第25讲 电热器 期末复习专项提升课件-2024-2025学年九年级浙教版科学上册

第25讲 电热器 1 1.电流的热效应、影响电流热效应的因素，焦耳定律的内容及应用。 2.家用电器的能耗问题。 3.非纯电阻电路的计算。 第25讲 电热器 2 一、电流的热效应 电流通过导体时，会使导体的温度升高的现象叫电流的热效应。 二、焦耳定律 1.焦耳定律：电流通过各种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。公式： 。 第25讲 电热器 3 2.电热与电功的关系。 电功 焦耳定律 适用范围 基本公式 普遍适用 推导公式 纯电阻电路 第25讲 电热器 4 三、电热器 1.电热器指利用电能来加热的设备。判断电热器高温挡和低温挡的依据是电热器的功率。当电源电压一定时，串联的电阻越多，总电阻越大，总功率越小，温度挡位越低。当电源电压一定时，并联电路中并联的电阻越多，总电阻越小，总功率越大，温度挡位越高。 第25讲 电热器 5 2.非纯电阻用电器：电动机、电吹风、蓄电池等，其使用目的并不 是产生热量。电流做功时只有少部分电能转化为内能，其余大部分电能 转化为其他形式的能（如机械能、化学能等），这时显然有 。此 时， 只能用来计算总功，产生的内能用焦耳定律计算，也就 是 ，产生的其他形式的能在数值上等于总功减去电热。 难点解析：纯电阻电路是将电能全部转化为内能的电路；非纯电阻电路是将电能部分转化为内能，部分转化为其他形式的能的电路。 第25讲 电热器 6 知识点一：电热器与焦耳定律 &1& 【台州】某兴趣小组在研究“电 阻丝产生的热量与电阻、电流及通 电时间的定量关系”时，制作了如图 甲所示的实验装置：有机玻璃盒内 装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。 第25讲 电热器 7 （1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中______的散失。 热量 &2& 优质保温材料可以保温也可以隔热。 &3& 采用优质保温材料的目的是减少实验过程中热量的散失。 第25讲 电热器 8 （2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝 ，记录水温 变化 和通电时间 的数据，整理部分数据并绘制图像，如图乙所示。 根据上述实验，可以得出结论：__________________________________ ________________________________。 当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比 水吸热的多少通过水升温的多少来反映，由 分 析得出结论。 第25讲 电热器 9 &5& 水的质量相同，水温变化 与吸热的多少成正比，水温变化 越大，电阻丝放出的热量越多，即当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。 第25讲 电热器 10 （3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，整理相关数据，如下表所示。 电流 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 升高的温度 0.4 0.9 2.5 3.6 请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。 根据 和 ，再结合表中数据进行分 析即可。 [答案] 1.6 第25讲 电热器 11 &7& 不计热量损失， ， 。 第25讲 电热器 12 &8& 本题考查控制变量法、转换法的应用以及比较吸热能力的方法、焦耳定律、热量的计算、数据分析，涉及的知识点较多，综合性强。 【镇江】如图所示为某小组设计的多挡位电热 器电路， 不变， 为电阻丝且 ，电热器的 功率最大时，开关的状态为 ( ) A A. 闭合， 接 B. 闭合， 接 C. 断开， 接 D. 断开， 接 第25讲 电热器 13 知识点二：电热的计算 【金华】如图甲所示为市面上的某款电热毛巾架，它的额定电压为 ，简化的工作电路如图乙所示，该毛巾架通过智能系统实现加热 挡、保温挡自动切换。如图丙所示为该毛巾架在正常工作 内功 率的变化情况。 第25讲 电热器 14 （1）加热状态下，毛巾架正常工作时的电流为多大？ 已知额定电压和额定功率，由 的变形公式可求出 正常工作时的电流。 加热状态下，毛巾架正常工作时的电流 。 第25讲 电热器 15 （2）分析计算图乙所示的电路中定值电阻 的阻值各为多少欧。 当开关S、 闭合时，毛巾架处于加热状态，根据 求出 的阻值；当开关S闭合、 断开时， 与 串联， 毛巾架处于保温状态，根据 求出电路的总电阻，进一步可求出 的阻值。 第25讲 电热器 16 由图乙所示电路图可知，当开关 闭合时，毛巾 架处于加热挡，由 可得 ；当 开关S闭合、 断开时， 与 串联，毛巾架处于保温挡，此时电路 的总电阻 ； 。 第25讲 电热器 17 （3）毛巾架正常工作 总共消耗多少电能？ 根据 求出毛巾架正常工作 消耗的电能。 由 可得，毛巾架正常工作 消耗的电能 。 &14& 本题考查电功率公式的应用，能否从图像中获取有用信息是解题的关键。 第25讲 电热器 18 &15& 某兴趣小组想要利用风扇、发热电阻等元件制作一个有低温挡和高温挡的暖风机，他们设计了发热部分的两种电路图，如图所示。 （1）图甲中，当开关S闭合、 断开时， 和 的连接方式为_____， 此时暖风机处于 ______挡工作状态。 串联 低温 第25讲 电热器 19 [解析] 题图甲中，当开关S、 均闭合时，电路为 的简单电路，电 路的总功率 ；当开关S闭合、 断开时， 与 串联，由 串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知，电路的总功率 ， 因为 ，所以当开关S、 均闭合时，电热器处 于高温挡；当开关S闭合、 断开时，电热器处于低温挡。 第25讲 电热器 20 （2）若选用如图乙所示的电路图，电源电压为 ，想要实现发热电 阻 的电功率为 ，则选用的 的阻值应为多少？ [答案] 。 （3）按如图乙所示的电路图制作的暖风机处于高温挡时的功率为 ，在高温挡工作 ，暖风机所消耗的电能是多少？ [答案] 暖风机所消耗的电能 。 第25讲 电热器 21 知识点三：电动机的相关计算 如图所示，电动机的线圈电阻为 ，其转轴上 所绕的细绳悬挂着一个质量为 的重物，细绳足够 长。当S闭合时，标有“ ”字样的灯L恰好能正 常工作；电动机使重物匀速上升时，电流表的读数为 取 。请计算： 第25讲 电热器 22 （1）通过灯L的电流有多大？ 由于灯L正常工作，根据灯L的额定电压和额定功率，利 用 即可求出通过灯L的电流。 由于灯L恰好能正常工作，所以电源电压 ； 由 可得通过灯L的电流 。 第25讲 电热器 23 （2）重物被匀速提升时，电动机输出的机械功率有多大？ 由图可知灯L与电动机并联，电流表测总电流，根据 ，它们的差即为电动机输出的机械功率。 由图可知，电动机的电流 ； 电动机的总功率 ； 电动机线圈的发热功率 ； 电动机输出的机械功率 。 第25讲 电热器 24 （3）重物被匀速提升时的速度有多大？ 由 即可求出重物匀速上升的速度。 重物被匀速提升，则由 得重物匀 速上升的速度 。 电动机不是纯电阻电路，不能用 来计算，应根据 来求解。 第25讲 电热器 25 小乐用如图甲所示的直 流电动机来提升重为 的重物， 电源电压恒定不变，闭合开关S后， 在滑动变阻器 的滑片从一端滑到 另一端的过程中，电压表和电流表的变化情况如图乙所示。已知电流表 示数在 以下时，电动机没有发生转动，当电流表示数为 时， 重物以某一速度匀速上升，不计各种摩擦。求： 第25讲 电热器 26 （1）电动机的电阻。 [答案] 当电流在 以下时，电动机没有发生转动，此时电动机是纯电阻电路；由题图乙知，当 时，电压为 。根据 可得，电动机的电阻 。 第25讲 电热器 27 （2）电流为 时重物上升的速度。 [答案] 当电流为 时，重物以某一速度匀速上升，由题图乙可知， 当 时， ，则电动机的输入功率 ，电动机的发热功率 ；电动机的输出功率(机械功率) ；根据 得，当电流为 时，重物上升的速度 。 第25讲 电热器 28 &24& 【台州】电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成，分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成（如图甲所示），电热水壶内部的简化电路如图乙所示。 第25讲 电热器 29 （1）为防止触电，供电插座的外壳材料应是________（填“绝缘体”或 “导体”）。 绝缘体 &25& 根据导体和绝缘体的区别进行分析。 &26& 为防止触电，供电插座的外壳材料应不容易导电，是绝缘体。故答案为：绝缘体。 第25讲 电热器 30 （2）电热水壶的额定电压为 ，额定功率为 。 ①电阻 的阻值是多少？ 由 可得，电阻 。 ②正常工作时，烧开一壶水需要 ，消耗多少电能？ 由 可得，烧开一壶水消耗的电能 。 分别根据 、 求出相关物理量。 第25讲 电热器 31 （3）为满足人们随时取用热水的需求，电热水壶需设置保温功能。现 有一个温控开关（一定温度时，可以自动断开或闭合；元件符号为 “ ”），一个阻值远大于 的定值电阻 元件符号为“ ”)。 要求利用提供的器材，对原电热水壶的简化电路进行改进，实现既可加 热又能保温的功能，且加热功率保持不变。请画出电路图，并说明保温 的工作原理。 第25讲 电热器 32 &30& 由题意可知，电热水壶改进后加热功率保持不变，即电路仍为 的简单电路，保温时 与 串联，且保温和加热是通过温控开关来实现的，据此画出改进后的电路图；然后对开关闭合、断开进行分析得出保温的工作原理。 第25讲 电热器 33 由题意可知，电热水壶改进后加热功率保持不变， 即电路仍为 的简单电路，保温时 与 串联，且保温和加热是通 过温控开关来实现的，改进的电路如图所示。 第25讲 电热器 34 保温的工作原理：开关S和温控开关均闭合时，电路为 的简单电路， 电路的总电阻最小，由 可知，电源的电压一定时，电路的 总功率最大，电热水壶处于加热状态，当电热水壶内的水烧开后，温控 开关断开，此时电路中 与 串联，电路的总电阻最大，总功率最小， 电热水壶处于保温状态。 &32& 本题考查电功率和电功的公式以及电热器加热和保温电路图的设计。 第25讲 电热器 35 1.将规格都是“ ”的一台电扇、一台电视机和一把电烙铁 分别接入同一家庭电路中，通电时间相同，下列说法中正确的是 ( ) C A.三个用电器产生的热量相同 B.电扇产生的热量最多 C.电烙铁产生的热量最多 D.电视机产生的热量最多 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 36 2.下列连接方法中，闭合开关后，在相同时间内虚线框里的电阻丝产生 的总热量最少的是 ( ) C A.&33& B.&34& C.&35& D.&36& 3.一台电动机正常工作时，加在线圈两端的电压为 ，流过线圈的 电流是 ，线圈的电阻是 。这台电动机正常运转 产生的热 量是 ( ) C A. B. C. D. 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 37 4.【临沂】一个标有“ ”的电热器，当通过它的电流为 时，它的实际功率为 ( ) B A. B. C. D. 5.【梧州】下列实例中属于防止电流热效应产生危害的是( ) B A.家里使用电热水壶烧水 B.利用电视机后盖的小孔散热 C.家里使用电饭锅煮饭 D.妈妈使用电熨斗熨衣服 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 38 6.【宁波】盛夏，室外温度达 ，小宁将客厅空调的设定温度设置 为 ，发现空调正常工作时的工作周期：工作 后会停止工 作， 后再重新工作 周而复始。从该空调铭牌上获悉，空调的 制冷额定功率为 。 （1）空调正常工作时，一个工作周期内消耗的电能为__________J。 <m></m> （2）为了节能减排，小宁家换上了隔热保温性能更好的门窗。在工作 电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下，空调新的一 个工作周期内，工作时间会______(填“大于”“等于”或“小于” 。 小于 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 39 7.【杭州】密闭的房间里有一台规格为“ ”的取暖器，闭合 开关使其正常工作 。 （1）该取暖器消耗的电能为多少焦耳？ [答案] 取暖器消耗的电能 。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 40 （2）若房间里空气的质量为 ，取暖器放出热量的 被空气吸 收，则房间里空气的温度升高了多少摄氏度？ 空气的比热容为 [答案] 取暖器放出热量的 被空气吸收，即 ；根 据 得， 。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 41 8.某型号电饭煲有加热和保温功能，如 图甲所示为其内部电路原理图，如图 乙所示为该电饭煲工作时电功率与时 间的关系图像。下列关于电饭煲工作 时的说法中正确的是 ( ) 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 42 A.开关S接触点2时，电饭煲处于加热状态 B.加热状态下，电饭煲工作 消耗的电能是 C.电饭煲处于加热状态时的功率是 D.保温状态下电饭煲工作 消耗 的电能 [解析] 开关S接触点1时，电路为电阻 的简单电路，开关S接触点2时， 两电阻串联接入电路，由于串联电路的总电阻等于各分电阻之和，串联 电路的总电阻大于任何一个分电阻，由 可知，开关S接触点1时， √ 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 43 电路的电功率较大，电饭煲处于加热状态；开关S接触点2时，电路的 电功率较小，电饭煲处于保温状态；由题图乙可知，电饭煲处于保温状 态时的功率是 ，保温状态下电饭煲工作 消耗的电能 ；从题图乙可知，电饭煲处 于加热状态时的功率是 ，加热状态下，电饭煲工作 消耗 的电能 。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9.某一用直流电动机提升重物的装置如图所示，重 物的质量为 ，电源电压为 ，不计电源 电阻及各处摩擦。当电动机转动，使物体以 D A. B. C. D. 的速度匀速上升时，电路中的电流大小为 ，则电动机线圈 的电阻大小为 取 ( ) 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 45 [解析] 电动机对物体做功的电功率 ， 电路的总功率 ，电动机线圈电阻的发 热功率 ，所以电动机线圈的 电阻 。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 46 10.如图所示，有两只相同的烧瓶，瓶塞上各插入一支温度计，瓶内装 有电阻丝，电阻丝的阻值分别为 ；在两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 ( ) B A.探究 与 的关系时，烧瓶中装入等质量的煤油， 若 且串联，则可探究电热与电阻大小的关系 B.探究 与 的关系时，烧瓶中装入等质量的煤油， 若 且并联，则可探究电热与电流大小的关系 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 47 C.烧瓶中分别装入等质量的水和煤油，若 且串联，则可比较水 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 且串联，则可粗略测 量煤油的比热容 [解析] 要探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系，应控制电 阻相同、通电时间相同、液体种类和质量相同，而电流的大小不同， 若 且并联，则不能探究电热与电流大小的关系。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 48 11.【台州】某电热砂锅的简化电路 如图甲所示， 为发热电阻， S为旋转型开关， 为触 点，通过旋转开关S可实现“关”“低 挡”“高挡”之间的转换，工作时先用高挡加热锅内汤料到沸腾，再用低挡持续加热食物，使食物“汤浓味鲜”。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 49 （1）高挡加热时，开关S应旋至触点______（填“ ”“ ”或“ ”）位置。 <m></m> [解析] 由题图甲知，开关S接“ 、 ”时电路断路；接“ 、 ”时两电 阻串联，接“ 、 ”时只有 接入电路， 被短路，电源电压一定， 由 可知，接“ 、 ”时电阻最大，为低挡，接“ 、 ”时电阻最 小，为高挡。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 50 （2）某次烹饪一共用时 ，电功率与加热时间的关系如图乙所示， 则本次烹饪共消耗多少电能？ [答案] 某次烹饪一共用时 ，电功率与加热时间的关系如题图乙所示， 高温挡工作 ，低温挡工作 ，本次烹饪共消耗的电 能 。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 51 （3）发热电阻 和 的阻值分别为多少？ [答案] 高挡加热时， ；低挡加热时， ；则 。 （4）生活中，有时也会选择电压力锅烹饪，因为电压力锅煮熟相同质量的同种食物，通常比电热砂锅更省电。请从能量利用率的角度，结合所学知识对电压力锅能省电作出简要的解释。 [答案] 电压力锅锅内气压大，所以水的沸点高，食物在高温下容易熟，可以减少用电时间。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 52 12.在某电压下用两个不同的电热丝烧开水，不计热量损失，单独用第 一个电热丝烧，用时 ，单独用第二个电热丝烧同样的水，用时 。 如果把两电热丝并联使用，接在相同电压下一起烧同样的水，那么所用 的时间为 ( ) A A. B. C. D. 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 53 [解析] 不计热量损失，单独用第一个电热丝把水烧开需要的热量 ，单独用第二个电热丝烧同样的水，需要的热量 ，所以 。把两电热丝 并联使用，接在相同电压下一起烧同样的水，设所用时间为 ，则需要 的热量 ，且 ，即 ，所以 ，将 代入上式中得， 。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 54 13.【重庆市校级自主招生】如图所示为一个电热器的工作原理图，电 热器内有两段电热丝， 。旋转开关内有一块绝 缘圆盘，在圆盘的边缘依次有⓪、①、② 共10个金属触点；开关旋 钮可以绕中心轴转动，旋钮的两端各有一个金属滑片，可以将相邻的触 点连通。如旋钮上的箭头指向D时，金属滑片将②、③触点接通，同时 另一端将⑦、⑧触点接通。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 55 用这个旋转开关可以实现电热器有多挡位工作的要求。将此电热器接入家庭电路中，请分别指出每个挡位旋转开关箭头指向的位置，并计算出该挡位电热器正常工作时的功率。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 56 [答案] 有五个挡位，A挡：当旋钮上的箭头指向图中位置A或 时；B 挡：当旋钮上的箭头指向图中位置B或 时；C挡：当旋钮上的箭头指 向图中位置C或 时；D挡：当旋钮上的箭头指向图中位置D或 时； 挡：当旋钮上的箭头指向图中位置 或 时。A挡： 、 并联接入 电路，电路的总电阻最小，为最大功率挡； 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 57 ；B挡：只有 接入电路， 为较大功率挡， ；C挡： 、 串联连 入电路，电路的总电阻最大，为最小功率挡，电路的总电阻 ； D挡：只有 接入电路，为较小功率挡， ； 挡：空挡，接此挡时功率为零。 第25讲 电热器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 58 $$