第24课时 焦耳定律

第24课时焦耳定律第十单元电功率生活用电定义电流通过导体时

转化成内能,这个现象叫电流的热效应

探究影响电流热效应的因素(见实验突破)。电流越大,导体的电阻越大,通电时间越长,电流通过导体产生的热量越多。实验涉及的方法:①转换法;②控制变量法(注意同时控制2个变量)教材梳理夯实基础考点一电流的热效应电能重难探究逐个击破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

。

教材梳理夯实基础考点二

焦耳定律正比正比正比重难探究逐个击破1.内容教材梳理夯实基础Q=I2Rt重难探究逐个击破教材梳理夯实基础考点三

电热与电能的关系重难探究逐个击破物理量电能(电功)电热计算公式W=UItQ=I2Rt快慢程度P电=UIP热=I2R关系在纯电阻电路中:W=Q,P电=P热;在非纯电阻电路中:W>Q,P电>P热教材梳理夯实基础考点四

电热的利用和防止重难探究逐个击破1.利用:电炉、电饭锅、电热毯等。2.防止:散热窗、散热片、散热孔等。重难探究逐个击破探究一

焦耳定律教材梳理夯实基础1.[2018·邵阳]将规格都是“220V

180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯,分别接入同一家庭电路中,若通电时间相同,则下列说法正确的是(

)A.电冰箱产生的热量最多B.电脑产生的热量最多C.电热毯产生的热量最多D.三者产生的热量一样多重难探究逐个击破教材梳理夯实基础[答案]C

[解析]三个电器功率相同,相同时间内消耗的电能相同;因为电热毯将电能全部转化为内能,所以电热毯产生的热量最多。故选C。2.阻值为50Ω的定值电阻R接在电源两端,通过电阻R的电流为0.2A,10s内电流产生的热量是

J重难探究逐个击破教材梳理夯实基础20重难探究逐个击破探究二

运用焦耳定律解决有关问题教材梳理夯实基础3.电炉丝通过导线接到电路里,电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热,是因为电炉丝的

比导线大得多,根据

定律可知,在

相同时,电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么发热。电阻焦耳电流和通电时间重难探究逐个击破教材梳理夯实基础图24-14.[2018·广安]如图24-1,灯泡L上标有“6V

3W”字样(不计灯丝电阻的变化),电源电压6V且保持不变,定值电阻R=8Ω,只闭合S1和S3,电阻R在100s时间内产生的热量是

J;电路在工作状态下,整个电路消耗的最小功率是

W。

重难探究逐个击破教材梳理夯实基础[答案]

450

1.8

重难探究逐个击破教材梳理夯实基础C重难探究逐个击破6.图24-2是一个玩具汽车上的控制电路,小明对其进行测量和研究发现:电动机的线圈电阻为1Ω,保护电阻R为4Ω,当闭合开关S后,两电压表的示数分别为6V和2V,则 (

)A.电路中电流为4A,电源电压为6VB.电动机的功率为16W,它两端的电压为4VC.在1min内电阻R上产生热量60J、电动机消耗电能120JD.电动机工作时将机械能转化为电能,若将电阻R换成滑动变阻器,可调节电动机的转速教材梳理夯实基础图24-1C重难探究逐个击破7.如图24-3Ⅰ所示是某家用电热水壶内部的电路简化结构图,其中R1、R2为阻值相同的电热丝,有图Ⅱ甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式,该电热水壶加热有高温、中温、低温三挡,中温挡的额定功率为500W。(1)电热水壶调至中温挡正常加热,将2kg温度为30℃的水烧开(标准大气压下)需要20min,求水所吸收的热量及电热水壶的效率。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)](2)求电热水壶高温挡的额定功率。(3)若某次电热水壶用高温挡加热0.1h,耗电0.09kW·h,通过计算判断此时电热水壶是否正常工作。教材梳理夯实基础图24-3重难探究逐个击破7.如图24-3Ⅰ所示是某家用电热水壶内部的电路简化结构图,其中R1、R2为阻值相同的电热丝,有图Ⅱ甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式,该电热水壶加热有高温、中温、低温三挡,中温挡的额定功率为500W。(1)电热水壶调至中温挡正常加热,将2kg温度为30℃的水烧开(标准大气压下)需要20min,求水所吸收的热量及电热水壶的效率。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]教材梳理夯实基础图24-3重难探究逐个击破教材梳理夯实基础重难探究逐个击破7.如图24-3Ⅰ所示是某家用电热水壶内部的电路简化结构图,其中R1、R2为阻值相同的电热丝,有图Ⅱ甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式,该电热水壶加热有高温、中温、低温三挡,中温挡的额定功率为500W。(2)求电热水壶高温挡的额定功率。教材梳理夯实基础图24-3重难探究逐个击破教材梳理夯实基础重难探究逐个击破7.如图24-3Ⅰ所示是某家用电热水壶内部的电路简化结构图,其中R1、R2为阻值相同的电热丝,有图Ⅱ甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式,该电热水壶加热有高温、中温、低温三挡,中温挡的额定功率为500W。(3)若某次电热水壶用高温挡加热0.1h,耗电0.09kW·h,通过计算判断此时电热水壶是否正常工作。教材梳理夯实基础图24-3重难探究逐个击破教材梳理夯实基础重难探究逐个击破8.[2018·广安]电饭锅是家中常用的用电器,下表是小宇家中一台电饭锅的铭牌,其内部简化电路结构如图24-4所示,其中R1和R2都是电热丝(不考虑温度对电阻的影响)。(1)电饭锅正常工作时,在加热状态下的总电流是多少?(2)电阻R2的阻值是多少?(3)一天,小宇断开家中其他用电器,只接通电饭锅且处于加热状态,发现家中标有“220V

10(20)A

3000r/(kW·h)”的电能表5min内转了200圈,求电饭锅此时的实际加热功率是多少。教材梳理夯实基础额定电压220V频率50Hz额定功率加热880W保温44W图24-4重难探究逐个击破8.[2018·广安]电饭锅是家中常用的用电器,下表是小宇家中一台电饭锅的铭牌,其内部简化电路结构如图24-4所示,其中R1和R2都是电热丝(不考虑温度对电阻的影响)。(1)电饭锅正常工作时,在加热状态下的总电流是多少?教材梳理夯实基础额定电压220V频率50Hz额定功率加热880W保温44W图24-4重难探究逐个击破8.[2018·广安]电饭锅是家中常用的用电器,下表是小宇家中一台电饭锅的铭牌,其内部简化电路结构如图24-4所示,其中R1和R2都是电热丝(不考虑温度对电阻的影响)。(2)电阻R2的阻值是多少?教材梳理夯实基础额定电压220V频率50Hz额定功率加热880W保温44W图24-4重难探究逐个击破教材梳理夯实基础重难探究逐个击破8.[2018·广安]电饭锅是家中常用的用电器,下表是小宇家中一台电饭锅的铭牌,其内部简化电路结构如图24-4所示,其中R1和R2都是电热丝(不考虑温度对电阻的影响)。(3)一天,小宇断开家中其他用电器,只接通电饭锅且处于加热状态,发现家中标有“220V

10(20)A

3000r/(kW·h)”的电能表5min内转了200圈,求电饭锅此时的实际加热功率是多少。教材梳理夯实基础额定电压220V频率50Hz额定功率加热880W保温44W图24-4重难探究逐个击破教材梳理夯实基础【设计和进行实验】1.被加热的物质选用空气(或煤油)的原因:空气受热膨胀明显(煤油比热容小),能使实验现象明显。2.选择被加热物质时需要保证物质的种类相同、质量相同、初温相同。3.转换法的应用:通过U形管中液面高度的变化(或温度计示数的变化)反映电流通过导体产生热量的多少。实验突破素养提升突破

探究电热的影响因素4.控制变量法的应用:①探究电热与电流的关系时,控制电热丝的电阻与通电时间相同,改变通过电热丝的电流大小;②探究电热与电阻的关系时,控制通过电热丝的电流与通电时间相同,选择两电阻不同的电热丝;③探究电热与通电时间的关系时,控制电热丝的电阻和通过的电流相同,改变通电时间的长短。5.多次测量的目的:使实验结论具有普遍性。实验突破素养提升实验突破素养提升【实验结论】6.实验结论:电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比。实验突破素养提升例小华、小玲分别设计了两个装置,用来探究导体产生的热量与什么因素有关。两个透明的容器中密封着等量的空气。(1)请用笔画线代替导线,把图24-5甲中两个容器中的电阻丝连接到电路中。图24-5如图所示实验突破素养提升例小华、小玲分别设计了两个装置,用来探究导体产生的热量与什么因素有关。两个透明的容器中密封着等量的空气。(2)实验中,电流产生热量的多少是通过

体现出来的,可知他们在实验探究过程中使用了

法。图24-5U形管中液面的高度差转换实验突破素养提升例小华、小玲分别设计了两个装置,用来探究导体产生的热量与什么因素有关。两个透明的容器中密封着等量的空气。(3)小华按如图甲将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,他探究的是导体产生的热量与

的关系,这样做的好处是

。连接好电路,闭合开关,通电一段时间后,

侧U形管液面高度变化大,得出的结论是

。图24-5电阻保证电流与通电时间相同右在电流和通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量越多实验突破素养提升例小华、小玲分别设计了两个装置,用来探究导体产生的热量与什么因素有关。两个透明的容器中密封着等量的空气。(4)小玲设计的两容器中的电阻丝电阻一样大,并在其中一个容器的外部并联了一个电阻丝,如图乙所示,这是为了探究导体产生的热量与

的关系。通电一段时间后发现

侧U形管液面高度变化大,得出的结论是

。

电表左图24-5在电阻和通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,产生的热量越多实验突破素养提升例小华、小玲分别设计了两个装置,用来探究导体产生的热量与什么因素有关。两个透明的容器中密封着等量的空气。(5)若要探究导体产生的热量与通电时间的关系,实验中还需要的测量器材是

。

(6)通电一段时间后,发现其中一个U形管中液面的高度几乎不变,出现该现象的原因可能是

。

停表U形管气密性不好图24-5(7)在A、B两烧瓶中,相同的时间内,

烧瓶中的电阻产生的热量多。

实验突破素养提升·实验拓展·小辉和小王也想探究电流通过电阻时产生的热量与电流的关系。小辉连接了如图24-6所示的电路进行实验,装置中三个完全相同的烧瓶A、B、C内都盛有质量和初温均相等的液体,其中A、B烧瓶中装的是水,C烧瓶中装的是煤油,A、B、C三个烧瓶中电阻丝的阻值分别为RA、RB、RC,且RA>RB=RC。闭合开关S通电一定时间后:(均不计热损失,比热容c水>c煤