化成内能。

2、在家庭电路中,若同时接入如图所示的用电器,会造成电路

过大,从而引起干路中的过大,根据定律,

可知导线中将产生大量的,使导线发热,甚至燃烧引起火灾.

答案:电流电流焦耳热量

3、电热器是利用来加热的设备,它的主要组成部分

是;组成这部分材料的要求是大, 高。

QA = 2t2

答案:电流热效应;发热体;电阻率;熔点

1 2222

1、小明利用如图所示的装置探究电流产生的热量与哪些因素有关: 有两个相同

的烧瓶中装满煤油,瓶中各放置一根电

阻丝,且R 甲大于

R 乙,通电一段时间后,甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高。该现象能够 说明电流产

生的热量与下

列哪些因素有关(

A.电压

B.电流

C.电阻

D.通电时间

2、电熨斗通电后温度很高,而连接电熨斗的电线却不怎么热,这是 因为 A.电线有绝缘层保护,能隔热 B.导线的电阻小,产生的热量也 很小。 C.电线散热快,所以温度低

D.通过电线的电流小于通过电熨

斗的电流。

3、 下面列出的几种常见的家用电器:①电炉;②电饭锅;③电冰

箱;④微波炉;⑤电视机;⑥电烙铁。 其中属于电热器的是

( )

A 、①②⑥

B 、①②④⑥

C 、①②⑤⑥

D 、

①②③④⑥

4、 某电热饮水器上有A 、B 两根电热丝,将两根电热丝串联接在电源 上,20 min 可将饮水器中的水加热至沸腾;若将 A 单独接到同一电源 上,同样使初温和质量

相同的水加热至沸腾,需要8 min ;若将B 单独接 在同样电源上,使初 温和质量相同的水加热至沸腾,需要多长时间? (不计热损失)

解:@串=UtRAU2R?RB20min52=tl

=QA 1 = A== 「?=RAt2RBRA?RBRA8min23

RU2U23 又QB = QA = t2 t3 = BXt2 =

X8mm = 12min 答案:12 min RBRARA2

【中考在线:】

1、小明家的电热水壶的铭牌如图所示,在一个标准大气压下,该水壶正常工作时,

用lOmin能将2kg、1O°C的水烧开。

水的比热容c=4.2X10J/(kg. °C)

(1)计算水吸收的热量;(2)计算消耗的电能;

(3)水增加的内能比消耗的电能小多少?请结合物理知识,从节能的角度提一个合理化的建议。

解答:(1) Q=cm(t-tO)= 4.2X 103J/(kg ? °C ) X 2kgX90°C =7.56X 105J

(2)W=Pt =1500WX1OX60s=9.0X 105J (3) 1.44X 105J 只要答出与减少热量损失的相应合理的措施都可以

2、右图是一个加热、保温电路的一部分。电热丝R1规格为“220V

1100W", 限流电阻R2=506Q。电路的工作原理是:当温控开关S

接a时,电热丝R1接入电路,电路处于加热状态;当达到一定温度时,温控开关S 自动从a切换到b, 电路处于保温状态。正常工作时,加热功率1100W,保温功率

88W O(电源电压保持不变,电阻不随温度变化。)

(1)请你按照上述原理,对右图进行连线,使它成为完整的电路图;

(2)某天在使用⑴中巳经连接完整的电路时,R1烧毁了。有人想使电

路恢复

正常工作,设计了下面方案。请通过计算、分析,对两个方案作出评价:

方案一:用“220V220W”电热丝R3、“220V880W”电热丝R4串联替代R1;

23

方案二:用两根都是“220V550W”的电热丝R5并联替代RI。

(3)请你选用下表所提供的电热丝,再设计一个方案,使(2)中损坏的电路恢复正常工作,并说明设计理由。

电热丝:

解答:(1)如图所示

(2)方案一:R3= U/ P3 =(220V)/220W=220 □ 同理R4= 55 Q

R3、R4 串联后:加热时:P 串=U/(R3+R4)=(220V)/(220 Q +55 Q )=176W <1100W

保温时:P '串=U/(R3+R4+R2)=(220V)/(220Q+55 Q+506Q)e

62.0W<88W

两项都不合题意要求,方案一不可行。

方案二:Rl=U/Pl=(220V)/1100W =44 Q ,同理R5= 88 Q □两根电热丝

R5并联后总电阻值是44Q,能替代R1, 加热时功率为1100W;保温时

功率为88W。正常工作时,两项都合要求。

但是,当其中一根电热丝烧坏时,电路仍可以工作。

加热时:R5正常工作,P=550W<1100W 保温时:P' ' = U/(R2+R5)=

(220V)/(506 Q +88 Q ) ^81.5W<88W

断了一根电热丝后,两项都不合要求,而且不能及时发现加以排除。可见方案二不是最佳的。

(3)设计如下:将两根“110V550W”电热丝R9串联替代R1。

理由:一个电热丝的电阻值为R9R9=U/P二(110V) /550W=22 Q

两根电热丝串联后总阻值是44。,接在220V电压下能正常工作,能完全等效替代RL符合题意要求。

其它设计,只要符合题意要求均可。

3、冬天,王同学使用电热毯时发现电热毯有高温档和低温档,于是他设计了电热毯的模拟电路图甲和乙(电热丝?相当于电热毯内部发热电阻)。

(1)图甲中有定值电阻R2 (置于电热毯外部),电热丝R:,请说明要使电热毯处于低温档时,开关SI、S2应处于什么状态?并写出低温档时电热毯发热电功率的表达式。

(2)图乙中有两根电热丝R2、R3,请说明要使电热毯处于高温档

时,开关SI、S2应处于什么状态?并写出高温档时电热毯发热电

功率的表达式。

(3)请指出你认为其中较好的电路,并说明理由。

解答:(1) S1闭合,S2断开。

低温档电热毯发热功率:P = I2R2 = [U/ (R1+R2) ]2R2

(2) SI、S2均闭合(1分)

高温档电热毯发热功率:.P=(U2/R2) + (U2/R3)

(3)较好的电路是乙,(1分)因为在甲电路中,低温档时R1要发热,

浪费电能。

3 222222222222

甲乙

【学生练习题:】

(2010.浙江杭州)如图甲、乙所示为某型号电水壶的电路示意图及铭牌,R与R0产生的热能均能被水吸收,保温状态水温保持在80°C以上。回答下列问题:

(I)保温状态下,开关

SO、S分别处于什么状态?(2)求电阻R0

和R的阻值。

(3)80°C的-?杯水,放在桌上自然冷却,每隔5分钟记录一次水温,得出丙图图线。从图中可以得出什么降温规律?

(4)一满壶80°C的水,自然冷却到室温,水释放的热量为多少?(水的比热

c=4.2X10J/(kg. °C)] 3

(2009浙教杭)如图1所示电路是在环境温度为10 C左右的条件下工作的某自动恒温箱原理简图。箱内电阻RI=5kQ, R2为热敏电阻,其阻值随温度变化的图线如图2所示,电源电压为12V.当电压鉴别器的两接入点a,b间的电压Uab小于2V时,鉴别器将使开关S接通,使恒温箱内的电热丝通电而发热,从而使箱内温度升高;当Uab大于4V时鉴别器将使S断开,停止加热。

(1)从图2中读出环境温度为15C时的热敏电阻R2为kfio

(2)通过计算判定该恒温箱内的温度将保持在怎样的范围?

⑶ 若想使此恒温箱内的温度变化范围在第⑵问的基础上降低一些,

在鉴别器功能和热敏电阻不变的条件下,可采取怎样的措施?00 4

(2010.浙江金华)浴霸是安装在浴室可供取暖和照明的家用电器, 某浴霸的铭牌和简化电路图如图所示,图中L1为额定功率40W的照明灯,L2为额定功率880W的红外线取暖灯。

求:(1)照明灯正常工作时电阻为多少欧姆?(2)取暖灯正常工作时的电流为多少安培?

(3)若让L,和k同时正常工作500秒钟,共消耗多少电能?

(2010.浙江嘉兴)2010年世博会全面使用一种名叫LED灯的新型节能灯。使用LED灯比旧式灯泡节能90%,且发出光的颜色会随电压的变化而变化(见下表)。图乙是世博会的吉祥物一一“海宝”,夜晚在LED 灯的照射下,能呈现出不同的颜色,形象十分可爱。

(1)根据表中数据,当LED灯发出红光时,消耗的电功率是瓦。

(2)把一个LED灯接入如上图甲所示的电路中,已知电源电压为5

伏且保持不变,电阻R为90欧姆。闭合开关后,毫安表(比安培

表更精确的电流表)的读数为20毫安,通过计算说明此时LED灯发出什么颜色的光?

(3)有一座“海宝”的质量为2.0X10千克,与水平地面的接触面积

为0.4米,求此“海宝”对地面的压强(g取10牛/千克)。32

5

(湖北荆州市)如右图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路,其中电热丝通电后可以发热,电动机通电后可以送风,且电动机的额定功率为120W o

(1)要送冷风,选择开关应放在位置;要送热风,选择开关应

放在位置。(填“A”、或“C”)

(2)若电吹风在额定电压下工作,送冷风时,通电8min电流所做的功是多少?

(3)若电吹风在额定电压下工作,送热风时电路消耗的总功率为560W, 则电热丝R的阻值应为多大?

【第八节核能的利用】

1、原子结构:原子包括原子核:质子(带正点)、中子(不带电)和核外电子(带负电)

2、核能:原子核在发生改变的过程中,释放出巨大的能量,称为核能,也叫原子核能或原子能。

3、获得核能的两条途径:裂变和聚变。

裂变:是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核,并释放能量的过程。发生的是链氏反应。聚变:是使2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核,同时释放出能量的过程。聚变又叫热核反应。

4、原子弹及核潜艇是根据裂变的原理制造的,氢弹是根据裂变的原理制造的。

5、核电站:核电站利用核能发电,它的核心设备是核反应堆。核反

应堆是通过可以控制的裂变反应释放核能的设备。核电站中发生的能

量转化是:核能一内能一机械能一电能。

原子核的裂变和聚变都会产生一些发射性物质,如a射线、B射线、

Y射线。

【例题剖析】

例L关于原子弹,下列说法正确的是()

A.只有U235可用于知道原子弹

B.原

子弹的威力比氢弹更大。

C.原子弹乂叫核弹。

D.以上说法都不对。

【基础过关】

1、获得核能的途径:重核裂变和轻核聚变

2、核电站中发生的能量转化是:核能一内能一机械能一电能

3、核裂变是将质量较大原子核在中子轰击下分裂成2个新原子

核,并释放出能量的过程。

【能力提高】

1、单位质量的下列反应中,释放能量最大的是(

A.裂变

B.聚变

C.液氢燃烧

D.差不

2、以下对于放射线的说法正确的是(

A、放射线五污染,无公害,使用时十分安全简单

B、在利用放

射线时,要注意进行有效的防护和防止污染

C、放射线对人畜伤害严重,有弊无利,难于利用

D、a射线和

B射线是有益俄,而Y射线是有害的

3、“里根”号是美国第一艘以在世前总统名字命名的航母。该航母于1998年年开始在纽波特纽斯船厂建造,2000年下水,2001年命名。航母排水量为9.7万吨,水线以上有20层楼高,其飞行甲板面积为4.5英亩(约18000平方米),可载80架舰载飞机和6000名舰员,服役期50

年。航母上的两个核反应堆可以连续工作20年而不用加燃料。它是

利用重核裂变的方式将原子核内的能量释放出来的。

【中考在线】

1、卢瑟福建立了原子结构的模型.目前人类获得核能的

途径有和轻核聚变.

答案:行星重核裂变

2、为缓解电力紧张的状况,开发利用新能源,我国陆续建成了一些核电站。关于核电站,下列说法正确的是:()

A.核电站使用的核燃料是石油或天然气

B.核反应堆中发生的是

不可控制的核裂变

C.核电站发电的能量转化过程是:核能一内能一机械能一电能

D.核电站产生的核废料可像生活垃圾那样被处理或进行二次加工利用

3、能源的开发和利用在“两型社会的建设中起着很重要的作用。

下列能源中,在使用时最安全、最清洁的是:()

A.煤气

B.太阳能

C.电能。?

4、下图为田湾核电站发电流程图。在核电站的发电过程中,核能的

获取途径及能量转化顺序正确的是:(

A.聚变;核能一内能一化学能一电能

B.聚变;核能一内能一

机械能一电能

C.裂变;核能一内能一机械能f电能

D.裂变;核能一内能一

化学能一电能【第九节能量的转化和守恒】

1、能的转化和守恒定律:能量既不会消失,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能的总量保持不变。

2、能的转化和守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动,还是生命运动,无论是宇宙天体,还是微观粒子, 都遵循这个定律。

3、能量的转移和转化有一定的方向性。

(1)“永动机”不可能成功是因为它违背了能的转化的守恒定律。

7

(2)自然界的事物的运动和变化都必须遵循能量转化和守恒定律,但符合能量和守恒定律的事件却不一定能够发生。

【例题剖析】

例L下列关于核能的说法正确的是()

A.物质是由原子组成的,原子中有原子核,所以利用任何物质都能得到核能

B.到目前为止,人类获得核能有两种途径,即原子核的裂变和聚变

C.原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的

D.自然界的

原子核只有在人为的条件下才会发生聚变

A.能量不可能由一种形式转化为另一种形式

B.随着人们对

C.做功过程是能量转化的过程

D.能量可以源

(1)锯木头,锯条发热(机械能一热能)

(2)气体膨胀做功,

温度降低(热能 机械能)

(3)水轮机带动发电机发电(机械能一电能)

(4)

电动机带

(5)

电流通过灯丝使灯丝发光(电能一热能、光能)

煤燃烧 (化学能 热能)

(7)

光合作用 (光能一化学能)

(8)原子能发电

(核能

(9)

压缩气体做功 (机械能一热能)

(10)给蓄电池充

3

下列现象中,只有能的转移而没有能的转化的是(

A 、 C 、羊吃着草在田埋上行走

D 、开关闭合后电能发光

【基础过关】

1、下列说法中正确的是

资源的利用,自然界中的能量越来越少

源不断地产生,自然界中的能量越来越多

2、分析下列各现象中能的转化

动水泵转动(电能一机械能)

电能)

电(化学能一电能)

(11)木材燃烧 (化学能一热能)

冬天用手摸户外的金属感到冷

B 、水烧开时,水蒸气把壶盖

顶起

4、、“永动机”至今没有创造成功,其原因是( )

A 、科学技术还不够先进;

B 、机器不能对外输出能量;

C 、违背了能量守恒定律;

D 、机器只能转移能量,不能转化

能量。

【能力提高】

1、下列几种热量的传递过程中,不可能实现的是()

A、太阳向地球辐射太阳能;

B、燃烧的煤,向四周散发

热量;

C、人体在常温下不断向周围散热

D、冰箱自发地将箱内热

量散发出去而降温。

2、下列几个过程中,属于能量的转移的是(),属于能量的转化的是()o

a、给电炉通电,电炉丝发红;

b、在砂轮上磨刀,会射出火星;

c、晒太阳感到暖和;

d、烧水时,水渐渐热起来到沸腾;

e、用打气筒打气,筒壁发热。

3、学习了“能量守恒”后,同学们提出了下面的一些关于利用和开

发我国能源的建议,其中不正确的是()A.我国煤炭资源丰富,

应研究并采用如何让燃料充分燃烧,以减少热量损失的措施

8

C.我国应进一步开发利用江河水力资源

D.随着资源的不断消耗,我国应研究出一种既可以不消耗或少消耗能量,乂能不断对外多做功的机器

【中考在线】

1、救灾汽车正在公路上急驰,突然发现山体滑坡,紧急刹车。此时

刹车片和轮胎都变热,汽车的机械能转化为能,这一过程是通

过实现的,但能量的总量是。

答案:内做功守恒(不变)

2、小王同学分析了四个常见事例中的能量转化,其中正确的是:

( )

A.在汽油机的做功冲程中,内能转化为机械能

B.电风扇正常工作过程中,电能主要转化为内能

C.电热水器工作过程中,内能转化为电能

D.跳水运动员在空中下落的过程中,动能转化为重力势能

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