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1、第二十三單元 電功和電熱
【考點掃描】
1、通過實驗探究,認識電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的關(guān)系。
2、知道焦耳定律。
3、知道電熱器的原理及其應(yīng)用。
【教學重點】焦耳定律
【教學難點】焦耳定律
【教學過程】
一、基本概念整理
1.焦耳定律:電流通過導體產(chǎn)生的_____,與電流的_____成_____,與導體的_____成_____比,與__________成_____比。
2.焦耳定律公式:__________ ,(式中單位Q→_____;I→_____;R→_____;t→_____。)
3.當電流通過導體做的功(電功)全部用來產(chǎn)生熱量(電熱),則有____
2、_,可用電功公式來計算Q。(如電熱器,電阻就是這樣的。)
二、講練平臺
例題1:(2020揚州市)29.(7分)在學習“探究影響電流熱效應(yīng)的因素”時,同學們發(fā)現(xiàn)用電阻絲對煤油加熱時,觀察溫度計的示數(shù)變化的過程非常耗時,為了減少實驗的時間,他們提出了如下改進的設(shè)想:
設(shè)想一:將煤油換成水來做實驗,
設(shè)想二:通過加熱空氣來做實驗.
(1)根據(jù)所學知識,他們經(jīng)過討論,斷定設(shè)想一是錯誤的,你認為他們判斷的依據(jù)是 ▲ .
(2)為了驗證設(shè)想二,他們設(shè)計了下面的實驗:
①在相同的錐形瓶中裝入 ▲ 的紅墨水,用相同的電阻絲及玻璃管組成如圖A、B的裝置,通電后通過玻璃管中液柱的高度來顯示
3、 ▲ 的大小.然后把它們分別接入相同的電路,發(fā)現(xiàn)在相同的短時間的內(nèi)A管中的液柱比B管上升迅速,這說明 ▲ .
②在塞橡皮塞時發(fā)現(xiàn)有液體進入玻璃管并高出瓶內(nèi)的液面,這是因為 ▲ ,為了使管內(nèi)的液柱與瓶內(nèi)液面相平,他們用帶有針頭的注射器通過橡皮塞插入瓶內(nèi)如圖C甲所示,接下來的操作是 ▲ .
③同學們用兩根電阻絲(R甲>R乙)插入相同的甲、乙瓶中并接入電路如圖C所示,閉合開關(guān),甲、乙兩玻璃管中液面如圖D所示,由此得出關(guān)于電熱的結(jié)論是 ▲ .
例題2:(2020常州)小明家電熱吹風機的銘牌如表格(甲)所示,其工作原理如圖(乙)所示.由于使用了多年,吹風機中的電熱絲明顯氧化
4、導致其電阻發(fā)生了變化,電動機性能仍保持不變.為準確測量氧化電熱絲的實際電阻值,小明在家中把該吹風機單獨接入家庭電路并使其吹熱風,發(fā)現(xiàn)電能表的轉(zhuǎn)盤6min內(nèi)轉(zhuǎn)過132圈,電能表規(guī)格如圖(丙)所示.問:
(1)氧化電熱絲的實際電阻值是多少?
(2)為恢復電熱吹風機的銘牌功率,應(yīng)與氧化電熱絲串聯(lián)還是并聯(lián)一段新電熱絲?
(3)新電熱絲的阻值是多少?
額定電壓
220V
頻率
50Hz
額定加熱功率
920W
例題3:(2020年桂林)小明同學家里的電熱飲水機有加熱和保溫兩種功能,可由機內(nèi)溫控開關(guān)S0進行自動控制。小明從說明書上收集到如下表中的部分數(shù)據(jù)和圖19所示的電
5、路原理圖。
請解答如下問題:(計算結(jié)果若不能整除,保留一位小數(shù))
(1)這個電熱飲水機正常工作時,在加熱狀態(tài)下的總電流大約是多大?
(2)若電阻R2的阻值為1210Ω,則電阻R1的阻值為多少?
(3)在傍晚用電高峰期,供電電壓可能會下降。當實際電壓只有198V時,這個電熱飲水機加熱的實際功率是多大?
三、舉一反三
甲 乙
圖6
1.(2020年桂林)如圖6所示,是研究電流熱效應(yīng)的部分實驗電路,甲電阻絲的阻值小于乙電阻絲的阻值。比較通電后兩根電阻絲各自兩端的電壓U甲、U乙以及它們在相同時間內(nèi)分別產(chǎn)生的熱量Q甲、Q乙的大小,下面關(guān)系中正確的是:
6、
A.U甲=U乙,Q甲=Q乙 B.U甲<U乙,Q甲>Q乙
C.U甲<U乙,Q甲<Q乙 D.U甲>U乙,Q甲<Q乙
2. (2020北京)下列用電器中,利用電流熱效應(yīng)工作的是( ?。?
A.電視機 B.電熱毯 C.電風扇 D.電腦
3.(2020玉林)電熱飲水機有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)(由機內(nèi)溫控開關(guān)S0自動控制〕,從說明書上收集到如下數(shù)據(jù)及如圖10所示的電路原理圖當溫控開關(guān)況斷開時,飲水機處于 工作狀態(tài);電熱飲水機在加熱狀態(tài)下的工作電流為 A。
4.(2020包頭)用如圖15所示的實驗裝置探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱
7、量與電阻的關(guān)系”。
⑴實驗中通過觀察 來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少。
⑵為了便于比較兩種電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少,甲乙兩瓶中要裝入 、 的同種液體。
⑶為達到實驗目的,選用的兩電阻絲的阻值不能 。
⑷實驗結(jié)論是 。
⑸該實驗裝置還可以研究通電時間一定時導體產(chǎn)生的熱量與 的關(guān)系。
5.(2020麗水)如圖為某品牌的即熱式電熱水器,具有熱能損耗率低、加熱均勻、耐壓性能好、壽命長、發(fā)熱噪音小等特點.表一為
8、該電熱水器的部分技術(shù)參數(shù).
表一
型 號
DSF31﹣65
額定功率
6600W
額定電壓
220V
額定頻率
50Hz
額定壓力
0.6MPa
超溫保護
60℃
導線橫截
面積S/mm2
銅芯線允許長期
負載電流I/A
1
6~8
1.5
8~16
2.5
16~25
4
25~32
6
32~40
(2)該熱水器在額定電壓下使用20分鐘,熱水器消耗的電能為多少?
(3)銅芯線長期負載電流與導線橫截面積的關(guān)系見表二,通過計算說明安裝電熱水器時,至少應(yīng)選擇哪種型號的銅芯導線?
9、四、課堂鞏固
1.(2020吉林)圖7為家庭中常用的電熱水壺,右表列出了其部分技術(shù)參數(shù),該電熱水壺正常工作時的電流是 A。請你從安全用電的角度,對電熱水壺的使用提出一條合理建議: 。
2.(2020無錫市)某電飯鍋設(shè)有“加熱”和“保溫”兩檔,其內(nèi)部簡化電路如圖所示.當開關(guān)S置于“1”檔時,電飯鍋處于_______(選填“加熱”或“保溫”)狀態(tài);若電飯鍋保溫和加熱時總功率之比為1:50,則電阻R0和R1的比值為_______.
3.(2020泰州市)電腦的中央處理器(CPU)只有半張撲克牌大小,工
10、作時發(fā)熱顯著,常采用散熱片與風扇組合冷卻,某電腦CPU的功率為90W,其中發(fā)熱功率率占8%,銅質(zhì)散熱器的質(zhì)量是0.8kg.若工作半小時,CPU消耗電能__________J,產(chǎn)生熱量_______J,這些熱量可使散熱器溫度升高________℃[銅的比熱容為0.39×1 03J/(kg·℃),結(jié)果保留一位小數(shù)).
4.(2020泰州市)如圖12是某電熱器的原理簡圖,它有高溫、低溫兩檔,發(fā)熱體由R1和R2兩個電熱絲構(gòu)成,阻值分別為l10Ω、220Ω。
(1)S1閉合、S2開時·求電熱器的功率;
(2)S1、S2都閉合時,求電熱器的工作電流;
(3)S1,S2都閉合時,電熱器是處于“高溫擋
11、”還是處
于“低溫擋”’通過有關(guān)計算證明你的結(jié)論。
五、課后作業(yè)
1、(2020宿遷市)15.某電飯鍋內(nèi)有R0=44Ω、R=2156Ω的兩根電熱絲,將它接入電路如圖當S分別置于“1”擋和“2”擋時, ▲ 檔是保溫狀態(tài),當S接“2”擋時,電路中的電流大小是 ▲ 通電100s電路產(chǎn)生的熱量是 ▲ J
2、(2020宿遷市)20.一個由半導體材料制成的加熱器,通電后,加熱器在發(fā)熱的同 時,也在向外散熱.右圖為發(fā)熱功率P發(fā)熱和散熱功率P散熱與溫度t之間關(guān)系的圖像,由圖可知,當溫度為 ▲ ℃時,散熱功率等于發(fā)熱功率;當溫度稍高于該溫度時,P發(fā)熱 ▲ P散熱 (選填“〉”、“=”或“〈”
12、),此時加熱器的工作電阻阻值將 ▲ (填“變大”、“變小”或“不變”).
3、(2020徐州市)29.電水壺是利用電流的 ▲ 效應(yīng)工作的.將2kg水從20℃加熱到70℃,水的內(nèi)能增加 ▲ J[水的比熱容為4.2×103J/kg·℃],水內(nèi)能的改變是通過 ▲ 方式實現(xiàn)的.
4、(2020蘇州市)27.下表為一臺電熱水器的銘牌(有一項內(nèi)容模糊不清),電熱水器內(nèi)部簡化電路如圖所示,R1和R2均為電熱絲.
×××牌電熱水器
額定電壓
220V
額定
電流
高溫檔
中溫檔
5A
低溫檔
2A
電源頻率
50Hz
求:(1)低溫擋正常工作時的額定功率;
(2)中溫擋正常工作10分鐘產(chǎn)生的熱童;
(3)高溫擋正常工作時的額定電流.
5、(2020揚州市)(6分)有一臺電熱水器,銘牌上標有“220V 3000W”字樣,其中裝有50kg的水,將這些水從25℃加熱到35℃.[c水=4.2×103J/(kg?℃)]求:
(1)水吸收的熱量.
(2)為了加熱這些水,電熱水器正常工作15min所產(chǎn)生的熱量.