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浙教版九年级科学上册教师辅导讲义-电能电热器

学科教师辅导讲义学员编号: 学员姓名: C (电能和电热器) 年 级: 辅导科目: 初三 科学 课 时 数:3 学科教师:授课主题 授课日期及时 段教学内容一、 专题检测1 我们知道,电炉通电后,电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么发热。

其原因是( ) A.导线的电阻小 C.通过导线的电流大 B.电炉丝的电阻小 D.通过电炉丝的电流大2 下列用电器在工作过程中,电能几乎全部转化为内能的是( ) A.电脑 B.电风扇 C.洗衣机 D.电炉3 将 A、B 两个白炽灯接入电路,关于这两只灯泡的发光情况,正确的说法是( ) A、 若 A 灯中的电流比 B 灯大,则 A 灯一定比 B 灯亮 B、若 A 灯两端的电压比 B 灯大,则 A 灯一定比 B 灯亮 C、若电流对 A 灯做的功比 B 灯多,则 A 灯一定比 B 灯亮 D、若 A 灯消耗的电功率比 B 灯大,则 A 灯一定比 B 灯亮 4 电流通过电风扇做功时, 能一定 3.6× 106J 能转化 为能和 能,如果电流做功 3.6× 106J,电风扇获得的机械答案:1.2 A 根据焦耳定律可知 A 正确 2. D 电脑会发热,洗衣机和电风扇有一部分会转化为机械能,电炉的结果就是发热 3. D 灯的亮度根据实际功率判断 4. 电 机械 热 小于二、知识梳理

知识点 1:能量转化用电器通过实现了电能与其他形式的能量间的转化,主要类型:1.电能转化为内能的电器:电炉、电饭煲、电热水 器、电烙铁等;2.电能转化为机械能的电器有:电动抽水机、电风扇、抽油烟机、电动车等。

从能量的转化看,电 流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。

知识点 2:电流的热效应1.定义:电流通过各种导体时,会使导体的温度升高,这种现象叫做电流的热效应 2.电流的热效应的利与弊: 利(优点):无污染、热效率高、方便控制和调节温度 弊(缺点):①在家庭电路中,由于长期的电流热效应,导线外的绝缘层会加速老化,甚至会烧毁绝缘层而引发 火灾;②同时,由于电流的热效应,会影响家电的使用性能和寿命 防止措施:加装散热系统(如散热电扇)或为了更好散热而特别设计的结构(散热窗) 3.电热器: 电热器:用来加热的设备 主要元件是发热体,由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体上制成 下图是常用的电热器:知识点 3:焦耳定律1.定义:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。

(它最先是由 英国科学家焦耳发现的) 2.公式:Q=I2Rt,根据欧姆定律可推导出:Q=I2Rt Q=U2 t /R (注意:仅适应于纯电阻电路)

表明:电流的电功等于通过这段电路两端两端电压与通过这段电路的电流好通电时间的乘积 3.探究过程: 探究电热与哪些因素有关 a、提出问题:电流通过导体产生的热量与哪些因素有关呢? b、作出猜想:可结合生活经验,猜测:电流通过导体产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关。

c、设计实验:注意控制变量法的使用 (1)控制 t、I 相同,研究热效应与电阻的关系 (2)控制 t、R 相同,研究热效应与电流的关系 (3)控制 I、R 相同,研究热效应与时间的关系d、进行实验:略 e、获得结论:当电流和通电时间相等时,电阻越大,电流产生的热量越多; 当电阻和通电时间相等时,电流越大,电流产生的热量就越多; 当电流和电阻相等时,通电的时间越长,电流产生的热量就越多。

4.电热计算的方法 思考:电吹风机和电熨斗通电时都会发热,哪种电器可以认为能将电能全部转化成内能?――电熨斗 ①若电流所做的功全部转化为电热器的内能,即为纯电阻电路,则: W=Q 所以,Q=W=UIt=I2Rt= U2t/R,也可用:Q=W=Pt ②若电流所做的功只有一部分转化为热能,则只可用焦耳定律 Q=I2Rt 来计算电热,用 W=UIt 来计算电功。

5.电热与内能的转化 电热水器利用电能转化为水的内能,要注意的是存在转化效率,就是说并不是所有的电能都转化为水的内能,尤 其是计算时要考虑到这一点,避免计算错误。

三、题型突破题型 1:能量转化题例 1:家用电器中电能的转化,电能分别转化成什么形式的能?

电视机: 电能——光能、声能、内能 电热毯: 电能——内能电热水器:电能——内能 电灯泡:电能——光能、内能变式训练 1:下列各种用电器中,将电能转化为内能的是( ) A、电视机 答案:C B、电烤箱 C、电梯 D、电风扇题型 2:电流热效率例 1:用一个“220V,800W”的电加热器(俗名“热得快”)来加热水. 它是利用电流的 阻率 (大或小),熔点 低 ) (高或低)的合金丝绕在绝缘体上做成的。

来工作的。

它是用电答案:热效率 大变式训练1:下 列 现 象 属 于 利 用 电 流 热 效 应 的 是 ( A. 利 用 排 气 扇 通 风 换 气 B. 夏 天 家 用 电 器 长 时 间 不 使 用 , 要 通 风 驱 潮 C. 电 脑 主 机 上 按 装 小 电 风 扇 D. 电 脑 显 示 器 安 装 散 热 窗 答案:B题型 3:焦耳定律例 1: 如图所示为研究焦 耳 定 律 的实验装置. 在两个相同的烧瓶中装满煤油, 瓶中电阻丝的阻值关系为 R 甲 >R 乙 . 闭 合开关一段时间,观察到甲瓶中煤油的温度高于乙瓶.这表明:在相同时,越大,电流产生的热量越多.利用这 些实验器材,请你再设计一个进一步探究焦 耳 定 律 的实验.你准备探究什么问题? 你将怎样进行探究? 你预期会观察到什么现象? 如果现象如你所设想,能得出什么结论? 答案:①可用来探究电流产生的热量与电流的关系; ②探究方法是:保持电阻和通电时间不变,调整滑动变阻器改变电流大小,看温度计示数大小与电流大小的关系; ③预期观察到的现象:电流越大时煤油温度越高;

④得出的结论是:电阻和通电时间一定时,电流越大,产生热量越多。

变式训练 1:日常生活中发生的火灾事故,大多是短路导致的。

小星同学猜想:通电导体发热多少可能与电流大小 有关。

于是他和同学用完全相同的器材组成两个电路进行探究。

开关同时闭合后,调节滑动变阻器使两电路中电 流不同,甲电路电流大于乙电路电流,如图甲、乙所示,实验中观察到 A 瓶中的煤油液面升得比 B 瓶高,说明了 A 瓶中煤油吸收的热量比 B 瓶____________。

实验表明: ____________________________________________________。

答案:①多;②电阻和通电时间一定时,电流越大,产生热量越多题型 4:焦耳定律公式灵活运用例 1:两根电阻丝的阻值之比为 2:3,通过它们的电流之比为 3:2,则在相等的时间内,两个导体产生的热量之 比为 ( A. 1:1 ) B. 2:3 C. 3:2 D. 9:4答案: C变式训练 1:有两只电阻 R1 与 R2,已知 R1=2R2 第一次把它们串联在 6 伏特的电路中,第二次把它们并联在 6 伏特 的电路上,两次连接中,电阻消耗的总功率之比 P 串∶P 并是 ( A. 9∶2 B. 2∶9 C. 1∶1 D. 4∶5 )答案:D变式训练 2:2 安培的电流通过一电阻器,在一定时间内产生一定的热量,如果电流增加到 4 安培,在相同的时间 内产生的热量是前者的( A. 1/4 倍 答案:C B. 1/2 倍 ) C. 4 倍 D. 2 倍题型 5:电能与内能的转化例 1: 下面是 HG2003 家用蒸汽电熨斗示意图和铭牌。

使用时水箱中的水滴入被加热的底板迅速汽化产生向下的蒸 汽。

(1)某师傅在用此熨斗烫干衣服时,用了 19N 向下的力压熨斗,在此过程中,衣服受到的压强是多大?(g=10 牛/千克) (2)用熨斗汽烫时先预热,使铁制底板的温度从 20℃升高到 220℃,温控开关自动断开。

已知底板的质量为 1kg, 铁的比热为 0.46× 103J/(kg· ℃)问蒸汽电熨斗预热时底板吸收多少热量?

(3)汽烫时,水滴入汽室,由于水升温汽化带走热量。

当底板温度降到 190℃时,温控开关自动闭合,当加热到 220℃时又断开,如此反复。

若蒸汽电熨斗大体按下图所示程序工作,10min 烫一件衣服共消耗多少电能?分析:1.计算衣服受到的压强压强,已知受力面积和压力,利用压强的计算公式 P=F/S 2.计算蒸汽电熨斗预热时底板吸收的热量 Q,已知初温和末温、比热容、底板的质量,用 Q=cm△ t 计算 3.要计算消耗的电能,已知电熨斗的额定功率、通电时间,利用电功的计算公式 W=pt 计算 解: 1) m=1.3kg F=19N S=160cm2=1.6× 10-2m2-2 2电熨斗熨烫衣服的力为 F1 =G+F=mg+F=1.3kg× 10N/kg+19N=32N;则衣服受到的压强 P=F1 /S=32N/1.6× 10 m =2000Pa 2)m1 =1kg,c=0.46× 103 J/(kg•℃) 则 Q 吸 =cm1 (t-t0 )=0.46× 103 J/(kg•℃)× 1kg× (220℃-20℃)=9.2× 104 J. 3)由于 P=1000W,t=600S× 15S/(15+5)S=450S,W=Pt=1000W× 450S=4.5× 105 J 变式训练 1:电热水壶由于使用方便、高效,已成为家庭常用的电器之一。

下面是某电热水壶的铭牌。

要将 lL 20℃ 的水烧开(在标准大气压下),此电热水壶需正常工作 3min 20s 的时间。

则: (1)水吸收的热量是多少? (2)电热水壶消耗多少电能? (3)电热水壶的热效率是多少?题型 6:电热器档位计算题例 1: 生活在高原的人们常用高压锅煮食物, 这是由于高原地区的大气压较低。

以下是电压力锅和它的工作电路图, R1 为工作时的加热电阻,标有额定功率为 800W。

R2 为保温保压电阻,且 R2=2R1,S1 为压力开关,当压强达到设 定值时 S1 会自动断开,S2 为限时开关,可以设定加热时间。

求: (1)正常工作时,R1 阻值多大? (2)若用此电压力锅煮骨头汤,S2 限时 60 分钟。

S1、S2 同时闭合,工作 30 分钟后,S1 达到限压值断开,S1 闭合 至限时结束,此过程中共消耗多少电能?分析:1.根据高压锅的额定功率 P=800W 和额定电压 U=220V,利用 P=U2/R 得 R=U2/P,求出 R

2.根据 R2 =2R1 ,求出 R2 正常工作时的功率 P2 ,再根据电压力锅煮骨头汤,过程中共消耗电能为 W1 +W2 W1 =P1 t1 ,W2 =P2 t2 ,即可求出此过程中共消耗多少电能 解:(1)由公式 P=U2/R 得 R=U2/P1=(220V)2/800W=60.5Ω (2)R2 =2R1 =2× 60.5Ω=121Ω,P2=U2/R=(220V)2/121Ω=400W W1=P1t1=800W× 1800s=1.44× 106J,W2=P2t2=400W× 3600s=1.44× 106J, W=W1+W2=1.44× 106J+1.44× 106J=2.88× 106J 变式训练 1:如图,是一个电热毯电路原理图.是 R0 是电热毯中的电阻丝,R 是与电热毯电阻丝串联的电阻,电 热毯上标有“220V 100W”字样,S 是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关. (1)用学过的公式推理说明开关 S 断开时,电热毯是处于加热状态还是保温状态? (2)若要求在保温时电流通过电阻丝 R0 每分钟有 60J 的电能转化为内能,电阻 R 的阻值应是多大?解:(1)电热毯处于保温状态.如图所示开关 S 断开时,R0 与 R 串联,P=U2/R+R0 S 闭合时,R 被短路,此时 P=U2/R0,所以闭合时功率比断开时大,相同时间内,闭合时产生的热量多,所以 S 断开时,电热毯处于保温状态. (2)根据“220V 100W”可得:R=U2/P=(220V)2/100W=484Ω 因为 R0 每分钟有 60J 的电能转化为内能,根据公式 Q=I2 Rt 得 I2 =Q/Rt=60J/484Ω× 60s I=1/22A 所以 R0 上的电压为 U0 =I•R=1/22A×484Ω=22V 所以 R 上分到的电压为 U1 =220v-22v=198v R 的电阻为 R=198v/1/22A=4356Ω题型 7:电动机问题例 1. 如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械,从能量转化的角度看. 它主要是把电能转化为机械能,还有 一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。

现有一台电动机,当电动机两端加 220V 电压时,通过电动机线圈的电 流为 50A。

问:(1)每分钟该电动机消耗的电能是多少? (2) 已知电流通过导体时产生的热量 Q=I2Rt(其中 I、R 和 t 分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间), 若该电动机线圈的电阻是 0.4Ω,则线圈每分钟产生的热量是多少? (3)这台电动机每分钟所做的机械功是多少?

解:(1)根据公式 W 电=Pt=220V× 50A× 60s=660000J (2)Q=I2 Rt=(50A)2× 0.4Ω× 60s=60000J (3)所以机械功就等于消耗的电能减去产生的热量:W 机=W 电-Q=660000J-60000J=600000J 变式训练 1:一台电风扇,内阻为 20Ω,接上 220V 电压后,消耗功率 66W. (1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少? (2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少?转化为内能的功率是多少?电动机的效率多少? (3)如果接上电源后,电风扇的风叶被卡住,不能转动,这时通过电动机的电流,以及电动机消耗的电功率和发 热功率是多少? 分析(1)根据功率 P=UI 可以求得电动机的电流的大小; (2)由 PQ =I2 r 可以求得转化为内能的功率的大小,再由 P 机 =P-PQ 可以求得转化为机械能的功率; (3)当扇叶被卡住不能转动时,此时可以看做是纯电阻,总的功率即为发热的功率 解:1)由 P=UI 可得电流 I=P/U=66W/220V=0.3A 2)线圈电阻发热功率 PQ =I2 r=1.8w;机械功率 P 机 =P-PQ =64.2W 效率为机械功率与总功率之比为 η =P 机 /P=64.2W/66W× 100%=97.3% 3)当叶片不转动时,作纯电阻来计算,I=U/r=220V/20Ω=11A P=UI=I2 r=2420w 电风扇很容易损坏四、专题过关1 如图是 “探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置,两阻值 分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和初温的煤油中,每一烧瓶里各插入一温度 计。

请回答下列问题: (1)合上开关,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; 。

(2)采用这种连接方式的目的是2 小明和小红想利用如图所示的装置探究“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。

温度计显示煤油的温度。

(1)这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该 。

(2)小红问小明“水比较容易获得,干嘛不用水代替煤油”。

对于这个问题,小明与 他的同学给出了下列四种答案,你认为合理的是( A.因为煤油有颜色便于观察 B.因为煤油有比较大的热值 C.因为煤油有比较小的密度 D.因为煤油有比较小的比热容 (3)实验中,小明和小红发现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。

3 某电动机上标有“220V,2A”它的线圈电阻为5 Ω,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,则得到多少的机械能?4 随着生活水平的提高, 家用电器在日常生活中已不可缺少。

小明家所有家用电器正常工作时的总功率为 2200 瓦。

其中电热水壶的铭牌如下表所示,某一天在家里用电热水壶烧开水,电热水壶能正常工作。

已知电热水壶的阻值 不变。

求: 电热水壶的铭牌 额定电压 频率 额定功率 容积 220 伏 50 赫兹 880 瓦 2升① 小明家所用熔断器的额定电流应等于或稍大于多少安? ② 这个电热水壶正常工作时的电阻为多少欧? ③ 这个电热水壶正常工作 600 秒所消耗的电能为多少焦? ④ 若电热水壶实际工作电压为 110 伏,电热水壶的实际功率为多大?5 一台直流电动机的额定电压为 U=110V,电枢的电阻 R=0.5Ω,当它正常工作时通过的电流 I=20A,若电动机 正常运转时间 t=1 分钟。

求: ⑴电流所做的功; ⑵电枢上产生的热量; ⑶电动机输出的机械能。

答案:1(1)温度计的示数变化 (2)控制电流相同 3 解:消耗的电能为:W 总=UIt=220V× 2A× 60S=26400J 线圈中产生的热量为:Q=I2Rt=(2A)2×5 Ω×60S=120J2 相等、D、大得到的机械能为:W 机=W 总-Q=26400J-120J=25200J 4 解:①根据 P=UI 得,I 总= P 总/ U=2200 瓦/220 伏=10 安。

熔断器的额定电流等于或稍大于 10 安。

②已知电热

水壶的额定功率 P 额=880 瓦,根据 P 实=U 实 2/R=得,R 壶= U 实 2/P 实=(220 伏)2/880 瓦=55 欧。

③根据 P= W/t 知,W 壶=P 壶 t=880 瓦× 600s = 5 . 2 8 × 105 焦 ④根据 P 实=U 实 2/R=(110 伏)2/55 欧=220 瓦。

点评:解答此类题关键是正确选择和灵活运用 P=UI、P=U2/R 和 P=I2R 等公式。

5 解:1.32× 105J 1.2× 104J 1.2× 105J五、课后作业1、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 C.甲、乙两导体升高的温度相同B.乙导体的温度升高得多 D.条件不足,无法判断2、在家庭电路中,导线相互连接处往往比别处更容易发热,甚至引起火灾。

原因是连接处 A.电流比别处小,产生的热量多 C.电阻比别处小,产生的热量多 B.电流比别处大,产生的热量多 D.电阻比别处大,产生的热量多 )3、在某段电路中,其两端电压为 U,通过的电流为 I,通电时间为 t,那么关于电功和电热的关系错误的是( A、在任何电路中,电功 IUt 等于电热 I2Rt B、在任何电路中,电功为 IUt,电热为 I2Rt C、在纯电阻电路中,IUt=I2Rt D、在非纯电阻电路中,IUt>I2Rt4、将一根电阻丝接在某恒定电压的电源两端,电流做功的功率为 P。

若将金属丝均匀的拉长为原来的两倍后再接 入原来的电路中,则它的功率为:( A、4P B、0.25P C、16P ) D、0.125P )5、为了使电炉消耗的功率减小到原来的一半,可行的办法是( A、使通过它的电流减半 C、使电炉的电阻减半 B、使两端的电压减半D、使它两端的电压和电阻均减半 )6、有一只灯泡的灯丝断了,通过转动灯泡把灯丝接通,再接入电源后,所发生的现象及其原因是( A、灯丝电阻变小,通过它的电流变大,根据 P=I2R,电灯变亮 B、灯丝电阻变大,通过它的电流变小,根据 P=I2R,电灯变暗 C、灯丝电阻变小,它两端的电压不变,根据 P=U2/R,电灯变亮

D、灯丝电阻变大,它两端的电压不变,根据 P= U2/R,电灯变暗 7、在电阻器上除了标明电阻值,还标明额定功率,这是它工作时允许消耗的最大功率,超过这个功率,电阻器就 会烧坏,现有一个“100  4W”的电阻器,允许加在这个电阻器上的最大电压为 U= 最大电流为 I= A。

当电阻器两端的电压为 16V 时,它消耗的功率为 P= W。

W, V。

允许通过这个电阻器的8、 有一电风扇标有“220V 55W”, 若电风扇的电动机线圈电阻为 8  , 当它正常工作时, 电源供给的电功率是 转化为风的电功率是 W,电动机的发热功率是 W。

9、一个标有“110V、10W”的灯泡,求: ⑴它的电阻; ⑵正常工作时的电流;⑶如果接在 100V 的电路中实际功率多大? ⑷接在 220V 电压的电路中,它的实际功率多大?会发生什么现象?10、如下图所示,标有“6V、3W”字样的小灯泡与最大阻值为 10Ω 的滑动变阻器串联在电路中。

当变阻器连入电路 中的电阻为 6Ω 时灯正常发光。

(不考虑灯泡电阻受温度影响,电源电压不变)求: (1)灯泡电阻、电源电压; (2)灯泡正常发光 1min,变阻器产生的热量。

答案:1、B 因为甲的电阻比乙的小 2、D 根据公式,因为串联,电流一样,电阻大的产生的热量比较大 3、A 只有在纯电路中才符合 4、B 拉长电阻变为两倍,变细电阻又变大两倍,总共变大四倍,功率就是原先功 率的四分之一 5、D 9、1210Ω 10、 0.09A 6、C 7、20 0.2 2.56 8、55 54.5 0.5 8.3W 40W 灯丝立即烧断

六、专题总结建议:要掌握好这部分的知识,一、要牢记焦耳定律定义和公式;二、要理解焦耳定律的探究过程; 三、要理解电热与内能的转化;四、要熟练掌握电动机问题。