电热器.docx
- 文档编号:10932665
- 上传时间:2023-02-23
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:613.88KB
电热器.docx
《电热器.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电热器.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电热器
电热
适用学科
物理
适用年级
初三
适用区域
浙江
课时时长(分钟)
120
知识点
1.知道电路具有热效应及其应用
2.掌握焦耳定律的相关计算
3.了解电热与电功的关系
学习目标
•知识与技能
1.能通过实例,认识电流的热效应。
2.能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关,知道焦耳定律。
3.会用焦耳定律进行计算,会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。
•过程与方法
体验科学探究过程,了解控制变量的物理方法,提高实验探究能力和思维能力。
•情感、态度与价值观
会解释生活中一些电热现象,通过学习电热的利用与防止,学会辩证地看待问题。
学习重点
通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系,并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。
学习难点
对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。
教学过程
一、复习预习
复习
1.能量的种类你能知道哪些?
(电能,热能,光能,风能,机械能等)
2.能量守恒定律:
能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
预习
1.电流的热效应
2.焦耳定律
二、知识讲解
课程引入:
电流在电路中做功,可以将电能转化为其它形式的能,如电动机、电灯发光、电视机工作……。
当这些用电器工作一段时间后,我们触摸它们的有关部位,会有什么感觉?
这是什么原因?
考点/易错点1电流的热效应
生活中,许多用电器接通电源后,都伴有热现象产生。
如图
电流通过导体时电能转化成内能,这种现象叫做电流的热效应。
在研究电流的热效应时,有个问题值得我们思考:
电炉丝通过导线接到电路里,电炉丝和导线通过的电流相同,为什么电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热?
提出问题
电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?
猜想与假设
设计实验
进行实验
展示实验装置1
结论:
在电流和通电时间相同时,电阻越大,电流通过电阻产生的热量越多。
在电阻和通电时间相同时,电流越大,电流通过电阻产生的热量越多。
对于某一个电阻,在电流一定时,通电时间越长,电流通过电阻产生热量越多。
这个结论可以通过刚才的实验中看出来,某一根电阻丝通电时间越长,液柱上升越高,说明放出热量越多。
分析论证,得出结论
对实验进行总结,电流通过电阻产生热量多少与电流、电阻和通电时间有关。
考点/易错点2焦耳定律
英国科学家做了大量实验于1840年最先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。
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟电阻成正比,跟通电时间成正比
如果热量用Q表示,电流用I表示,电阻用R表示,时间用t表示,则焦耳定律为Q=I2Rt。
当电流做的功全部转化为内能时:
由于W=UIt,U=IR,Q=W=I2Rt
电功与电热的联系与区别
1.纯电阻电路中W=Q
2.非纯电阻电路中W>Q
电热Q=I2Rt
电线与电炉丝串联,电流相等,根据焦耳定律,导线的电阻比电炉丝小的多,相同时间内放出热量也少。
三、例题精析
【例题1】小明家新买一规格为“800W”的电热水壶,他经过几次使用后发现:
晚饭后烧开一壶水总比早晨烧开一壶水所用的时间长,你认为主要原因是()
A.晚间电热水壶两端的电压低于早晨电热水壶两端的电压
B.晚间大气压升高,水的沸点升高,需要的热量比早晨多
C.晚间环境温度比早晨的温度偏低
D.晚间烧水时热量散失比早晨多
【例题2】在电学中有这样一个问题:
电炉丝通过导线接到电路里,电炉丝和导线通过的电流相同。
为什么电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热?
对此同学甲这样解释:
因为导线电阻很小,电炉丝电阻很大,根据焦耳定律,Q=I2Rt,电流相同,时间相同,热量与导体电阻成正比。
同学乙解释为:
因为导线电阻很小,电炉丝电阻很大,所以电炉丝两端电压比导线两端电压大得多,电流通过导体产生的热量Q=W=UIt,根据该式,在I、t相同时,热量与导体两端电压成正比。
对于同学甲和同学乙的解释,下列观点正确的是( )
A.同学甲和同学乙的解释都不正确
B.同学甲和同学乙的解释都正确
C.同学甲的解释正确,同学乙的解释不正确
D.同学甲的解释不正确,同学乙的解释正确
例3:
CFXB型“220V1100W”电饭煲的原理图如图所示,它有高温烧煮和焖饭、保温两挡,通过单刀双掷开关S进行调节,R0为电热丝.当开关S接高温烧煮挡时,电路的功率为1100W,当开关S接焖饭、保温挡时,电路的总功率为22W.
(1)电饭煲在高温烧煮挡时,开关S应与触点连接(选填“1”或“2”)
(2)电热丝R0的阻值为
(3)当电饭煲在正常焖饭、保温时电路中的电流多大?
焖饭、保温10min,电热丝R0产生的热量为多少?
例4:
某电动机上标有“220V,2A”它的线圈电阻为5Ω,当它正常工作一分钟后,消耗的电能为多少?
线圈中产生的热量为多少?
如没有其他能量的损失,则得到多少机械能?
分析与解答:
型号
PCD-H40II
容积
40L
额定最高温度
75℃
额定电压
220V
额定功率
1.1KW
额定内压
0.75MPa
例5:
小刚同学家新买了一台热水器,铭牌上的部分数据如表所示。
(1)热水器正常工作时的电流和电阻是多少?
(2)若在用电高峰时,电路上的实际电压只有200V,热水器把20kg的水从20℃加热到40℃需要38.5min。
该时间内热水器加热的效率是多少?
(c水=4.2×103J/(kg℃),不考虑电阻随温度变化)
四、课堂运用
【基础】
1.如图所示,下列电器中不是应用电流热效应工作的是()
2.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
3.一台“220V60W”的电风扇、一盏“36V60W”的白炽灯和一只“110V60W”的电热器各自在额定电压下工作,比较它们相同通电时间内产生的热量是()
A.电风扇最多B.电热器最多C.白炽灯最多D.三者一样多
4.电炉丝通电后热得发红,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.铜导线的电阻小,因而产生的热量少,而电炉丝电阻大,产生的热量多
C.铜导线有绝缘层,所以不怎么热
D.铜导线比电炉传热快,所以不容易热
5.把一台电动机接入电压为220V的电路中,通过电动机的电流为5A,电动机线圈的电阻为2Ω,1min通过线圈的电流产生的热量为( )
A.1452000JB.3000JC.66000JD.50J
6.为了使电热器在单位时间内产生的热量增加一倍,下列措施中可行的()
A.并联一根阻值相等的电阻丝B.串联一根阻值相等的电阻丝
C.使电热器两端的电压增加一倍
D.将电阻丝从中间剪成两段,然后将它们并联起来使用
7.小强同学自制了一台电热器,电热器在家庭电路中正常工作时的电阻是484Ώ这台电热器的额定电功率是W,这台电热器正常工作时每分钟产生的热量是J。
8.近年来,我国城乡许多地区进行了供电线路改造,改造的内容之一就是把电线换成更粗的,使他的电阻____,电流在导线上产生的热量____。
在线路改造时,还把电能表换成额定电流更大的,改造后家庭中可以使用的用电器总功率将____。
9.如图所示电路,电源电压不变,R1=40Ω,R2=60Ω,通过R1的电流I1=0.3A,求:
(1)电路的总电阻;
(2)电源电压;(3)R2的电功率;(4)通电1min,电阻R1上产生的热量
【巩固】
1.下面实验是研究电热与电流关系的是()
A.把两段不同的电热丝串联后,分别放在质量和初温均相同的煤油瓶中,通电后,比较油瓶中的煤油上升的温度
B.把两根相同的电热丝放在质量和初温相同的煤油中,通过相同的电流,通电时间不同,比较煤油瓶中的煤油上升的温度
C.把两根相同的电热丝放在质量和初温相同的煤油瓶中,分别通过不同的电流,通电时间相同,比较煤油瓶中的煤油上升的温度
D.把两根不同的电热丝并联,分别放在质量和初温相同的煤油瓶中,通电时间相同,比较煤油瓶中的煤油上升的温度
2.下列关于如图所示实验的说法中错误的是( )
A.该实验研究的是电流的热效应
B.实验中采用了控制变量法
C.观察实验现象可知:
在其它条件相同时,电阻越大,电流做功放出的热量越少
D.实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少
3.小明家的电热毯内的电阻丝断了,他爸爸把断了的电阻丝搭在一起,电热毯仍能使用,但不久又会在搭接处烧断.会在搭接处烧断的原因是( )
A.电阻丝上搭接处电阻较小,造成局部过热
B.电阻丝上搭接处电阻较大,造成局部过热
C.电阻丝上搭接处电流比其它处电流小,造成局部过热
D.电阻丝上搭接处电流比其它处电流大,造成局部过热
4.一台电烘箱,正常工作时通过电阻丝的电流是4A,电阻丝的电阻是55Ω,通电1min可以产生多少热量?
消耗的电能为多少?
5.如图所示:
R1=10Ω,R2=210Ω,电源电压为220V,将开关S闭合.
(1)电流通过R1、R2时,10s内各电阻产生的热量为多少?
(2)整个电路在10s产生的热量为多少?
6.一电动机线圈的电阻为1Ω,线圈两端所加电压为2V时,电流为0.8A,电动机正常工作.1)在求电动机正常工作lmin所消耗的电能时,有以下两种不同的解法
小明解:
W=UIt=2V×0.8A×60s=96J
小华解:
W=I2Rt=(0.8A)2×1Ω×60s=38.4J
你认为哪位同学做得对,请作出判断并说明理由.
(2)求电动机正常工作1min所转化的机械能是多少?
(3)将来电动机线圈采用了超导体材料,性能上有哪些变化
【拔高】
1.电熨斗往往采用如图3所示的电路来保温:
(1)电熨斗正常使用时开关S应断开还是闭合?
(2)如果熨斗的电阻丝R的额定功率为400W,灯L标有“PZ220-100”,则当电熨斗处于保温状态时电阻丝R的实际功率是多大?
此时整个电路的功率是多大?
此时电路总功率比电熨斗正常发热时的功率少了多少?
(不考虑温度对灯丝电阻的影响)
2.如图所示是在测量电阻丝R1和R2的阻值时得到的电流随电压变化的图像。
从图象上能看出两电阻丝的阻值大小关系是R1__R2(>/=/<)。
将两电阻丝按图乙的连接方式接入电路中,并将两根完全相同的火柴头分别放在两电阻丝上,闭合开关一段时间后,发现__上的火柴头先燃烧。
3.一只“220V,800W”的电饭锅,接在家庭电路中,求:
(1)电饭锅正常工作时的电流.
(2)电饭锅工作时的电阻.(3)该电饭锅工作1h消耗的电能是多少?
(4)它工作lh放出的热量是多少?
4.如图是直流电动机提升重物的示意图,电源电压为110V且保持不变,电路中的电流是5A,质量为50kg的重物在电动机带动下以0.9m/s的速度匀速上升,不计各处摩擦,则电动机线圈的电阻是(g取10N/kg)
A.22ΩB.10ΩC.4ΩD.2Ω
5.如图所示,当开关闭合时,电压表V1、V2的示数分别为10V和4V,已知电动机M的线圈电阻为1Ω,R是阻值为4Ω的定值电阻,下列结论正确的是()
A.R两端的电压为6V
B.通过电动机的电流为6A
C.电阻R消耗的电功率为144W
D.电动机消耗的电功率为6W
6.(2011西湖二模35)下图是一种煲汤用的电热锅工作原理图,其中温控器的作用是当水沸腾后能自动断电一段时间。
电热锅的部分参数如下表所示。
(1)三脚插头上标着E的导线和相连。
(2)调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态,则原理图中的切换开关连接触点时为保温档。
小明发现,当电热锅处于保温档正常工作时,不论加热多长时间,都不能使锅内的汤水沸腾,原因可能是。
(3)该电热锅处于高温档正常工作时,使4.5L的水温度升高54℃需要42min,那么电热锅的效率为多少?
[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
甲乙
7.冬天,王同学使用电热毯时发现电热毯有高温档和低温档,于是他设计了电热毯的模拟电路图甲和乙(电热丝相当于电热毯内部发热电阻)。
(1)图甲中有定值电阻R2(置于电热毯外部),电热丝R:
,请说明要使电热毯处于低温档时,开关S1、S2应处于什么状态?
并写出低温档时电热毯发热电功率的表达式。
(2)图乙中有两根电热丝R2、R3,请说明要使电热毯处于高温档时,开关S1、S2应处于什么状态?
并写出高温档时电热毯发热电功率的表达式。
(3)请指出你认为其中较好的电路,并说明理由。
五、课程小结
1实验探究中最重要的物理思想是控制变量法。
2焦耳定律是重要的物理定律,它是能量守恒定律在电能和热能转化中的体现,是电学中重要的概念之一。
3了解电功和电热的关系,了解公式Q=I2Rt(P=I2R)、Q=U2t/R(P=U2/R)的适应条件。
4知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系,电功大于电热。
5电功和电功率W=IUtP=W/t=UI
热(焦耳定律)和热功率Q=I2RtP=Q/t=I2R
纯电阻电路W=Q
非纯电阻电路W>Q即W=Q+E其它
六、课后作业
【基础】
1.下列用电器中,利用电流热效应工作的是()
A.抽油烟机B.电风扇C.笔记本电脑D.电热杯
2.当1A的电流通过阻值为50Ω的电阻丝,产生的热
量为250J,则电阻丝通电的时间为 s.
3.白炽灯泡的灯丝常在开灯的瞬间烧断,其原因是在开灯的瞬间()
A.灯泡上的电压特别大,因而电流也很大
B.灯丝的电阻比较小,因而电流很大
C.灯丝的电阻特别大,产生的热量特别大
D.灯丝低温时比较脆
4.如图,ab两个相同的容器中分别装有相同质量的水,水中的电阻丝阻值分别为R1和R2,且R1<R2,则闭合开关S后,a、b容器中水温上升较快的是 ()
A.a容器中的水 B.b容器中的水
C.a、b容器中的水温上升快慢一样 D.无法判断
5.如图所示,R2=2R1,当滑动变阻器滑动片P处于R2中点和的最右端时,在相同时间内,电流分别通过R2产生的热量之比是()
A.l∶2. B.l∶3. C.3∶2. D.9∶8
6.一个电热器电阻为R,当它两端电压为U,通电时间为t时,消耗电能为W;若要使它消耗电能为4W,下列方法正确的是()
A.电阻R不变,电压U不变,通电时间t变为原来的2倍
B.电阻R减半,电压U增大1倍,通电时间t不变
C.电阻R不变,电压U增大1倍,通电时间t不变
D.电阻R减半,电压U不变,通电时间t不变
7.已知R1<R2,分别按图所示的四种方法连接,并接入同一电路中,电功率从大到小的正确顺序是()
A.ABCD B.DCBA C.DCAB D.DABC
【巩固】
1.两个电阻A和B,在一定温度下,电流与其两端电压的关系如图所示,A电阻为 Ω,将他们并联后接在电压为2.5V的电源上,通过它们的总电流是 A,这时A电阻在1s内所产生的热量是 J.
2.如图是探究电流通过导体时产生热量与 的关系,当通过R1的电流是2A时,10s内电流通过R1产生的热量是 J.
3.今年校庆时,校园内的小树上挂着成串的小彩灯,小亮同学原以为这些小彩灯是串联的,但发现其中一盏灯的灯丝断了,其余灯仍然亮着,由此小亮推断,彩灯的电路并非纯粹的串联电路.经请教物理老师得知:
每个彩灯的内部结构如图B所示,灯丝引线上均绕有金属电阻丝R,R上有一层绝缘物质,当彩灯发光时,R相当于断路.当灯丝断开后,R上的绝缘物质被击穿,形成通路,电流通过R流向下一个彩灯,这样其余彩灯仍能发光.仔细阅读上面的文字信息,回答下列问题:
(1)当彩灯的灯丝没有烧断时,金属电阻丝R与灯丝并联,灯丝却没被短路的原因是 .
(2)当一个彩灯的灯丝被烧断时,其余彩灯仍能发光的原因是
3.如图,变阻器的电阻R>8R0,闭合K,R0消耗的功率是P0。
若要让R0消耗的功率变为4P0,则()
A.P向右移,使电路总电阻变为原来的2倍 B.P向右移,使电路总电阻变为原来的4倍
C.P向左移,使电路总电阻变为原来的1/4D.P向左移,使电路总电阻变为原来的1/2
4、甲、乙两根电阻丝,给一壶水加热至沸腾,电源电压不变,若只用甲加热需10分钟,若只用乙加热需15分钟,把两根电阻丝并联后加热,则需用时间是t并,把两根电阻丝串联后加热同一壶水,则需用时间是t串,这两个时间分别是()
A.25分钟,6分钟 B.6分钟,25分钟 C. 25分钟,25分钟 D.6分钟
5.如果加在某定值电阻两端的电压从6伏升高到8伏,通过该定值电阻的电流变化了100毫安,则该电阻的电功率变化了 ()
A.1.4瓦 B.1.8瓦 C.2瓦 D3.2瓦.
6.阻值为R的电阻丝,接到电源上6分钟烧开一壶水,现在用两根同样的电热丝串联起来,烧同样一壶水,需要的时间是(不考虑热损失)()
A.12分钟B.4分钟C.8分钟D.6分钟
7.如图所示是一台电热水器铭牌上的部分信息。
请根据铭牌提供的信息解答下列问题:
[c水=4.2×103J/(kg?
℃)]
(1)若给该电热水器装满水进行加热,使水的温度从22℃
升高到62℃,求水吸收的热量。
(2)如果电热水器正常工作时,所产生的热量有80%被水吸收,则上一问题中给水加热的时间是多少?
(3)当电热水器通电后水温达到最高时,为什么与电热水器连接的铜导线却不怎么热?
【拔高】
1.当自动电压力锅压强过大或温度过高时,发热器都会停止工作.压强过大时开关K过压自动断开,温度过高时开关K过热自动断开.图表示K过压、K过热和锅内发热器的连接,其中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
2.小华准备参加玩具赛车比赛,他运用如图所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机.设电池的电压恒定不变,他先用手捏住电动机的转轴,使其不转动,闭合开关后读出电流表的读数为2A;然后放手,当电动机正常转动时,又读出电流表的读数为0.6A.则该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为()
A.91% B.70% C.30% D.9%
3.如图,电动机M的线圈电阻为0.5欧,当S断开时,电流表读数1安当S闭合时,电流表读数3安。
问:
(1)电阻R为多大?
(2)电动机的机械功率为多大?
(3)电动机工作2分钟,电动机线圈产生了多少热量?
4.有个1千瓦的电炉,电炉丝断了。
到电料商店购买,恰巧1千瓦的电炉丝缺货,只有2千瓦和500瓦的,怎样组装成1千瓦的呢?
()
A.把1根2千瓦的电炉丝分为相等两段,取其一段 B.把2千瓦的两根并联
C.把500瓦的两根串联 D.把500瓦的两根并联
5、如图,温度为最高挡的应选()
6、使用电水壶烧水,当电压为U时,经时间t可烧开一壶水,如电压下降30%,烧开一壶水需要时间为()
A.t/3 B.t/9 C.3t D.100t/49
7.小明和妈妈一起去买电热水器,发现现在市场上有一种如下页图甲所示名叫即热式电热水器。
据产品说明书介绍,它有以下5大优点:
①不需预热;②节能省电;③不易结水垢;④体积小巧;⑤水温恒定。
(1)假如该电热水器水箱内部结构如下页图乙所示,请问A、B两支管中谁是出热水的?
(2)假如小明家的电能表表盘如图丙所示,且小明家购买最大额定功率为8kW的即热式电热水器,请通过计算回答小明家是否需要更换电能表?
(3)妈妈打算选择最大额定功率为3kW的即热式电热水器用作淋浴。
已知—般淋浴所需热水的流量为4~6L/min,水的比热容为4.2×l03J/(kg·℃),若冬天淋浴需要将水温升高30℃,请通过计算说明妈妈选择的这个热水器是否合适?
13.如图所示是某电热器的工作原理图,R1、R2是发热电阻,虚线框为电热器的金属外壳.它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求.其中旋转开关内有一块绝缘圆盘,在圆盘的左边缘依次有4个金属触点①、②、③、④,右边缘是一金属板,可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片,转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通.如旋到图中位置S时,金属滑片将1、2两触点同时与右边缘金属板接通.
(1)如果请你为这台电热器配备一个三脚插头,如图乙所示,应该将电路图中的地线接到插头的 (选填“G”、“L”或“N”)脚.正常情况下,火线和零线之间的电压为_______V.
(2)小明想在电路中加一个“倾倒开关”,使电热器被碰倒时能自动断开电路,以免引起火灾.该开关最好应安装在示意图中A、B、C、D、E中的点处.
(3)如果R1=R2,旋钮开关旋到位置S时的电功率为1000W,求R1和R2的阻值.
(4)当旋钮开关旋到位置T时,通电1min产生的热量是多少?
(5)某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量(长时间通电时的最大安全电流)如下表,请你计算说明应选横截面积为多大的铜芯导线作为该电热器的输出导线,才符合既适用又经济的原则?
14.一位同学设计了一个风力测定仪,如右图所示。
O是转动轴,OC是轻质金属杆,AB是一段圆弧形电阻,金属杆下面连接着受风板D,P点是金属杆与圆弧形电阻的接触点,OC可在AB上滑动。
无风时,OC是竖直的。
风越强,OC杆偏转的角度越大。
闭合开关后,由电流表示数可以粗略确定风力的大小。
电源电压为6V。
(1)试分析电路中电流大小与风力大小的关系。
(2)较小的风力使电流表指针有较大的偏转,则风力测定仪的灵敏度较高。
请列举两条提高风力测定仪灵敏度的措施。
(3)若把电流表换成一个“2.5V1W”的小灯泡,某风力下小灯泡正常发光2分钟,求圆弧电阻在这段时间内消耗的电能。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电热器