第十五章电功和电热教案导学案

第十五章电功和电热第一节电能表与电功第二节电功率【学习目标】1、知道电功的概念、公式及其单位2、理解电功率的概念，理解用电器的额定电压和额定功率3、会测定小灯泡的功率【知识重点与难点】1、电功率的概念2、额定功率与实际功率3、伏安法测定小灯泡的功率【方法指导】（一）电功1．电功的概念：电流所做的功叫做电功．因为电流看不见，摸不着，所以电流做功比较抽象，然而电流通过导体时，有许多效应，每种效应都有对应的能量转化发生，即在电流做功时，要消耗电能，将电能转化为其他形式的能．因此可以从能量转化的角度去理解电功的意义，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，电流做功的实质是电能与其他形式的能的转化．2．电功的计算：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积．公式：W=UIt电功的计算公式W=UIt是普遍适用的公式，若为纯电阻电路，即电能全部转化为内能的电路，用欧姆定律，I=U/R代人电功的计算公式，还可以得出电功的两个推导公式：W=U2t/RW=I2Rt在使用以上公式进行计算时要注意：(1)公式中的各物理量仍要具有“同—性”和“同时性”．即对应同一个导体或同一段电路，并对应同一段时间(或同一状态)．’(2)公式中的每一个物理量的单位都必须采用国际单位制．3．电功的单位：国际单位制中，电功的单位是：焦常用电功单位是：千瓦时，俗称度．1度=1千瓦时=3.6×106焦4．电功的测量：测量用电器消耗电能(电功)的仪表是电能表，接在电路中的电能表计数器上前后两次示数的差，就是这段时间内用电的度数．注意最后一位是小数点后的一位.(二)电功率1．电功率的物理意义：电功率是表示电流做功快慢的物理量—单位时间用电器消耗的电能（电流所做的功）2．电功率的定义：电流在单位时间内所做的功叫做电功率．3．电功率的公式．定义式：P=W/t，计算式：P=UI同样对于纯电阻电路，可推导出P=I2RP=U2/R若t的单位为秒，P的单位为瓦，W的单位为焦；若t的单位为时，P的单位为千瓦，W的单位为千瓦时。4．实际电压、实际功率、额定电压、额定功率的区别实际电压：用电器在工作时实际加在用电器两端的电压，一般U实≤U额实际功率：用电器在实际电压下的功率，一般P实≤P额额定电压(U额)：用电器正常工作时的电压．额定功率(P额)：用电器在额定电压下的功率．额定电压和额定功率是用电器设计时的性能指标．用电器正常工作作的用电器，寿命较长，效果最好5．伏安法测小灯泡的功率．(1)试验原理P=UI(2)实验器材与伏安法测电阻基本相同(只是灯泡代替了电阻)(3)实验电路图与伏安法测电阻基本相同(只是灯泡代替了电阻)(4)实验步骤1)按电路图连接电路,在连接过程中，使开关断开，闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片，使其连入阻值最大．2)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，记下此时电流表的示数，利用公式P=UI计算出小灯泡的额定功率3)调节变阻器的滑片，使小灯两端的电压略高于或低于额定电压，记下电压表，电流表的示数，利用公式P=UI计算出小灯泡在不同电压下的实际功率．本实验注意点：（1）由于小灯泡在不同条件下实际功率是完全不同的，因此不可以求不同时候的功率的平均值。（2）关于量程的选择：电流表的量程取决小灯泡的额定电流（额定功率和额定电压），电压表的量程取决小灯泡的额定电压，与电源电压无关。【例题选讲】例1．下面几个灯泡，都在其额定电压下工作，其中亮度最大的是()．A.“220V25W”B.“110V40W”c.“36v60w”D．“24V100W”解析：灯泡的亮度由它的实际功率确定，即由它的实际电压与实际电流的来积确定，而与它的额定电压、额定功率等因素无关．灯泡的实际功率越大，灯的亮度也就越大．本题中的四只灯泡都在其额定电压下工作，那么四只灯泡的实际功率分别与它的额定功率相等．而“24V100w”的灯的额定功率最大，所以此时它的实际最大，亮度也就最大．答：应选D．例2．一只电能表的铭牌上标有3000R/KWh，当一用电器工作3分钟时，这个表的转盘转了45R，那么此用电器的电功率为多少?解析：解答此题的关键是理解3000R/kWh所表示的物理意义．3000R/kWh表示的是电路中每消耗1kWh的电能，电能表的转盘转3000R，或者表示电能表每转1R，电路中消耗1/3000KWh的电能，那么转盘转了45R，电路中消耗电能为：W=45×1/3000KWh=0.015KWh=0.015×3.6×106J=5.4×104Jt=3min=3×60s=180s=3/60h=0.05h本题在应用公式P=W/t时,可以有两种单位，P=W/t=5.4×104J/180s=300w或者P=W/t=0.015KWh/=0.05h=0.3Kw=300w答案：300w例3.标所有“6V3W”的灯泡L1和标有“9V3W”的灯泡L2串联起来接在电源上，发现一只灯泡正常发光，另一只灯泡发光较暗，求：(1)电路消耗的总功率；(2)电源电压．解析：解答此题的关键是首先要确定是哪盏灯正常发光(另一盏灯则发光较暗)．此题的突破点是两盏灯串联，即两灯的实际电流一定相等．从题中可知，有一盏灯正常发光，说明通过此盏灯的电流等于此灯的额定电流，而另一盏灯发光较暗，说明通过该灯的电流小于该灯的额定电流。由以上讨论可知，两灯泡串联在电路中时，应是额定电流小的电灯正常发光，额定电流大的电灯则会发光较暗．I额1=P额1/U额1=3w/6v=0.5A,I额2=P额2/U额2=3w/9v=0.33A，I额1>I额2由此可以确定“9V3W”的电灯正常发光，而“6V3W”的电灯发光较暗．I=1/3AR1=U额12/P额1=(6v)2/3w=12Ω，P1=I2R1=（1/3A）2×12Ω=1.33w，u1=IR1=1/3A×12Ω=4v，P总=1.33w+3w=4.33w，U=U1+U2=9v+4v=13v答案：4．33瓦，13伏．．思维拓展：若将“6V3w”和“9V3w”的两灯泡并联起来接人电源上，则额定电压小的灯泡正常发光时，额定电压大的灯发光较暗。例4.一用电器有“6V3w”的字样，用电流表测得通过它的电流是300mA，则1min内该用电器实际消耗的电能是()．A．180JB．10.8Jc．1.8JD．64.8J解析：本题考查了二个知识点：一是对额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的理解；二是电功公式的选取，不能之间直接用公式W=Pt=3w×60s=180J，而选取错误答案A。题目中虽然已知了用电器的额定电压与额定功率时，应首先确定此用电器是否正常工作，然后才能确定所给的额定功率的作用．题中已知实际电流I=0.3A，而用电器正常工作时，I额=P额/U额=3w/6v=0.5A，故该用电器不能正常工作。可以认为用电器的电阻不变，R=U额2/P额=(6v)2/3w=12Ω，W=I2Rt=（0.3A）2×12Ω×60s=64.8J答案：应选D．例5.为了使某电炉消耗的功率减为原来的1/2，下列办法能用的是()．A．将电阻减为原来的一半，电压不变B．将电压、电阻都减为原来的一半C．使电压减为原来的一半，电阻不交D.电流减为原来的一半，电阻不变解析：由P=U2/R可知：当电阻减为原来的一半，电压不变时，其电功率为P1=U2/1/2当电压、电阻都减为原来的一半时，其电功率为P2=（1/2U）2/1/2当电压减为原来的一半，电阻不变时，其电功率为P3=（1/2U）2/R=1/4P，故C错由P=I2R可知，当电流强度减为原来的一半，电阻不变时，其电功率P4=（1/2I）2R=1/4P，故D错答案：选项B正确．例6.某同学在用电压表和电流表“测定小灯泡实际功率”的实验中，当他闭合开关，移动变阻器滑片过程中发现：灯泡变亮时，电压表示数反而减小；小灯泡变暗时，电压表示数反而增大．经检验所用器材均完好①请根据上述现象，画出该同学实验时的电路图：②若按该同学所连的电路进行实验，结果是电流表和电压表示数如图所示（已知电源电压为6v），则电流表的示数是______，电压表的示数是_____，测得小灯泡的实际功率为______．解析：在用电压表、电流表测小灯泡功率的实验中，小灯泡与滑动变阻器串联，正确电路图如图(1)所示．当滑片P向左移动的过程中，R变小，总电阻变小，总电流变大，灯泡变亮，电压表示数变大，滑动变阻器两端的电压是变小；反之，灯泡变暗时，电压表示数变小，滑动变阻器两端的电压变大，由此得知：该同学在连接实验电路时，把电压表与滑动变阻器并联了.如图（2）所示，由题中图示可知电流表的读数为0.28A，电压表的读数为2.5V,则小灯泡两端电压是6v-2.5v=3.5v，此时小灯泡的实际功率为：P=UI=3.5v×O.28A=O.98w．图（1）图（2）答案:o.28A，2.5v，0.98W．例7:甲、乙两灯分别标有“12V36w”和“24V18W”字样，若将两灯串连后接在36V的电源上，则()．A．甲、乙两灯均能正常发光B．甲、乙两灯一样亮C．甲灯很亮，可能烧坏D．乙灯很亮，可能烧坏解析:因为不知道两灯是否正常发光，所以“12V36w”“24V18W”在此时的重要作用是求出其电阻，R甲=U甲12/P甲1=(12v)2/36w=4Ω，R乙=U乙12/P乙1=(24v)2/18w=32Ω，灯泡是否正常发光，可比较其实际电压是否等于额定电压（或实际电流是否等于额定电流），R甲：R乙=4：32=1：8，U甲2：U乙2=1：8，U甲2=36V×1/（1+8）=4V，U乙2=36V-4V=32VU甲2<U甲1，甲灯不能正常发光，发光较暗，U乙2>U乙1，乙灯也不能正常发光，且很亮，可能烧坏．(若乙灯烧坏，则甲灯将不亮)答案：应选D．例8.如图所示，电源电压保持不交，小灯泡L标有“2.5V1.25W”字样，变阻器R的最大阻值为40Ω，电压表只有0—3V的量程．闭合开关后，当滑动变阻器接入电路的阻值为4Ω时，小灯泡L恰好正常发光．求：(1)电源电压；(2)小灯泡在此电路中的最小功率．解析:闭合开关后，当滑动变阻器接入电路的阻值为4Ω时，小灯泡L恰好正常发光．滑动变阻器和小灯泡L串联．此时电路中的电流为IL=PL/UL=1.25W/2.5V=0．5A，变阻器两端电压为UL=ILRL=O.5A×4Ω=2V，电源电压为U=UL+UR=2V+2.5V=4．5V．灯泡电阻RL=UL/IL=2.5V/0.5A=5Ω．当小灯泡的功率最小时，由P=U2/R可知，小灯泡两端的电压也必须最小,与小灯泡串联的变阻器两端的电压最大．由题中条件可以看出，能限制变器电压值的有两个条件，一是电压表的最大测量值3V，一是变阻器的阻值40Ω,当滑动变阻器阻值为40Ω时，变阻器两端电压大小为UR=UR/(RL+R)=4.5V×40Ω/(40Ω+5Ω)=4V．因为4V超过了电压表的最大测量值3V，所以可知滑动变阻器两端的最大电压值U最大为3V．此时电灯两端的最小电压值为UL=U-UR=4.5V-3V=1.5V,小灯泡的最小功率PL=UL2/RL=(1.5v)2/5Ω=0.45W答案:4.5V,0.45W同步练习一.填空题1．

1.已知R1=2Ω，R2=5Ω，串联后接在电路中，电压之比是题________，电流之比是______，在相等的时间内，电流做功之比是__________,若它们并联在电路中，则电压之比是_________,电流之比是_______,在相等的时间内电流做功之比是_________.2.“220V40W”的灯泡连续工作________h，消耗lkW·h电能，lkW·h电能可使“110V40W”的灯泡连续正常工作______h．3．一辆电车的电动机消耗的电功率保持120kW，工作电压是600V，通过的电流是_______A，电车连续行驶O.5h，消耗的电能是_________kW·h．4．张亮同学观察到他家的电能表上标有“220V20A”字样，这只电能表允许接入的用电器的最大功率是_______kW．他看到家中的微波炉铭牌上标有“220V800W”字样，这台微波炉正常工作了15min，他观察到电能表的数字增加了_____kW·h．5．家用电能表的盘面上，标有“3000R／(kW·h)”的字样，当接人一个“220V300W”的用电器正常工作时，lmin内电能表的转盘转________R．6．某定值电阻两端的电压由U变为1/3U时，消耗的电功率变化了O.8W，当电阻两端的电压变为2U时，该电阻消耗的电功率为______W．一7．城市的交叉路口通常都装有红、黄、绿三色灯来指挥车辆行人通行，若每只灯的规格都是“220V300W”,则每组交通指挥灯(含红、黄、绿三种颜色灯)工作15h要消耗电能____J．8．某灯泡标有“220V25W”的字样，它表示的物理意义是____，这个灯泡正常发光时通过灯丝的电流是_____A，灯丝的电阻是_____,通电lmin电流做的功是_____J．二.选择题9．下列各单位中，不是电功单位的是()A．kW·hB．JC．J/SD．VAS10．电能表是用来测量()A．电功B．电流C．电功率D．电压11．使用一盏调光灯，在1min内灯丝两端的电压由200V降到100V，通过它的电流由0.25A降为O.15A，此过程中灯丝消耗的电能是1800J，可知电流通过灯丝所做的功为()A．900JB．1800JC．1950JD．3000J12．一定值电阻R与一个最大阻值是2R的滑动变阻器串联接人电路，电源电压保持不变，当滑动变阻器连人电路的阻值由零变到最大值时，对于定值电阻R()

电流减为原来的2/3B.电压减为原来的2/3C.在相同时间内消耗的电能变为原来的1/3D.在相同时间内消耗的电能只有原来的1/913．在如图所示的电路中，当开关闭合时，如果通电时间相等，电路中消耗的电能将()A．减小B．增大C．不变D．无法判定14．如图所示的电路，电源电压保持不变，R1=2R2，当开关S断开时，电阻R1的功率为P1；当开关S闭合时，电阻R1的功率为P1’，则P1与P1’A．2：1B．3：2C．4：9D．9：415．如图所示的电路，R1：R2=5：3，当开关断开，甲、乙两处均接电流表时和将开关闭合，甲、乙两处均接电压表时，R1、R2的电功率之比分别是()A．3：5，5：3B．5：3，3：5C．9：25，25：9D．25：9，9：2516．一盏标有“36V40W”的电灯接在某电路上，通过灯的电流是1A，这灯的实际功率为()A．等于40WB．大于40WC．．等于36WD．小于36W17．有两个分别标有“6V2W”和“12V8W”字样的电灯泡，如果将它们串联在电路中，使其中一个灯泡恰能正常发光，则加在串联电路两端的电压是()A.6VB．12VC．18VD．24V18．两个电阻规格分别为“5Ω45W”和“10Ω40W”，如果把它们并入同一电路，则此电路中允许通过的最大电流为()A．4AB．4．5AC．5AD．5．5A19．有“PZ220—100”、“PZl10—100”、“PZ36—100”的三盏电灯，并联在36V的电路中，试比较它们持续发光时的亮度()A．“PZ220—100”最亮B．“PZl10—100”最亮C．“PZ36—100”最亮D．三盏灯一样亮20．下列判断中正确的是()A．根据P=I2R可知，电阻越大，电功率也越大B．根据P=U2/R可知，电阻越大，电功率反而越小C．根据P=UI可知，同一导体两端的电压越小，电功率也越小D．根据P=W/t可知，电流做的功越多，电功率也越大21．两个灯泡，l1标有“6V3W”字样，l2没有标记，但测得它的电阻是6Ω，把它们串联后接入某一电路时，灯L1、L2均能正常发光，那么这个电路两端的电压和L2的额定功率分别是()A．12V，3WB．12V．1．5WC．9V，3WD．9V．1．5W22．如图所示，电源电压不变，当开关S接“1”时，R2和R1消耗功率之比为2：1，当S分别接“1”和“2”时，电流表示数之比为2：3，则S分别接“1”和“2”时，R2和R3的功率之比是()A．4：9B．3：2C．1：2D．8：9三．实验与作图题23．如图所示是做“测定小灯泡功率”实验的电路图，实验中所用灯泡标有“2．5V3W“的字样，请回答：(1)你至少应进行_______次实验，目的是___________(2)每次实验时，你准备使电压表的示数分别为多少伏?(3)通过比较几次实验中灯泡的亮度，你能得出什么结论?24.为了测定小灯泡的功率，完成以下各题：（1）画出实验电路图．(2)将图中的各元件按要求连成电路．(3)在连接电路时，开关必须是______的，滑动变阻器应接人它的_______阻值．在图中，若要求必须使用D接线柱，则在开始连接电路时滑片P应放在_________端．填“A”或“B”)(4)某次测量中，电流表和电压表的指针位置及接线方法如图所示，那么此时通过小灯泡的电流是_______A，小灯泡两端的电压是_____V，小灯泡的实际功率是______W．四.计算题25．如图所示，在下列两种情况下，lmin电流通过R1所做的功为多少?(已知R1=6Ω，R2=10Ω，R3=4Ω，电源电压为6V不变).(1)当开关S1、S2都断开时；(2)当开关S1、S2都闭合时．

26．如图所示，小灯泡标有“6V3W”字样，电源电压不变，当滑动变阻器连人电路的电阻为4Ω时，灯泡恰好正常发光．(1)求电源电压是多大；(2)改变变阻器滑片P的位置，使电路消耗的总功率为3.2W，此时小灯泡的实际功率多大(灯丝电阻不变)?

27．王亮家里的电能表标有“220V15A”，家里装有一台功率140W的电冰箱，一个800W的电热壶，还有彩电、照明灯具等功率共为200W，天冷了王亮决定买个电热取暖器，商店里有额定功率为1000W、2000W、3000W等多种规格，根据他家用电情况：．(1)如果王亮想买个功率较大的，应买功率多大的电热取暖器?(2)若装了取暖器后，各用电器每天平均使用2h，则一个月(30天)约用电多少?

28．在如图所示的电路中，电源电压保持不变，调节滑动变阻器使电压表的示数为IOV时，变阻器的功率为lOW；调节滑动变阻器到另一位置时，电压表的示数为5V，此时变阻器的功率为7.5W．试求：(1)电阻R的阻值．(2)电源电压．

参考答案1.2:51:12:51:15:25:22.25253.200604.44000.25.156.3.27.4.58.额定电压为220V额定功率为25W0.11193615009.C10.A12.D13.B14.C15.A16.D17.B18.A19.C20.C21.D22.D23.(1)3,多次测量取平均值,(2)2.0V2.5V3.0V(3)电压变大,电流变大,电功率变大,灯泡变亮24.(1)略(2)略(3)断开,最大,A(4)0.3A2.5V0.75W25.(1)129.6(2)36026.(1)8V(2)1.9227.(1)2000W(2)188.428.(1)10Ω(2)20V【学习内容】第三节电热器电流的热效应第四节家庭安全用电第五节综合实践活动【学习目标】1、理解焦耳定律、知道一般用电器的工作原理及其应用2、知道家庭电路的组成及其主要部分的作用3、知道火线和零线的含义，会用测电笔正确辨认火线和零线4、知道什么是短路和过载，知道熔丝的作用，会正确选择熔丝和安装熔丝5、知道安全电压，知道安全用电的常识【知识重点与难点】1、焦耳定律的公式、适用范围2、家庭电路的组成及其主要部分的作用3、熔丝选择和安装【方法指导】一．电热1.焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比2.电热的计算．Q=I2Rt适用于任何用电器．对于纯电阻电路推导式：Q=W=Pt，Q=Ult，Q=U2t/R许多用电器除了产生电热外，还要产生其他能量，如电动机主要产生机械能，电镀槽会产生化学能，收音机要产生声能等，这些情况下Q<W．3.电热的利用：电热器是利用电流的热效应制成的．它的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大，熔点高的合金丝绕在绝缘材料上做成的.二．家庭电路的组成及各部分的特点和作用．1.家庭电路的组成：电源线一电能表一闸刀开关一熔断器—开关一电灯(用电器)一插座2.各部分的特点及作用：（1）电源线：进入家庭电路的两根电源线，一根叫火线，一根叫零线，火线与零线之间有220伏的电压．在正常情况下，零线和地之间没有电压，火线和地之间有220伏的电压，火线与零线可以用测电笔辨别。(2)电能表：电能表安装在家庭电路的干路上，可以用来测量内家庭消耗的电能(3)闸刀开关和开关：闸刀开关控制整个电路的接通和切断，便于电路的维修和更换，开关跟电器串联，它的作用是接通或断开用电器所在支路．家庭电路中的闸刀开关如图所示，端为静触点，用于接输入导线；下端为动触点，用于接输出导线．安装闸刀开关时一定要把静触点安装在上方，动触点安装在下方．如果倒置安装，在推拉闸刀的过程中，由于重力的作用很容易自动地接通电路而造成上危险．闸刀开关（4）空气自动开关的作用与特点．空气自动开关不仅在电路发生短路、过载(实质都是电流过大)时自动切断电路，也能在欠压(电压过低)等异常情况时自动切断电路，而且实现自动断路的电流大小可以调整．另外，空气自动开关切断电路后重新合闸非常方便，故它比闸刀开关有许多优点，因此使用范围也日益广泛．(5)熔断器：①短路和过载：短路：火线和零线不经过用电器直接相连，电路中的电流很大。过载：电路中用电器过多，总功率过大，由I=P/U可知，电路中的电流很大。②熔丝是由电阻率大而熔点低的铅锑合金制成的．熔断器的作用是当电路中发生短路或过载时，电流很大，根据焦耳定律，Q=I2Rt，同一根熔丝同样时间，产生大热量将增多，温度随着升高，很快达到熔丝的熔点时，熔丝熔断，能自动熔断电路，从而保护电路中所有用电器，因此在火线上要选择合适的熔丝，不可随便取一段熔丝接上，更不可以用铜、铝导线代替。③熔丝的选取原则是：熔丝的额定电流等于或略大于电路中的最大正常工作电流熔丝的额定电流：与熔丝的粗细对应，电路中的电流不超过额定电流时，熔丝正常工作熔丝的熔断电流：熔丝熔断时的电流，大小等于熔丝的额定电流的两倍最大正常工作电流：电路中所有用电器同时正常工作时电流（5）插座：有两孔和三孔两种插座，两孔安装应是左零右火，三孔应是左零右火，中间接地线。有的插座还带有熔丝。3.安全用电常识：（1）触电：一定监督强度的电流通过人体造成的伤害事故。家庭电路触电事故的常见情况是：跟地不绝缘的人体直接或间接接触火线和零线造成的。（2）安全用电原则：①不接触低压带电体（照明电路电压）②不靠近高压带电体③不弄湿用电器和线路设备．④不损伤绝缘体保护层【例题选讲】例1．如图所示，当开关闭合后，灯泡不亮，用测电笔测量a点和b点，氖管均发光，产生故障的原因可能是()A．灯泡灯丝烧断了B．灯座处接触不良，形成断路C．连接火线的电线断路．D．连接零线的电线断路解析：首先要了解测电笔的工作原理：由于正常情况下，火线与地之间有220V的电压，当测电笔的笔尾金属体接触火线时，测电笔与人体串联在电路中，有很小的电流通过测电笔，氖管发光。由图中可知，当开关闭合后，用测电笔接触电路中a点和b点时，氖管均发光，说明该处与火线之间是通路．由此可得出，连接火线的电线、灯泡灯丝、灯座均无断开之处．这样电灯不发光的原因也只能是连接零线的电线断路．答案：应选D．说明：家庭电路中电灯不亮的原因一般情况下是发生了断路，因为家庭电路中各灯的连接方式一般是并联，因此若出现短路则是全短路，保险丝会立即被烧断．例2.某电热器有两根电阻丝，要烧开一壶水，将其接在一电源上，只用第一根电阻丝时需24分钟，只用第二根电阻丝时需12分钟，若把两根电阻丝并联起来仍接在原来的电源上，烧开同样一壶水，则需要()(不考虑热量损失)A．36分钟B．8分钟c．6分钟D．2分钟解析：对于有两种或两种以上工作状态的电路，一般情况下，首先要针对每一种电路状态，画出其相应的电路图，然后紧扣已知量、所求量、不变量、相关量(注意挖掘隐含量)，利用欧姆定律，串、并联电路的特点，以及电热的公式等计算式列出每种工作状态下的对应的方程，最后利用数学的方法计算．在利用电流的热效应烧水时，由于三种情况下是烧开同一壶水，即三种情况下水吸收的热量相同，则电阻放出的热量也相同(隐含量)．又因为三次烧水时电热器接在同一电源上．电源电压又相同．根据题意可画出三种工作状态时的电路图，如图所示，对应三种工作状态可分别列出热量Q的表达式.Q=U2t1/R1①Q=U2t2/R2②Q=U2t3/（R1R2/R1+R2）③由①②得R1/R2=t1/t2④由②③得R2/(R1R2/R1+R2)=t2/t3化简得1+R2/R1=t2/t3故有1+t2/t1=t2/t3代入数据得1+24/12=12/t3所以t3=8分钟答案:选B例3．某同学用如图所示的装置研究电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系.图中两个烧瓶内盛有质量和温度都相同的煤油，温度计显示煤油的温度，两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．实验时，该同学想把两段金属丝串联接人电路(1)请你用笔画线作导线，帮他完成电路．(2)这样连接的目的是————————.(3)实验过程中可以观察到A瓶中温度计的示数小于B瓶中温度计的示数，这表明————————————。解析：本题是研究热量与电阻之间关系的实验，采用控制变量法，两电阻丝串联后，可以保证电流相同，通电时间相同,比较热量和电阻的关系，电阻丝放出的热量被质量和温度都相同的煤油吸收，温度升得高的，就是吸收的热量多的，所以有QA<QB即电阻小的电阻丝放出的热量少.答案:保证电流相同,通电时间相同；在电流相同,通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多。例4.白炽灯、电烙铁和电动机上均标有“220V60W”字样，它们都正常工作lh，产生的热量最小的是()A．白炽灯B．电烙铁C．电动机D．产生的热量相同解析：本题是对用电器的作用以及焦耳定律的适用范围的考察。白炽灯和电烙铁都是把电能全部转化为内能，既属于纯电阻电路，所以两者都正常工作lh，放出的热量等于消耗的电能；电动机把消耗的电能主要转化为机械能，只产生少量的热量，所以它正常工作lh，放出的热量小于消耗的电能。答案:选C例5．如图所示，电源电压保持不变，R=15Ω，若在电路中再串联一个阻值为60Ω的电阻，电流表的示数为O.(1)若要使电流表的示数增大为1.(2)若在图中接人一段电热丝，要求接入的电热丝能在100min内产生2.25x104J的热量，有几种接法?电热丝的阻值分别为多大?解析：本题主要考察欧姆定律的应用和焦耳定律的应用由于电路中的电流要变大，因此电路中的电阻要变小，故并联一个电阻，原来的电阻上的电流不变，I2=I—I1=1.2A—0.2A=1A，电源电压为U=I1（R+R1）=0.2A(15Ω+60R3=U/I2=15V/1A=15Ω；根据焦耳定律Q=I2Rt可知I2R=Q/t=4.5x103/6000s=0.75W若并联，则由U2/R=（15V）2/R=0.75W得R=300Ω，若串联，则由I2R=（15V/15Ω+60Ω+R）2R=0.75W，解得R=75Ω答案:并联一个15Ω的电阻；有两种接法：并联一个300Ω电阻丝或串联一个75Ω的电阻丝。同步训练一、填空题1．家庭照明电路中，电灯应在需要时才打开，这就需用一个______与电灯______联．为了避免短路和过载造成事故，这就需要在电路上安装_____．为了便于安装和维修电器设备，避免带电操作，这就要在电路上接一个_____．为了测量用户消耗的电能，电路中必须安装一只______．为了使用电视机、电风扇、录音机等其他家用电器，电路中应装有_______．一般情况下，所有用电器都是______的。2．用_______可以辨别火线和零线，使用时手应与_______接触，被测导线应与______接触．如果______发光，则证明它接触的是_______。3．白炽灯的灯丝是用_______制成的，它的特点是________，熔丝是用_____制成的，它的特点是____。无论是灯丝的发光，还是熔丝熔断，都是应用了电流的____效应。4．焦耳定律是___国的物理学家,通过大量的实验，最先确立的如下关系：电流流过某段导体时产生的热量跟____成正比，跟_______成正比，_______成正比．焦耳定律的数学表达式是_______，热量的国际单位是______。5．初三(1)班教室共装有8盏“220V40W”的日光灯，通过计算可知，该教室照明线路上应安装额定电流为_____A的熔丝。6．安全用电的原则是:不接触_________________，不靠近__________________________，不弄湿______________________，不损坏________________________。7．电流通过电扇做功时，_______能转化为_________能．如果电流做功3.5×105J，电扇获得的机械能一定________(填“大于”、“小于”或“等于”)3.5×105J。8．有一只“220V1500W”的电炉，接在220V的电源上，lh要消耗______度电，通过电热丝的电流是_______A，1min要消耗________J的电能。9．某用电器接在220V的电路上，电流是1A，若通电lOmin，电流做功是_______J，消耗电能________J，该用电器的电功率为_______W。二、选择题10．家庭电路中的短路是指()(A)线路很短的电路．(B)所有用电器都断开的电路．(C)某一个用电器的开关碰线的电路．(D)电路中跟火线相连的部分和跟零线相连的部分之间直接被导线接通的情况．11．下列几种情况，可能会引起触电的是()(A)用12V的蓄电池做实验．(B)无意中碰到电压为36V的两根导线．(C)站在干燥木凳上触到家庭电路中的一根火线．(D)站在地上触到家庭电路中的一根火线．12．家庭电路中选择保险丝的原则是()(A)电路中正常工作的电流应大于或等于熔丝的额定电流．(B)电路中用电器全部正常工作时的额定电流应大于或等于熔丝的额定电流．(C)电路中用电器全部正常工作时的电流略小于或等于熔丝的额定电流．(D)电路中用电器全部正常工作时的电流略小于或等于熔丝的熔断电流．13．两段相同的电阻丝串联后接到电源上，在lmin内产生4J热量，若把它们并联到同一电源上，lmin产生热量为()A．8JB．4JC．16JD．1J14.下列家用电器中不属于电热器的是()A．电饭锅B．电熨斗C．电风扇D．电烤炉15．电炉丝通电后发热，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这是因为()A．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大B．铜导线电阻小，因而产生热量少，而电炉丝电阻大，产生热量多C．铜导线有绝缘层，所以不怎么热D．铜导线比电炉丝传热快，所以不容易热16.白炽灯、电烙铁和电动机上标有“220V60W”字样，它们都正常工作1h，产生热量最小的是()A．白炽灯B．电烙铁C．电动机D．产生的热量相同17如图所示，其中安装错误的是()A．电灯A及开关SlB．电灯B及开关S2C．插座C、DD．只有插座C18.某同学家中的四盏灯全部熄灭了，检查保险丝发现并未烧断，用测电笔测室内各处电路时，氖管都发光，该同学对故障做了下列四种判断，其中正确的是()A．停电B．室内线路某处短路C．进户线零线断路D．进户线火线断路19.同学在检修一只标有额定值为“220V、800W”的电炉时，发现电炉丝断了一小截，他用一截同种材料但较细的电炉丝，将断了的那一截补接至原长，再接到220V的原电路中使用，那么它的实际功率将()A．大于800WB．等于800WC．小于800WD．以上三种情况都是可能的20.有一个标有“220V1000W”的电炉，想把它接在llOV的线路上使用，同时又不改变原有的功率，其办法是()A．把电炉