内容正文:
3.6 电能(2)
学习目录
目录
模块一 知识网络 1
模块二 知识掌握 2
知识点一、电流的热效应 2
知识点二、焦耳定律、电热器 4
知识点三、电动机 6
【巩固提高】 8
知识重点
模块一 知识网络
模块二 知识掌握
知识点一、电流的热效应
电流通过导体时电能转化成热能的现象叫做电流的热效应。
根据电功率的公式P=UI和U=IR,可得P=I2R,它表示电流通过导体时产生热能的快慢。这个公式表明:
实验:探究电热与哪些因素有关?(如图)
(1)在电流相同的条件下,电能转化成热能的功率与导体的电阻成正比;
(2)在导体电阻相同的条件下,电能转化成热能的功率与电流的平方成正比。
在纯电阻电路中,电能全部转化为热能,由于导体产生的热量Q与电路消耗的电能W相等,因此计算电热的功率可用如下导出公式P=,P=UI,P=。
[例题1] (2022秋•临海市期中)将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一只电饭煲正常工作相同时间,下列说法正确的是( )
A.三个用电器产生的热量一样多
B.电风扇产生的热量最多
C.电视机产生的热量最多
D.三者消耗的电能相等
[例题2] (2022•永嘉县模拟)小乐认为电流通过导体时产生的热量可能与通过导体的电流、导体电阻和通电时间有关。她用如图所示实验装置进行探究,接入的三根电阻丝规格相同(阻值为5Ω);两个相同的空气盒各自连接一个相同的U形管,两U形管装有同种液体并封闭等量的空气,且两U形管内的各液面相平。则该实验( )
A.通电后能观察到管②中的液面比管①中的液面升得更快
B.可探究导体产生的热量与导体电阻的关系
C.无法探究导体产生的热量与通电时间的关系
D.运用了控制变量法和转换法
[例题3] (2021秋•西湖区期末)小金用如图所示电路研究电流产生的热量与哪些因素有关,他将电热丝R1、R2涂上一种红色温变油墨,当温度达到80℃时,该油墨会变成无色,以下选项错误的是( )
A.通电后油墨升温变色是由于电流的热效应
B.R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻
C.若要使变色时间提前,应将滑动变阻器滑片P往右移
D.该实验可研究电流产生的热量与通电时间的关系
[例题4] (2020秋•拱墅区期末)如图,2只相同的烧瓶,瓶塞上各插入1支温度计,瓶内装有电阻丝,电阻丝的阻值分别为R1、R2;在2只烧瓶中装入煤油或水,两电阻丝接入相应电路,无法完成的实验是( )
A.探究Q与I、R、t的关系时,烧瓶中装入等质量的煤油,若R1<R2且串联,探究电热与电阻大小的关系
B.探究Q与I、R、t的关系时,烧瓶中装入等质量的煤油,若R1<R2且并联,探究电热与电流大小的关系
C.烧瓶中分别装入等质量的水和煤油,若R1=R2且串联,比较水和煤油的吸热能力
D.烧瓶中分别装入等质量的水和煤油,若R1=R2且串联,粗略测量煤油的比热容
[例题5] (2022•鄞州区模拟)小宁同学在学习电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关时,设计了如图所示的实验装置,2只平底烧瓶内装有某种液体,瓶塞上各插1根玻璃管,瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙,下列有关该实验的说法正确的是( )
①平底烧瓶内装有某种液体,该液体可以选择食盐溶液
②为了使实验现象更加明显,玻璃管内径可以再小一些
③本实验运用了控制变量法和转换法
④通过此实验研究可以得出导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比
⑤在研究电阻大小因素时,实验装置的电路设计成串联电路只是为了控制电流大小相等
A.②③ B.①⑤ C.②④ D.①④⑤
知识点二、焦耳定律、电热器
(1)电流通过导体时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。公式:Q=I2Rt。
(2)电热器是利用电流的热效应制成的加热设备。发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘材料上做成的。其优点:①清洁卫生,②热效率高,③方便调控,缺点是非加热用电器工作时也产生热量。
(3)常见电热器类型
串联式
高温档P1=
低温档P2=
并联式
高温档P1=
低温档P2=
[例题6] (2022秋•舟山期末)小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关,下列能支持她猜想的现象是( )
A.接线板上接入的用电器越多,导线越容易发热
B.正常工作时,“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮
C.电熨斗工作时发热明显,而与之相连的导线却不怎么热
D.电热水壶加热水时,水沸腾前,加热时间越长,温度越高
[例题7] (2022秋•镇海区期末)小科想要利用风扇、发热电阻等元件,制作一个有低温