电热知识讲解及习题训练有答案Word格式文档下载.docx
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用手摸方法二:
用火柴检验方法三:
利用温度计方法四:
利用热胀冷缩
比较费时间,有没有直观一点的呢?
甲加热时间太长了
乙球越大,内管越细效果越明显
焦耳定律:
英国物理学家焦耳通过大量的实验,于1840年精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系,即焦耳定律
内容:
电流流过导体时产生的热量,跟正比,跟导体的成正比,
跟通电的成正比。
公式:
单位:
展评析疑:
电流通过电炉电饭锅等用电器时,电能几乎全部转化为内能
Q=W=UIt
Q=I2Rt
电流通过电动机时,有部分转化为机械能。
二.题型分类:
1、如图是某家用电器内部电路结构图,其中R1R2为加热电阻丝,(R1>
R2),下列电阻丝的四种连接方式,可使电热器提供不同的发热功率,关于其大小说法正确的是
A甲的连接方式,发热功率最小
B乙的连接方式,发热功率最大
C丙的连接方式,发热功率最小
D丁的连接方式,发热功率最大
2、关于电流通过导体时产生的热量,以下说法正确的是( )
A.根据Q=I2Rt可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越多
B.根据
可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越少
C.根据Q=UIt可知,相同时间内,电流产生的热量与电阻无关
D.根据Q=I2Rt可知,在电流一定时,电阻越大,相同时间内产生的热量越多
3、如图所示,电源电压为6V,R1的阻值为10Ω,R2的阻值为20Ω.R1与R2的连接方式为 (填“串联”或“并联”).闭合开关,电流表A的示数为 ,电流表A1的示数为 0 ,通电10s电阻R1产生的热量为 J.
4、
甲、乙两定值电阻的电压与电流的图像如图6所示,则甲、乙两电阻的阻值之比R甲:
R乙=
;
将甲、乙两电阻并联后接在电压为3V的电源两端,都在10s内,甲、乙两电阻产生的热量之比Q甲:
Q乙=
。
5、如图是一条电热毯电路的示意图,R0是发热电阻丝,R是串联在电路中的分压电阻,S是温控开关.电热毯铭牌上标有“220V40W”字样.不考虑温度对电阻值的影响.
(1)求发热电阻丝R0的阻值.
(2)当电热毯处于低温档时,开关S应处于什么状态?
为什么?
(3)当电热毯处于低温档时,电路中的电流为0.1A,求在1min内电热毯消耗的电能和电阻R0产生的热量.
6、右图是一个加热,保温电路的一部分,电热丝R1规格为“220V1100W”,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.(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
(1)中已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;
方案二:
用两根都是“220V550W”的电热丝R5并联替代R1。
(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:
符号
R6
R7
R8
R9
规格
220V
500W
600W
2200W
110V
550W
数量
1
2
3
7、如图7所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。
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。
(1)这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该
(2)实验中不用水而用煤油的原因是:
(3)电路采用这种连接方式的目的是
(4)合上开关后,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;
(5)实验中,发现B烧瓶中温度计的示数升高的快。
这表明:
在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越
,产生的热量越多。
8、
小华、小玲和小强分别设计了如图17所示的三个装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。
(1)在小华设计的图21甲这个实验中,电流产生的热量多少是通过________体现出来的,像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”,这种方法在物理学研究中经常用到,请举一例:
_________。
(2)在小玲设计的图21乙中,将R1和R2串联接入电路中,这是为了保证_______相同;
(3)在小强设计的图丙中,小强在烧瓶中装的是煤油,请问他为什么不选择在烧瓶中装满更容易获得的水?
____________________________。
(4)在小华进行的图甲实验中,发现装有_______可乐瓶中温度计的示数升高的快。
在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越_______,产生的热量越多。
(5)对比三个同学的设计,谈谈他们的优缺点。
参考答案
一、选择题
1、D
2、D
二、填空题
3、
(1)由图可知,R1与R2是并联的.
(2)电流表A在干路,测的是干路中的电流.电流表A1串联在R1的支路上,测的是R1的电流.
则:
I1=
=
=0.6A,
I2=
=0.3A,
∴I=I1+I2=0.6A+0.3A=0.9A.
(3)通电10s电阻R1产生的热量:
Q=I12R1t=(0.6A)2×
10Ω×
10s=36J.
故答案为:
并联;
0.9;
0.6;
36.
2:
1
1:
2
三、计算题
5、考点:
电功与热量的综合计算;
电路的动态分析;
焦耳定律。
专题:
应用题;
简答题。
分析:
(1)已知额定电压和额定功率根据公式
可求电阻.
(2)当电热毯处于低温档时,电路总电阻最大,开关断开.
(3)已知电压、电流、通电时间根据公式W=UIt可求消耗的电能.电阻R0产生的热量根据Q=I2Rt可求.
解答:
解:
(1)发热电阻丝R0的阻值:
答:
发热电阻丝R0的阻值为1210Ω.
(2)开关S处于断开状态时,电热毯处于低温档.因为电路中总电阻大,通过R0的电流小,根据焦耳定律Q=I2Rt,R0在一定时间内产生的热量就少.(其他说法只要合理均给分)
(3)电热毯消耗的电能:
W=UIt=220V×
0.1A×
60s=1320J,
电阻R0产生的热量:
Q=I2R0t=(0.1A)2×
1210Ω×
60s=726J
电热毯消耗的电能和电阻R0产生的热量分别为1320J和726J.
点评:
本题考查已知额定电压和额定功率求电阻,还有消耗的电能,以及电阻产生热量问题.
6、
四、实验,探究题
7、
(1)相等
(2)煤油比水具有较小的比热容(3)控制电流相等
(4)温度计的示数变化(5)大。
8、
(1)液柱上升的高度(合理即可)
(2)电流
(3)煤油不导电
(4)镍铬合金丝
大
(5)甲和乙利用空气的膨胀来研究电热的多少,丙利用液体的膨胀来研究电热的多少,空气的膨胀要大于液体的膨胀,所以甲和乙实验现象明显。
甲和丙观察的是液柱或温度计液柱的变化较乙更精确。
(其他答案合理即可)
2分
2、小红和小明分别用下图所示的装置,探究电流一定时,电流产生的热量与电阻的关系。
他们分别将两段阻值不同的电阻丝(
)密封在完全相同的烧瓶中,并通过短玻璃管与气球相连。
(设他们所用的各种同类器材性能相同)
(1)在这个实验中电流产生热量的多少是通过什么现象体现出来的?
________________________________。
(2)他们同时开始进行实验,在a、b、c、d四个气球中,鼓起来最快的是
。
(3)小红和小明的实验方案中有一个是错误的,是哪一个,为什么?
3、灯具研究所为了研究白炽灯丝的温度对白炽灯平均寿命的影响,做了如下实验:
保持灯丝内惰性气体的压强为0.1atm,钨丝粗细为250μm,通过改变钨丝中电流的大小来改变灯丝的温度,测得灯泡的平均使用寿命与灯丝温度及电流间的关系如下表所示:
分析表中实验数据可以预测:
在与上述实验相同的条件下,钨丝温度在2200K时,其平均使用寿命应最接近于________h,你作出这样的预测的理由是_____.
4、某加热装置的工作原理如图所示,两电阻丝的阻值相等,电源电压不变,它有加热和保温两个工作状态。
当开关S1接b,S2断开时,它是处于 状态,此时电路功率为P1;
当开关S1接a,S2闭合时,电路功率为P2,则P1∶P2= 。
5、如图电路,R1为定值电阻,阻值为10欧,电源电压为7伏,且恒定不变,电阻R的阻值要随两端所加电压的变化而变化,变化规律为R=4欧+
电路周围环境温度保持25℃不变,R散热跟它环境温度的关系是温度每差1℃放热4.5×
10-2焦/(秒·
℃),求
(1)调节R2,使R1与R消耗的电功率相等,这时R的温度是多少?
(2)R2=0时,R上的电压和电阻各为多少?
6、图是一个加热、保温电路的一部分。
电热丝
(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
(1)中已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。
方案一:
用“220V220W”电热丝R3、“220V880W”电热丝R4串联替代R1;
方案二:
用两根都是“220V550W”的电热丝R5并联替代Rl。
(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。
R1规格为“220V1100W”,
限流电阻R2=506Ω。
电路的工作原理是:
正常工作时,加热功率1100W,保温功率88W。
(电源电压保持不变,电阻不随温度变化。
)
3、15623h;
由表中数据可知,温度越低,灯丝的使用寿命越长,且变化越明显;
当温度由2400K降为2200K时,灯丝的平均使用寿命的增加量应大于(8000-377)h,故其平均使用寿命最接近15623K.
4、保温
1∶4
5、
6、
(1)如图所示
(2)方案一:
R3=U2/P3=(220V)2/220W=220Ω
同理R4=55Ω
R3、R4串联后:
加热时:
P串=U2/(R3+R4)=(220V)2/(220Ω+55Ω)=176W<1100W
保温时:
P′串=U2/(R3+R4+R2)=(220V)2/(220Ω+55Ω+506Ω)≈62.0W<
88W
两项都不合题意要求,方案一不可行。
R1=U2/P1=(220V)2/1100W=44Ω,同理R5=88Ω。
两根电热丝R5并联后总电阻值是44Ω,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。
R5正常工作,P=550W<1100W
P′′=U2/(R2+R5)=(220V)2/(506Ω+88Ω)≈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R9
R9=U2/P=(110V)2/550W=22Ω
两根电热丝串联后总阻值是44Ω,接在220V电压下能正常工作,能完全等效
替代R1,符合题意要求。
其它设计,只要符合题意要求均给分。
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