我爱孩子 新闻 初升高中物理暑假衔接:焦耳定律(答案)

初升高中物理暑假衔接:焦耳定律(答案)

初中物理暑假收敛:焦耳定律(答案)

焦耳定律

[教学目标]

1。了解电流的热效应;

2。理解焦耳定律,知道电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关;

[教学重点]

1。纯粹抵抗和不纯粹抵抗的区别;

2。电加热和电力的区别。

[教学困难]

1。掌握不纯电阻的能量转换过程。

[入学分数]

1。连接在电路中的两个电器,(C)具有大的电功率

一定消耗了很多电能。通过的电流必须很大

电流必须快速工作。两端的电压必须很大

2。(多选)小华和其他学生在实验室看到了两个形状相同的灯泡,铭牌上的标记如图所示。下面列出了他们在讨论中的一些发言,其中正确的是(ACD )

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A .当两盏灯都正常点亮时,通过它们的电流相等

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B .当两个灯串联到具有适当电压的电源时,只有一个灯能够正常发光

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C .当两个灯并联到一个6V电源时,“6V6W”灯消耗更多的功率

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D .当两个灯与9V电源串联时,“12V12W”灯消耗更多的功率

3。在图中所示的电路中,电源电压保持不变,R为恒定电阻,当开关闭合时,标有“8V 8W”的小灯泡L正常发光;如果恒定电阻R保持不变,用另一个标有“8V 4W”的小灯泡替换L。闭合开关后,小灯泡在运行期间消耗的实际功率(A )

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A .大于4w B .等于4w C .小于4w D .无法确定

4。两个额定电压相同的白炽灯,A灯和B灯,串联后连接到某个电路,A灯比B灯亮。那么下面的说法是正确的(D )

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A .灯A的额定功率和实际功率大于灯b .灯A的额定功率较大,实际功率较小

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c . A灯的额定功率和实际功率小于B. D灯的额定功率小,实际功率大

[教学内容]

点1。电流的热效应

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1..定义:当电流通过导体时,电能转化为内能,这就是电流的热效应。

2。影响电流热效应的因素:当导体通电时,产生的热量与电流、导体电阻和通电时间有关。通电时间越长,电流越大,电阻越大,产生的热量越多。
要点说明:当电流通过导体时,电流的热效应始终存在。这是因为所有导体都有电阻。当导体通电时,由于需要克服导体对电流的阻断作用,它消耗电能,然后电能转化为内能。如果导体的电阻为零,当电流通过导体时,就不需要将电能转换成内能,这样当电能通过导体传输时,就不会因加热而损失。

3。探究影响电流通过导体产生的热量的因素

(1)电流产生的热量与电阻之间的关系

如图18.4-2所示,两个透明容器用相同量的空气体密封,u形管内液位的变化反映了密封空气体的温度变化。两个密封的容器中都有一根电阻丝,右边容器的电阻相对较大。

两个容器中的电阻丝串联在电源的两端,流经两根电阻丝的电流相同。通电一段时间后,比较两个U型管中液位的变化。你看到的现象是什么意思?

实验表明,在相同的电流和相同的通电时间下,电阻越大,电阻产生的热量越多。

(2)电流产生的热量与电流之间的关系

如图18.4-3所示,两个密封容器中的阻力彼此一样大。在一个容器外,一个电阻与这个容器内的电阻并联,因此流过两个容器内电阻的电流是不同的。在通电时间相同的情况下,观察两个U型管中液位的变化。你看到的现象是什么意思?

实验表明,在相同的电阻和相同的通电时间条件下,通过电阻的电流越大,该电阻产生的热量越多。

第2点。焦耳定律

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1..内容:电流通过导体产生的热量与电流的二次幂、电阻和通电时间成正比。这个定律叫做焦耳定律。

2。公式:Q=I2Rt
要点:焦耳定律的另外两个表达式:
1。从公式中我们可以看出,电流通过导体产生的热量受电流的影响最大。
2。用焦耳定律的表达式解决问题时,应根据具体情况进行分析和选择。例如,当几个导体串联时,由于通过导体的电流相等,通电时间相等,表达式分析表明,导体产生的热量与电阻成正比;当几根导线并联时,施加在导线两端的电压相等,通电时间也相等。通过应用表达式分析,导体产生的热量与电阻成反比。
3。几种公式的比较

电力

电力

焦耳定律

适用范围

基本公式

W=UIt

普遍适用

导出公式

纯电阻电路W=Q

4。只有在纯电阻电路中,电功率公式才能用来计算电加热。因为在纯电阻电路中,电流所做的所有功都用来产生热量,这时,电功等于电加热,即w = q。在非纯电阻电路中,电流所做的功只有一部分用来产生热量。例如,当电动机工作时,它既产生热能又产生机械能,而电功等于热能和机械能之和,即W>Q,所以此时不可能用电功公式来计算电加热。

第3点。电加热的使用和预防

1。电加热的用途:电加热常用于日常生产和生活中,如家用热水器、电饭锅等。,所有这些都用电

加热设备被称为电加热器。这些电器的共同特点是利用电流做功,并将电能转化为内能,这样我们就可以获得所需的热量。
有些电器通电时会发热,但它们不能被称为电加热器(如电视和电脑),因为它们不用电加热。
2。电加热的危害:在许多情况下,电流通过导体时产生的热量不是我们所需要的。这时,电能被白白消耗掉,有时会造成事故甚至灾难,所以我们必须想办法防止电加热的产生。要点说明:电加热的危害是为了我们的需要。如果产生的热量是我们所需要的,它将对我们有益,否则它将是有害的。例如,电视工作时产生的热量在正常观看时是有害的,但是当电视长时间不用时,我们可以使用它。
如果电加热器在工作时产生过多的热量,也会带来危害,所以在正常使用电能产生的热量时,要注意安全。

[实践练习]

类型I,基础知识

1。电炉中的电阻丝通电一段时间后会变得很热,但连接电炉的导线不是很热,主要是因为(D )

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A .带电导线的电流小于通过电阻丝的电流

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B .导体与绝缘外皮的绝缘

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C .导线散热比电阻丝快

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D .导线的电阻远小于电阻丝的电阻,导线上产生的热量非常小
:

当导体通过1A电流时,在一定时间内释放的热量为4J。如果流经它的电流增加到2A,同时释放的热量是2。小明使用图中所示的设备。研究了电流通过导体时产生的热量与电阻之间的关系。质量和温度相同的煤油装在两个相同的烧瓶中,一根金属丝浸在煤油中。烧瓶A中的金属丝是电阻相对较小的铜线,而烧瓶B中的电阻丝是电阻相对较大的镍铬合金丝。

(1)通电一段时间后,肖明发现_ _ _ _ _ B _ _ _ _ _烧瓶中的温度计很大,表明在其他条件相同的情况下,导体的电阻为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

(2)本实验采用了科学的变量控制方法:将两根导线串联起来,控制_ _ _ _ _电流和_ _ _ _ _通电时间相同;转换的科学方法也被使用:导体产生的热量被转换成煤油,温度上升。为了确保这种转换的科学性,实验中采取的措施是将烧瓶密封。

(3)肖明想把这个装置变成一个探索物质吸热能力的实验装置,所以他应该把一个烧瓶中的煤油换成同样质量的水,把A烧瓶中的铜线换成与B烧瓶中的镍铬合金丝电阻相同的镍铬合金丝,并把两个烧瓶中的铜线绝缘。

类型2,知识应用

3。电机是一种将电能转化为机械能的机器,但由于线圈内部的电阻,同时一些电能被转化为内能。如果将一个玩具马达连接到6V电源的两端,使其正常转动,则流经马达的电流为0.3A;暂时挡住电机的转轴,使其不能转动,流经电机的电流为3A。该电机线圈的电阻为_ _ _ _ _ _ _ _ω,正常旋转时的效率为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

类推:

[Variant]如果电视机、电熨斗和电风扇上标有“220伏、60瓦”字样,则它们都同时在额定电压下工作,三种电器产生的热量为(B )

电视机最多,电烙铁最多,电风扇最多,多达

4。将额定电压为U的电水壶连接到电压为U的电路上,开水壶的时间为T1;如果在同样的条件下用这个电水壶烧开同样的一壶水需要t2,那么连接电路两端的电压U’就是T2。

类推:

[variant]两根电阻值相同的电阻丝分别串联和并联后连接到同一个电源上,煮同一壶水的时间分别为t1和t2。比较它们的尺寸时,有(b)
a . T2 > t1b . t1 > t2c . t1 = t2d。条件还不够。
[拓展训练]

首先,填写空问题

1。某厂研制了一种高、中、低三档家用电火锅,观察其内部结构,发现它是由两根相同的加热电阻丝组成的。换档就是改变电热丝与电路的连接方式。发现当开关处于中间档位时,加热功率为600瓦,只有一根电阻丝与电路相连。然后,当转换开关处于高速档和低速档位置时,其加热功率分别为__1200瓦和__300瓦。
2。“电蚊香”是利用电流的热效应工作的,发热元件是电阻为1000ω的电阻,在220伏的电路中通电100秒产生的热量为4840焦耳[/小时/]

3。在过去的几年里,广大农村地区的供电线路进行了改革。改革的内容之一是用较粗的导线代替较粗的导线,使导线的电阻变小,导线上电流产生的热量减少。
4。两个相同的烧瓶中装有煤油,每个烧瓶都装有电阻丝。瓶A中的电阻丝比瓶B中的大,两根电阻丝串联产生的热量使瓶A中的煤油温度迅速上升,这说明当电流和通电时间固定时,电阻越大,就会产生电流
5。图为“探索与电流通过导体产生的热量有关的因素”的实验装置。如图所示,将电阻值分别为5ω和10ω的电热丝R1和R2接入电压为3V的电路,电流将通过R2的电热丝产生更多的热量(“R1”或“R2”可选);电10分钟,R2产生240焦耳的热量

[外出检查]

第二,选择题

6。下列电器利用电流的热效应来工作(D )

电风扇电铃洗衣机电热毯

7。在下列哪种情况下,照明电路中白炽灯的灯丝最容易烧坏

打开电源很长一段时间

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C .断电时刻d .灯座短路时

[/h/电炉中的电阻丝通电一段时间后会变得很热,但连接的导线不是很热,主要是(C)

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A .通过导线的电流小于通过电阻丝的电流

b .导体的隔热

电线的电阻比电阻丝的电阻小得多

电线的散热速度比电阻丝快

9。以下关于电加热的说法是正确的:(d)

A .电加热对我们来说总是好的b .电加热对我们来说总是坏的

C .在电视机工作过程中不产生电加热D .冰箱不是由电流热效应原理制成的
[/]那么电流加热功率是(D )
A. B. C.3倍D .倍
11下列说法是正确的:(d)

A .镍铬合金丝的电阻必须高于铜线的电阻。它的加热功率也增加了

C。无论两根电阻丝是如何连接的,在同一时间内电阻总是很大,并且放出更多的热量。如果用电器把所有的电能转换成热量,这是正确的。
使用电加热器A和B在相同条件下同时加热两杯水。如果被甲加热的水比被乙加热的水先沸腾, 然后(D)
A . A的电阻比b的大. A两端的电压比b两端的电压大.

C .流过A的电流比流过b的电流大. A的加热功率比b大.

10 ]
A .加热b的电热毯.引爆炸药的电加热装置
C

iii .实验和计算

14。以下是晓宇在实验室对与电流产生的热量有关的因素进行研究的实验记录。有些地方不完整。请帮助他完成它们。
主题:
研究哪些因素与电流产生的热量有关。
装置和原理:
我们的同学组装了如图所示的实验装置,并在两个相同的烧瓶中装入煤油。电流产生的热量越多,煤油上升的越高。

实验过程:
①打开电路一段时间,比较两个瓶子里哪个煤油升得更高。实验结果是瓶子里的煤油上升得更高。这表明电阻越大,产生的热量越多。
②两个玻璃管中的液柱回落到原来的高度后,调整滑动变阻器增加电流,重复上述实验,通电时间同上。在两个实验中,比较瓶子甲(或瓶子乙)中哪种煤油升得更高。实验结果:在第二个实验中,瓶子里的煤油增加了_ _,高于_ _。这表明电流越大,电流产生的热量越多。

(3)实验表明,通电时间越长,瓶内煤油温度越高,电流产生的热量越多。我们组的学生一起总结和分析实验现象, 并且发现电流产生的热量与诸如_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
等因素有关

15。如图所示,电机m的线圈电阻为0.5ω。当S断开时,电流表读数为0.4A;当开关闭合时,电流表读数为2.4A,并且:

(1)电阻r是多少?

(2)当电机工作5分钟时,电机线圈产生多少热量?

(3)电动机的机械功率是多少?

回答:(1)当S断开时,电路是一个简单的R电路,电流表测量通过R的电流,

可由I=U/R得到,电阻R的电阻值为:R = U/IR = 10v/0.4a = 25ω;

(2)当S闭合时,R与电机M并联,电流表测量主电路的电流,

因为并联电路中的每个分支独立工作,不会相互影响,所以流经R的电流保持不变,

因为并联电路中的主电流等于支路电流之和,所以通过电机的电流为IM = 1-IR = 2.4A-0.4A = 2A,

电机线圈工作5min后产生的热量:q = i2r mt =(2a)2×0.5ω×5×60s = 600j;

(3)电机消耗电能功率:PM=UIM=10V×2A=20W,

发热功率:pr = i2r = (2a) 2× 0.5ω = 2w,电机机械功率:PME-PR = 20W-2W = 18W。

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