张 电与热.docx
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张电与热
电与热
一、电流的热效应:
点亮的灯泡过一会儿会烫手,说明什么?
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。
二、焦耳定律:
1、内容:
电流通过导体产生的热量,跟电流的平方成正比,跟导体电阻成正比,跟通电时间成正比。
2、公式:
Q=I2Rt
3.单位:
焦耳(J)
三、电能和电热关系
1.当电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,而没有同时转化成其他形式的能量,那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W,即
Q=W=UIt=I2Rt 如:
电暖器,电饭锅,电炉子等。
2.当电扇工作时,消耗的电能主要转化为电机的机械能:
四、电热的利用和防止
1.电热的利用
2.电热的危害
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。
如:
电视机的后盖有很多孔,为了通风散热;电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。
多档位电热器专题:
1、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= 。
2、电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),饮水机加热内胆里的水温达到90℃时,温控开关就会自动断开,停止加热进入保温状态;当水温降至
60℃时,温控开关又会自动闭合重新加热。
从说明书上收集到的数据及电路原理图如下:
水桶容量
20L
热水箱容量
2L
额定电压
220V
加热时的功率
440W
保温时的功率
40W
(1)当热水箱里的水(按2L计算)温度降至60℃时,温控开关自动闭合重新加热至90℃
这一过程中,水吸收的热量是多少?
(2)饮水机正常加热时R1的电功率是多少?
(3)正常加热时R1的电阻值是多少?
3、(2013黑龙江绥化)某种电热水器,其电路图如下,R1为发热板,R2为保温电阻,Sl是温控开关。
当电热水器处于加热状态时水被加热,达到设定温度时,S1自动断开,热水器处于保温状态时,已知电阻R1=50Ω,R2=450Ω。
求.状态。
(1)热水器内装有质量为2kg昀水,当水的温度从20℃升高到如℃对,这些水吸收的热量是多少?
(2)当电热器处于加热状态时,电路中的电流是多大?
(3)当热水器处于保温状态时,R1的电功率为多少?
本部分习题精选:
1、(2010黑龙江鸡西)下列电器设备中,主要利用电流热效应进行工作的是()
D.电饭锅
2、(2010四川广安,15题)下列各用电器均标有“220V60W”字样,它们正常工作相同的时间,发热最多的用电器是( )
A.电视机B.电风扇C.电热毯D.电灯
3、(2011江苏扬州,第1题)下列家用电器中,工作一小时消耗电接近1.2kw·h的是( )
A.空调B.电冰箱C.电视机D.台灯
4、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Q=U2t/R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,相同时间内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
5、有一只“220V,5A”的电能表,按规定最多可接“220V,40W”的电灯()
A、25盏;B.27盏;C.28盏;D.30盏
6、两个电阻器的电阻之比为5:
4,把它们并联在电路中使用,在相同时间内它们放出的热量之比是( )
A.5:
4 B.4:
5 C.25:
16 D.16:
25
7、如图所示的相同容器中分别装有相同质量的水,水中的电阻丝分别为R1和R2,且 R1>R2,则闭合开关S后, 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
8、两只额定电压都是220V的灯泡,标志模糊不清,要比较它们的额定功率,可观察灯丝的粗细,则( )
A、灯丝细的功率大 B、灯丝细而长的功率大
C、灯丝粗而短的功率大 D、灯丝粗而短的功率小
9、甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如右图所示,下列说法中正确的是()
甲乙
A.甲灯的实际功率一定是40W
B.将乙灯接入110V电路中,它的额定功率仍为60W
C.两灯均正常发光时,甲灯灯丝电阻较小
D.两灯均正常发光时,甲灯消耗的电能较少
10、用粗细均匀的电热丝加热烧水,通电10min可烧开一壶水,若将电热丝对折
起来接在原来的电路中,则烧开同样一壶水的时间是(不计热量损失)()
A.2.5minB.5minC.20minD.40min
11、有一个额定电压为220伏的电炉,想把它接在110伏的电路上,而不改变电炉的功率,办法是()
A.把电炉的电阻丝截去一半
B.把电炉的电阻丝截成相等的两段,再并联起来
C.用另一根和它相同的电阻丝串联
D.用另一根和它相同的电阻丝并联
12、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V,线圈电阻为2
,线圈中电流为10A。
这台电动机正常工作
消耗的电能为W,产生的热量为Q,则( )
A.W=3800J,Q=200J B.W=3800J,Q=3800J
C.W=72200J,Q=200J D.W=72200J,Q=3800J
13、(2013鄂州)如图所示,是探究电流产生热量与哪些因素有关的实验装置。
烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油,瓶中铜丝和镍铬合金丝的长度、横截面积相同。
下列选项正确的是()
A.在甲图中,探究的是电流产生热量与电阻的关系
B.在乙图中,探究的是电流产生热量与电阻的关系
C.在甲图中,闭合开关一段时间后,A瓶中温度计的示数更高
D.乙图只能用来探究电流产生的热量与电流大小的关系
14、如图所示,ab和bc是两根电热丝,若将ab端接入某一电压恒定的电路中时,1分钟产生的热量是360焦耳,若将b、c端接入同一电路中时,1分钟产生的热量是180J,则把a、c端接入这个电路时,1分钟产生的热量是()
A、540JB、180JC、120JD、30J
15、(2011•荆门)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
16、(2013鄂州)小灯泡L上标有“2.5V”字样,它的电阻随它两端电压变化的图像如图甲所示。
将小灯泡L和电阻R0接入图乙所示的电路中,电源电压为3V,且保持不变。
当开关S闭合时,小灯泡L恰好能正常发光
。
下列说法不正确的是()
A.电阻R0的阻值为
2Ω
B.开关S闭合时,小灯泡L的电阻为10Ω
C.小灯泡L的额定功率为0.625W
D.开关S断开时,小灯泡L的电阻为0Ω
17、(2013长沙)在如图的电路中,灯泡L上标有“6V4W”的字样,当S、S1均闭合时,灯泡正常发光,电压表示数为12V;若再断开S1,灯泡的实际功率变为原来的1/4,则下列选项中正确的是()
A.电路中电源电压为24V
B.电阻R1的阻值为27
C.断开S1后,电压表的示数变大
D.断开S1前后,电流表的示数之比为4:
1
填空题
1.(2010湖北襄樊,29题)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,根据焦耳定律可知,在 相同时,电炉丝产生了更多的热量。
2、标有“220 V,50 W”的电烙铁接在220 V的电源上,则它的发热功率为______W,
1分钟产生的热量为______J。
3、(2011重庆,第13题)小明家中的电能表如图所示,从表盘信息可知,
小明家接入的用电器总功率不能超过________W。
当家里只有微波炉工
作时,电能表在1min内转60转,则微波炉消耗的电能为_______J。
其实际功率为W。
4、在用电高峰时,某同学家的电压比220V降低了10%,此时正在工作的“220V100W”白炽灯的实际功率是_______W.若用“220V20W”的节能灯代替“220V100W”的白炽灯,每天正常工作5h可节约电能_______J
5、(2013威海)某同学把标有“8V 16W”的灯泡L1和“12V 36W”的灯泡L2串联在电路中,闭合开关后,其中一只灯泡能正常发光,另一只没有达到额定电压.由此可知电源电压为V,此时L1的实际功率L2的实际功率(选填“大于”或“等于”或“小于”).
6、(2013龙东)小明和姐姐一起去买电水壶,当他们选择某一品牌的电水壶时,发现有800W和1200W两种功率可选,如图是他们针对买哪一软更省电的问题出现的不同意见.请你在相同质量的水升高相同的温度的前提下,帮他们分析:
(1)不考虑热损失,________(选填“800W”、“1200W”,“一样”)省电.
理由是________________________________________。
(2)考虑热损失,________(选填“800W”、“1200W”,“一样”)省电.
理由是________________________________________。
7、(2013遂宁)小明观察家里的电饭锅铭牌:
额定电压为220V,保温功率为20W,但加热功率已经磨损,电饭锅的工作原理如图所示,通过单刀双掷开关S调节加热和保温两种状态,R0为电热丝。
他想利用家里的电能表测出它的加热功率,于是他关闭了家里所有其它用电器,只让电饭锅工作,观察了电能表,发现上面标有“3000R/kw·h”,请你帮助小明解决下列问题。
(1)电饭锅在加热状态时.开关S应与触点连接;
(2)他发现正常加热了6min电饭锅就转为保温状态,在这6min内电能表转盘刚好转了300转,则该电饭锅的加热功率是W;
(3)如果该电饭锅正常加热消耗了6.72×105J电能,这些能量如果全部被水吸收,能将kg水在l标准大气压下由20℃加热至沸腾
(水的比热容为4.2×103J/(kg·℃));
(4)保温10min,电热丝R0产生的热量为J。
实验题:
计算题:
1、标有“220V44W”接在家庭照明电路中,通电1min.请你计算:
(1)电热水器的电阻多大?
(2)电炉丝的电流是多少?
(3)放出的热量是多少?
(4)所消耗的电能是多少?
2、如图所示,电源电压不变,小灯泡标有“6V,3W”字样,滑动变阻器最大阻值为24欧。
“6V,3W”
(1)小灯泡正常工作10分钟将消耗多少电能?
(2)当滑片P在中点时,小灯泡恰好正常发光。
则电源电压为多少伏?
3、太阳能是一种理想的绿色能源。
李刚家最近安装了一台太阳能、电能两用热水器,如图所示。
请回答下列问题:
(1)设水箱可装水80kg,在一般的光照条件下,一满箱20℃的水到傍晚时,水温可达到55℃,则水吸收的热量是多少?
相当于多少立方米的煤气完全燃烧放出的热量?
[c水=4.2×103J/(kg·℃);煤气的热值约4×107J/m3]
(2)在阴雨连绵的天气里,水箱中的水需要用电加热器来加热。
若该电加热器规格为“220V1.8kW”,要使满箱水同样从20℃升高到55℃,电加热器至少需要正常工作多少时间?
4、李佳同学家里的电热饮水机有加热加保温两种状态,这两种状态轮流工作,完全由温控开关S0自动控制:
当胆内水的温度被加热到90℃时,加热状态就停止而进入保温状态;当胆内水的温度降到60℃时,加热状态就启动。
如图是该饮水机的电路原理图。
李佳同学通过观察还发现:
当胆内装有1kg水时,饮水机的加热状态每次只启动5min就停止。
问:
(1)温控开关S0在何种状态(断开或闭合)时,饮水机处在保温状态?
这时饮水机的电功率是多少?
(2)在加热状态中,饮水机把电能转化为水的内能的效率是多少?
[已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
5、(2010•兰州)如图所示的是某型号电热水壶铭牌,壶中装有1.8L温度为
20℃的水,求:
(1)将水烧开,水吸收的热量是多少?
〔一个标准大气压下,c水=4.2×103J/(kg•℃)〕
(2)若在电热水壶工作时,标有“3000r/kW•h”的电能表在
1min内转了50转,电路的实际电压是多少?
(3)不计热损失,此时烧开一壶水大约需要多少时间?
6、液化气炉是人们目前较普遍地使用的炉具,而电磁炉则是新一代的智能炉具.为了比较它们的耗能费用,小胜进行了调查,得出如下两组数据:
请问:
(1)若小胜家一天所需热量相当于把50kg的水从40℃加热到100℃,则他家一天需消耗多少热量?
[C水=4.2×103J/(kg·℃)]
(2)上述热量若靠电磁炉提供,需耗电多少度?
若靠液化气炉提供,需燃烧多少千克的液化气?
(1kw·h=3.6×106J)
(3)通过计算,你认为使用哪种炉具耗能费用更低?
7、如图所示是小明家的电热水壶及铭牌,他用该电热水壶将1.5L的水从20℃加热到
100℃。
(1)水吸收的热量是多少?
[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(2)若电热水壶正常工作,且产生的热量全部被水吸收,需要加热多长时间?
(3)若电热水壶实际加热时间大于上述计算的加热时间,可能的原因有哪些?
(写出两种)
课后作业:
1、燃气灶是目前许多家庭普遍使用的炉具,而电磁炉则是新一代的智能炉具。
为了比较它们的优劣,小明同学进行了相关调查,得到的有关数据见下表。
燃气灶
电磁炉
热效率
25%
热效率
90%
天然气热值
8.0×107J/m3
额定功率
1000W
天然气价格
2元/m3
市电价格
0.5元/kW·h
如果小明家每天做饭、烧水所需热量为8.0×106J。
(1)若这些热量靠燃气灶提供,需要燃烧多少燃气?
(2)若这些热量靠电磁炉提供,需要消耗多少电能?
(3)你认为这两种炉具各有什么优缺点?
2、电吹风是现代家庭的常用电器。
如图甲所示是电吹风的电路原理图,R是电热丝,M是带动风扇转动的电动机,某电吹风的主要技术参数如图乙所示。
(1)当只闭合S1时,电吹风正常工作1min消耗的电能是多少焦?
(2)当同时闭合S1、S2时,电吹风正常工作。
通过R的电流为多大?
(3)当电吹风正常工作并且吹热风时,1min内电流通过R产生的热量是多少?
3、(2012成都).如图所示为某电热水器的原理示意图,发热体分别由R1和R2组成,通过通、断开关可以使热水器处于“加热”或“保温”状态。
断开S1、闭合S时,电热水器处于状态。
已知该热水器的加热功率为1000W,要把10kg水由18ºC加热到68ºC,加热时间为s。
[c水=4.2×103J/(kg·ºC),发热体放出的热量全部被水吸收]
U
4、(08扬州)如图22是啸宇家新买的一台快速电水壶,这台电水壶的铭牌如下表。
为了测量该电水壶烧水时的实际功率,啸宇用所学知识和爸爸合作进行了如下实验:
关掉家里所有用电器,将该电水壶装满水,接入家庭电路中,测得壶中水从25℃上升到35℃所用的时间是50s,同时观察到家中“220V10A(40A)3200imp/(kw.h)”的电子式电能表耗电指示灯闪烁了80imp。
请根据相关信息解答下列问题。
〔C水=4.2×103J/(kg.℃)〕
1电水壶中水的质量;
2电水壶烧水时的实际功率;
3电水壶加热的效率;
4通过比较实际功率与额定功率大小关系,
简要回答造成这种关系的一种可能原因。
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