课时15.3 电热器 电流的热效应（2） 焦耳定律的应用--2020-2021学年九年级物理下册同步课堂帮帮帮（苏科版）

第十五章 电功和电热 课时 15.3 电热器 电流的热效应（2） 课时2 焦耳定律的应用 1. 焦耳定律在串并联电路中的应用。 2. 会分析电热器多挡问题。 考点 电流的热效应 电热的利用和防止 例1 如图所示为小明设计的电烙铁工作电路，电烙铁可处于正常工作和预热两种状态，电烙铁上标有“220 V　40 W”的字样，R0为定值电阻。   (1)电烙铁是利用电流的　　　    效应工作的。 (2)电烙铁正常工作时功率为40 W，暂时不用时的预热功率为10 W，则R0的阻值为　　　    Ω。(设电烙铁的电阻不随温度的变化而变化) (3)生活中使用的电烙铁，其烙铁头是一种合金。所谓合金就是不同金属(也包括一些非金属)在熔化过程中形成的一种融合物或冷却后的固态。下表列出了几种金属的熔点和沸点(在标准大气压下)，其中难以与表中其他金属形成合金的是　　　    。 【答案】(1)热　(2)1 210　(3)锌； 【解析】（1）电烙铁在工作时，主要将电能转化为内能，产生热量，故是利用了电流的热效应； （2）由电路图可知，开关S接2时，电路为电烙铁的简单电路， 由P= U2 /R 可得，电烙铁的电阻： R= U2 / P = (220V)2 /40W =1210Ω， 开关S接1时，电烙铁和R0串联， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，由P=I2R可得，电路中的电流： I= ⎷(PR′ / R) = ⎷(10W /1210Ω) = 1/11 A， 由I= U / R 可得，电路中的总电阻： R总= U/ I = 220V / (1/11 A) =2420Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，R0的阻值： R0=R总-R=2420Ω-1210Ω=1210Ω； （3）合金是不同种金属在熔化状态下形成的一种熔合物，即两种金属都成为液态时进行混合； 由于金属锌的沸点低，小于其它金属的熔点，因此锌和其它金属无法完成液态时混合； 变式1 如图甲是一种家用电暖器，图乙是其简化的电路图，已知R1<R2，电暖器的部分参数如表中所示。闭合开关S，要让电暖器处于第二挡工作，则应再将开关　　　    闭合;若电暖器在第二挡正常工作10 min，则产生的热量是　　　    J。 【答案】S1　6.9×105； 【解析】由题可知，R1＜R2； 闭合开关S、S2时，R2单独接入电路，电路中电阻最大，根据P= U2 / R 可知，功率最小，电暖器处于第一档； 闭合开关S、S1时，R1单独接入电路，电路电阻较大，根据P= U2 /R 可知，功率较大，电暖器处于第二档； 闭合开关S、S1、S2时，R1、R2并联，电路中电阻最小，根据P= U2 / R 可知，功率最大，电暖器处于第三档； 工作时间t=10min=600s， 电暖器在第二档正常工作10min产生的热量： Q=W=P2t=1150W×600s=6.9×105J； 变式2 在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换。饮水机工作时功率与时间的关系图像如图乙所示。求: (1)30 min内电路消耗的总电能。 (2)饮水机工作时，通过电阻R1的电流。 (3)电阻R2的阻值。 【答案】(1)6.6×105 J　(2)1 A　(3)110 Ω； 【解析】由图乙知，高档功率P高=660W=0.66kW，t1=10min= 1 / 6 h； 低档功率P低=220W=0.22kW，t2=20min= 20 / 60 h= 1 / 3 h； 30min内电路消耗的总电能： W=W1+W2=P高t1+P低t2 =0.66kW× 1/6 h+0.22kW× 1/3 h = 11/60 kW•h= 11/60 ×3.6×106J =6.6×105J； （2）由图甲可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中电阻较小，由P= U2 / R 可知，电功率较大，为“高档”； 当S1闭合、S2断开时，电路中只有R1，电路中电阻较大，由P= U2 / R 可知，电功率较小，为“低档”； 由P=UI可得通过R1的电流： I1= P低 / U = 220W / 220V =1A； （3）从“低档”到“高档”，只是并联了R2，电源电压不变，R1的功率不变，则R2的功率： P2=P高-P低=660W-220W=440W， 由P= U2 / R 可得： R2= U2 /P2 = (220V)2 /440W =110Ω。 一、单选题 1．一个家用电熨斗的正常工作电流是1.5A，正常工作时，每分钟电熨斗产生的电热为 （　 　） A．90J B．1.5J C．19800J D．330J 2．如图所示是电阻甲和乙的U-I图象，下列说法正确的