第13课 电和热
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1 第13课时 电和热
【复习目标】
1． 知道电流的三种交效应；
2． 了解影响电阻产生热量大小的因素；
3． 理解焦耳定律；
4． 知道纯电阻电路与非纯电阻的区别
5． 了解常见电热器的结构和原理。
【直击考点】
1．电流的热效应
定 义：电流通过导体时，把电能转化为
，这个现象叫做电流的热效应。
说 明：电流的热效应是电流的普遍现象。
2．焦耳定律
内 容：电流通过导体时产生的热量跟
的平方成正比，跟导体的 成正比，跟
成正比。
公 式：Q=I2Rt
注 意：（1）在电路中接入的如果是电炉、白炽灯、电烙铁等“纯电阻性”的用电器，当电流通过时，消耗的电能全部转化为内能，此时电功和电热的计算结果相同，即W
= Q；
（2）在电路中接入电动机、充电的蓄电池等，当有电流通过时，消耗的电能中大部分转化为机械能、磁场能、化学能，只有一部分电能消耗在导线上，转化为内能。所以“电热”Q只是“电功”W中的一部分，即 W>Q。
3．电热器
原 理：电热器是利用 效应制成的加热设备，如电炉、电饭锅、电热毯等。
主要部分：发热体是由 大、 高的合金丝绕在绝缘材料上做成的。
优 点：①清洁卫生，没有环境污染；②热效率高；③可以方便地控制和调节温度。
防止电热的危害
装风扇和安装散热窗等，是为了加快散热。
易错点：（1）
答案：1．热
2．电流 电阻 通电时间
3．电流的热 电阻 熔点
【名题点拔】
题类一 了解电流的三种效应
【例1】（2008年福建泉州）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是： （ ）
A．电风扇 B．电饭锅
C．电冰箱 D．电视机
【点拔】电流有三种效应，分别是电流的热效应、化学效应和磁效应。而电流的热效应是指电流通过导体时，消耗的电能转化为内能，使导体变热，温度升高。利用电流的热效应，我们生活中常利其制成电热加器具，如电饭锅、电烤炉、电热水器等。
【答案】B
题类二 探究导体产生的热量与电阻关系
【例2】（2009威海）．如图所示是“探究电流通过导体产生热量与导体电阻关系”的实验装置，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和相同初温的煤油中，每一烧瓶里各插一支温度计，则闭合开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过 反映出来的；采用这种连接方式的目的是 。
【点拔】通电导体放出热量，煤油吸收热量，质量相等的煤油吸收的热量越多，温度计示数就越高，控制两个煤球瓶中所盛煤油的质量相等，通过温度计的示数高低反映通电电体放出的热量多少；从焦耳定律可知，电流产生的热量与电流、电阻、通电时间等因素有关，所以研究通电导体产生的热量与哪些因素有关要采用近控制变量法。
【答案】温度计的示数变化 控制电流相同
题类三 焦耳定律的有关计算
【例3】如图所示，R1=400Ω，R3的变阻范围是0~20Ω，电源电压U保持12V不变。
（1）当K断开、滑片P滑到B点时,电路消耗的总功率是1.2W，求R2的阻值；
（2）当K闭合、滑片P滑到A点时,求电路中每分钟释放的总热量。
【点拔】焦耳定律的公式为：Q=I2Rt，如果电路中接入的是电炉、白炽灯、电烙铁等“纯电阻性”的用电器，当电流通过时，消耗的电能全部转化为内能，此时电功和电热的计算结果相同，即W = Q；所以本题的第二问可以利用公式Q=2UR来计算热量。
【答案】（1）100Ω （2）108J
【解析】（1）当K断开、滑片P滑到B点时，R1被断路，R2与R3串联。电路的总电流为：I=PU=1.2W12V=0.1A；R3两端的电压为：U3=IR3=0.1A×20Ω＝2V；R3两端的电压为：U2=U-U3=12V-2V=10V，R2=2UI=10V0.1A=100Ω（2）当K闭合、滑片P滑到A点时，R1与R2并联，它们的总电阻为：R=1212RRRR=400100400100=80Ω。电路中每分钟释放的总热量为：Q=2URt=2(12V)80×60S=108J
题类四 非纯电阻电路的有关计算
【例4】（2008年安徽）如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看．它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为50A。问：
（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少，
（2）已知电流通过导体时产生的热量Q=I2Rt（其中I、R和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是0.4Ω，则线圈每分钟产生的热量是多少?
（3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少?
【点拔】只有纯电阻电路中电流做功所消耗的电能可以全部转化为内能。例如电炉、白炽灯等用电器属于纯电阻用电器。而非纯电阻用电器中电流所做的功所消耗的电能只有一小部分转化为内能，其他大部分转化其他能量。例如，电动机正常工作时，就只有一小部分转化为内能，大部分都转化为机械能。
【答案】（1）6.6×105J （2）6.0×104J （3）6.0×105J
【解析】（1）消耗的电能：W＝UIt＝220V×50A×60s＝6.6×105J （2）产生的热量：RtIQ2＝(50A)2×0.4Ω
2 ×60s＝6.0×104J （3）所做的机械功：W机＝ W一Q＝6.6×105J一6.0×104J＝6.0×105J
题类五 电与热的综合运算
【例５】（2009贵州安顺）．某中学为解决同学们的饮水问题，新购置了一批台式饮水机，其铭牌如下表所示．图是饮水机的电路图，S是用感温材料制造的温控开关，R1是电阻，R2是供加热的电阻丝．分析电路图可知，当S接通时，饮水机处于加热状态，当S断开时处于保温状态。
(1）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？
(2）正常工作时该饮水机将热水罐中0.6kg，l8℃的水加热到93℃，用时6min。用这些数据及题目中的信息，计算热水罐中的水吸收的热量和该饮水机加热状态时的效率。[C水=4.2×103J
/(kg·℃)]
(3）如果要使饮水机在保温状态时的功率是加热状态时的一半，则R1与R2的比值应是多少？
【点拔】在中考中经常出现电学与热学的综合，在此类综合题中，主要是利用电热设备放出热量，而让被加热的液化吸引热量。在计算电热设备的热量时，往往是根据电热器的额定功率，利用W=Pt来进行计算。
【答案】（１）2.5A （２）95.5% (3)0.414
【解析】（1）由220550UPI= 2.5（A） （2）Q吸 = c水m（t-t0）= 4.2×103×0.6×(93-18) 1.89×105（J）；W = Pt = 550×360 = 1.98×105（J） ；η=%5.951098.11089.155WQ吸 （3）当加热时，S闭合，R1短路，得22RUP 当保温时，S断开，R1与R2串联，2221222RRRURUP；由题意得:
22221RRRPP ;414.021RR
【答案】
【限时集训】 限时45分钟
一、选择题（每题5分，共25分）
1．（2009年锦洲）小洁家购买了一台电饭锅，在使用时闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作，请你用所学的物理知识帮小洁分析一下，发生这一现象的原因是：( )
A.电压太高 B.导线太粗
C.导线太细 D.导线太短
答案：C
2．（原创2010年中考预测题）家用电熨斗为适应不同的衣料的熨料，设计了调整温度的多档开关。使用时转动旋纽即可使熨斗加热到不同的所需温度。如图7-15是电熨斗的电路图，施转开关上标明“关”、“低”、“中”、“高”字样。现将开关置于“高”档上，则内部接线应的图是（ ）
答案：A
3．（2009泰安）8．将规格都是“220V 200W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列有关电流通过它们产生热量的说法中，正确的是 （ ）
A．电风扇产生的热量最多 B．电视机产生的热量最多
C．电烙铁产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多
答案：C
４．（2009年兰州）. 电炉丝断了，去掉51后，仍然接在原来的电源两端，则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为 （ ）
A. 5 ：4 B. 1 ：5
C. 5 ：1 D. 4 ：5
答案：A
5．用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体，甲比乙的横截面积大，如图所示。将它们串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙两导体升高的温度．正确的是 （ ）
A.甲导体的温度升高得多
B.乙导体的温度升高得多
C.甲、乙两导体升高的温度相同
D.条件不足，无法判断
答案：B
二、填空题（每题5分，共25分）
6．[原创2010 中考预测题] 家用电器通常是以
的方式接入电路.电暖器主要利用电流的 效应来工作；电磁起重机主要利用电流的 效应来工作.
答案：并 热 磁
７．（2009年长沙）小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图像可得，定值电阻R1的阻值是 Ω．实验时，电源电压保持5V不变，当滑片P位于a端时，滑动变阻器消耗的电功率是 W，此时，电阻R1在10min内产生的热量为 J．
答案：31．10 0.4 60
８．（2009年·浙江金华）近年来有许多重大火灾都是因线路故障造成的。线路故障的一个原因是线路连接处接触不良。当线路连接处接触不良时，与连接完好相比该处的阻值将增大，在该处消耗的电功率将 (填“减小”或“增大”或“不变”)，会产生局部过热，引发火灾。线路故障的另一个原因是线路严重老化。由橡胶或塑料制成的导线线皮是用来绝缘的，但时间长了，线皮会老化变质，绝缘性能变差，甚至龟裂露出线芯，通电时产生火花或导线之间会发生短路。当导线之间发生短路额定频率
50Hz
环境温度 10℃～38℃
加热功率 550W 环境湿度 ≤90％
额定电压 220V 制热水能力 ≥90℃ 5L/h
