第三节 焦耳定律(导学案)物理沪科版2024九年级全一册
2025-11-24
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理沪科版九年级全一册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 第三节 焦耳定律 |
| 类型 | 学案-导学案 |
| 知识点 | 焦耳定律 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 24.44 MB |
| 发布时间 | 2025-11-24 |
| 更新时间 | 2025-11-19 |
| 作者 | 三体人的物理工作室 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2025-10-22 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/54495534.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
第三节 焦耳定律 (导学案)
【学习目标】
明确电流的热效应概念:知道电流通过导体时电能转化为内能的现象,能列举电熨斗、电炉等利用热效应的实例,以及电视机、电脑等需防止热效应危害的场景。
掌握焦耳定律的核心内容:理解电流产生的热量与电流的二次方成正比、与电阻成正比、与通电时间成正比,能准确运用公式进行定量计算,明确各物理量单位。
区分电功与电热的关系:知道纯电阻电路中(如电炉)电热等于电功,非纯电阻电路中电热小于电功,避免公式滥用。
【学习重点】
电流热效应的概念,焦耳定律的内容、公式及单位。
“探究电热与电阻、电流、通电时间关系” 的实验设计与分析(控制变量法、转换法的应用)。
焦耳定律在电热利用与防止中的实际应用。
【学习难点】
理解 “Q 与 I^2 成正比” 的定量关系,区分电功与电热的差异。
设计 “探究电热与电流关系” 的实验电路,分析实验数据得出科学结论。
运用焦耳定律解释生活中复杂的电热现象(如电路火灾成因)。
【自主预习】
1、电流的热效应
电能转化为内能的现象叫做电流的 ,这是普遍存在的电学现象;用电器工作时都要消耗电能,都会发热,在这个过程中, 转化为 。
2、探究电流产生的热量与哪些因素有关
从实验可以发现,电流产生的热量跟 、 以及 有关。
当电流和电阻一定时, ,产生的热量 。
当电阻和通电时间一定时, ,产生的热量 。
当电流和通电时间一定时, ,产生的热量 。
2、焦耳定律
内容:
电流通过导体产生的热量跟 成正比,跟导体的 成正比,跟 成正比。
公式:
推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量,
即 Q = W
因为电功
根据欧姆定律 U = IR
所以
【课堂探究】
一、电流的热效应
场景
能量转化
属于 “利用” 还是 “防止” 热效应
原理 / 措施
电熨斗熨衣服
利用
发热体用电阻大、熔点高的合金丝,确保电能高效转化为内能
电脑工作时发热
防止
安装散热风扇、散热片,及时导出多余热量,避免芯片损坏
电炉烧水煮饭
利用
电炉丝电阻大,通电后快速发热,加热水或食物
电视机长时间工作后外壳发热
防止
外壳设计散热孔,通过空气流动带走热量
电能转化为内能的现象叫做 ,这是普遍存在的电学现象;用电器工作时都要消耗电能,都会发热,在这个过程中,电能转化为内能。
【例1】超导材料具有零电阻、抗磁性等特殊的物理性质,应用领域非常广泛。常温下的超导体,最适合制作( )
A.高压输电线 B.电饭锅 C.电熨斗 D.电热水壶
【例2】下列各用电器均标有“220V 60W”字样,利用电流热效应工作的是( )
A.电视机 B.电风扇 C.电热毯 D.电灯
【例3】电热过多会 用电器,产生很多安全隐患。电视机的后盖有 ,就是为了通风散热,使用时一定要把防尘布罩拿开。电脑里安装了 进行散热。
【例4】在生活和生产中有时要用到电热。家里的电熨斗、电饭锅、电热水器等都是 电热的电器。
【例5】手工技艺“葫芦烙画”从民间进入课堂,传承了非物质文化遗产。小红同学用电烙铁在葫芦上烙画的情景如图所示。电烙铁温度升高,利用了电流的 效应,将电能转化为 能。
二、探究电流产生的热量与哪些因素有关
【提出问题】电流通过电热器产生的热量与哪些因素有关?
【进行猜想】
(1)电热器只有通电才会发热,它们产生的热量是否与电流有关?
(2)电炉丝和导线通过电流相同,为什么电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热?它们产生的热量是否与电阻有关?
(3)给水加热时,通电时间越长,水的温度越高,电流通过电热器产生的热量是否与时间有关?
【设计实验】
如图所示,是一个密封有空气和电阻丝并插有温度计的容器,通电时电阻丝产生的热量被空气吸收,空气的温度就会升高。因此,我们可以通过 来比较电阻丝产生热量的多少。
【进行实验】
(1)闭合开关,若仅改变给电阻丝加热的时间,观察温度计示数的变化,能得出什么结论?
实验现象:通电时间越长,温度计的示数变化越大。
实验结论:
(2)若仅调节滑动变阻器,改变通过电阻丝的电流,观察温度计示数的变化,能得出什么结论?
实验现象:时间一定时,电流较大时温度计的示数变化大。
实验结论:
(3)将两段不同阻值的电阻丝R1和R2( R1>R2 )分别密封在装有等质量空气的2个容器中个容器中,两支相同的温度计分别穿过瓶口插入容器中。请你依据电路图,将两个容器与其他器材串联起来。
闭合开关,观察两支温度计示数的变化,能得出什么结论?
实验现象:
阻值较大的电阻R1对应的温度计的示数变化大。
实验结论:
【实验结论】
从实验可以发现,电流产生的热量跟 、 以及 有关。
当电流和电阻一定时, ,产生的热量 。
当电阻和通电时间一定时, ,产生的热量 。
当电流和通电时间一定时, ,产生的热量 。
【例1】某同学用如图所示的实验装置来探究“电流的热效应与电阻大小的关系”:
(1)在A和B两烧瓶中盛有 、初温均相同的煤油,使A和B中的电阻丝阻值 (填“相同”或“不同”)。闭合开关一段时间后,通过观察 可判断电流的热效应跟电阻大小关系,这种探究方法叫 (填“转换法”“类比法”或“控制变量法”);
(2)实验过程中发现实验现象并不明显,以下原因解释不合理的是________(填字母代号):
A.电源电压太低
B.A和B中的电阻丝阻值相差很大
C.装置气密性不好
(3)若用如图装置来进一步测量煤油的比热容,必须在A和B的烧瓶中装入质量、初温均相同的水和煤油,还必须要使A和B中的电阻丝阻值 (填“相同”或“不同”)。通电一段时间后发现A和B中温度计升高的示数之比为2∶1,则装水的是烧瓶 (填“A”或“B”)。
【例2】如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置,两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。
(1)由于电流产生的热量不易直接测量,因此在实验中是通过观察 来显示容器内空气温度的变化;
(2)图甲装置是为了探究电流产生的热量与 的大小的关系,通电一段时间后, (选填“左”或“右”)侧容器产生的热量更多;
(3)图乙装置可以探究电流通过导体时产生的热量与电流的大小的关系,R1和R2两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为 ;
(4)图乙中,若接通电路一段时间后,右侧U形管的液面高度差逐渐变大,但左侧U形管的液面高度不变,经检查电路也没有出现故障,则可能的原因是 。
【例3】如图为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验中的部分装置,透明容器中均封闭着等量的空气。
(1)实验中通过 的变化来反映电阻产生热量的多少,下列实验中,也运用了这种实验方法的是 (填序号);
①探究物体的动能跟哪些因素有关
②探究杠杆的平衡条件
(2)连接好电路后闭合开关,通电一段时间,观察到右侧U形管液面高度差大于左侧,如图甲所示,表明在电流和通电时间相同的情况下, 越大,产生的热量越多;
(3)图乙中与并联,目的是使通过与的 不同;
(4)某小组在利用图乙装置实验时,发现左右两侧U形管液面高度差变化相同,与其他小组的实验现象都不同,经检查,容器的气密性良好,则实验现象不同的原因可能是 ;
(5)将图乙右侧两个电阻放入同一密封容器中,可探究电流产生的热量和 的关系。
三、焦耳定律
内容:
电流通过导体产生的热量跟 成正比,跟导体的 成正比,跟 成正比。
公式:
推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量,
即 Q = W
因为电功
根据欧姆定律 U = IR
所以
【例1】有一款车载电热水杯,将其插头插在汽车电源上就可以使用,保证了驾车出行时随时随地喝到热水。该水杯有高温、低温两个挡位,如图为其简化电路图,汽车电源电压恒为12V,电阻的阻值为。求:
(1)开关、闭合时,电路中电流为3A,工作,电流通过电阻产生的热量;
(2)开关闭合、断开时,电路中电流为2A,电阻两端的电压。
【例2】如图所示是热熔枪内部加热电路简化图,和为发热电阻丝,高温挡和低温挡的功率之比为4∶3,电源电压恒为6V,,电阻丝阻值不随温度变化。求:
(1)只闭合开关时,电阻在内产生的热量;
(2)的电阻值。
【例3】如图所示电路,电阻R1为10Ω,电源电压为12V恒定不变,滑动变阻器R2最大阻值为40Ω。闭合开关S,求:
(1)通过R1的电流;
(2)电阻R1在100s内产生的热量;
(3)当干路电流为2A时,滑动变阻器R2消耗的功率。
【归纳整理】
第一节 电流做功
【课堂练习】
一、单选题
1.如图所示的四个用电器中,主要利用电流热效应工作的是( )
A.LED灯 B.电饭煲
C.电风扇 D.电动自行车
2.下列用电器中,利用电流热效应工作的是( )
A.电视机 B.电冰箱 C.电熨斗 D.电脑
3.如图所示,是探究电流产生热量跟哪些因素有关的实验装置。两透明容器中密封着等质量的空气,通电t秒后(两容器都不向外放热)下列说法错误的是( )
A.甲实验表明,在电流、通电时间相同的情况下,电阻越大,这个电阻产生的热量越多
B.乙实验表明,在电阻、通电时间相同的情况下,通过一个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多
C.甲实验中左边容器中产生的热量是右边容器中产生的热量的两倍
D.若将乙容器外的5Ω电阻换为10Ω,仍可探究电流产生热量多少与电流的关系,此时左右两侧容器内空气吸收的热量之比为9∶4
4.下列情况中属于利用电热的是( )
A.电视机的后盖有许多孔 B.电热毯孵化小鸡
C.电动机外壳有许多散热片 D.电脑机箱内有小风扇
二、填空题
5.小明家夏天常用的电热驱蚊器是利用电流的 效应工作的,其发热元件是一个阻值为2420Ω的电阻。将该电热驱蚊器接在家庭电路中正常通电1小时,它产生的热量为 J。
6.如图所示电路,电源电压不变,R1=15Ω,R2=30Ω。闭合开关S1,电流表示数为0.4A,则电源电压为 V;闭合开关S1、S2,1min内R2产生的热量为 J。
7.某校师生自制了一台电烘箱,设计的简化电路如图所示,已知U=220V,和均为电热丝且电阻值恒为44Ω,、均闭合时,电路的电功率为 W;闭合,断开时,电路1min产生的热量为 J。
8.雨、雪等在冬季有时会冻结在输电线上,如图所示。为了保证正常供电,通常要给输电线除冰:在短时间内让输电线不经过用电器而直接接通,使输电线中的电流 (选填“增大”“减小”或“不变”),产生的热量 (选填“增多”“减少”或“不变”),从而使冰熔化。
9.如图甲所示的电路中,定值电阻R的阻值为10Ω。小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图像如图乙所示。只闭合开关S1,小灯泡的实际功率为0.6W,此时灯泡的电阻为 Ω;再闭合S2,1min内定值电阻R产生的热量为 J。
三、实验题
10.小明用下图来探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”,他将两段电阻丝分别密封在两个完全相同的容器内,密闭容器内封闭等量的空气。
(1)图甲所示是用来探究电流产生的热量跟 的关系;实验中是通过观察 来比较电流产生热量的多少。这种研究物理问题的方法叫 法。两电阻丝采用串联的方式,目的是控制 和通电时间相等
(2)图乙所示是用来探究电流产生的热量跟 的关系;观察图中的现象可以得到结论是: 一定时, 越大,电流通过导体产生的热量越多。
11.按要求填空。
(1)如图-1所示,让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落,将木桩打入沙中,比较 两次实验,分析物体重力势能的大小与物体被举的高度的关系;
(2)如图-2所示,通电一段时间后,容器 (选填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多;
(3)在“探究电流与电压关系”的实验中,图-3是某实验小组设计的电路,电源电压保持3V不变。要求滑片P向B端滑动时,电流表的示数变大,需要将开关右侧的导线与滑动变阻器的 接线柱连接;正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近3V,移动滑片P,两电表示数均无变化,则电路故障可能是 。
12.按要求填空
(1)如图-1所示,让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落,将木桩打入沙中,比较 两次实验,分析物体重力势能的大小与物体被举的高度的关系。
(2)如图-2所示,通电一段时间后,容器 (选填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多。
(3)在“探究电流与电压关系”的实验中,图-3是某实验小组设计的电路,电源电压保持3V不变。要求滑片P向B端滑动时,电流表的示数变大,需要将开关右侧的导线与滑动变阻器的 接线柱连接;正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近3V,移动滑片P,两电表示数均无变化,则电路故障可能是 。
13.探究电热与哪些因素有关的实验:
(1)图甲探究的是电热与 的关系。
(2)如图乙所示,装置密闭性良好,通电一段时间后,只有左侧U形管内液体有高度差,造成这种情况的原因可能是__________。(有多项符合题目要求)
A.R1电阻丝断路 B.R2电阻丝断路
C.R3电阻丝断路 D.R3电阻丝短路
(3)图乙排出故障后,相同时间,乙实验装置中R1电阻丝产生热量为6000J,R2电阻丝产生的热量为 J。若将R3更换为10Ω的电阻, (填“仍能”或“不能”)完成该实验探究。
(4)图丙通过观察 判断产生电热的多少;小明要用图丙装置来探究物质的吸热能力,A、B两瓶内分别装有质量相等的水和食用油,应将R1、R2换成 (选填“相同”或“不同”)的电阻丝。
四、计算题
14.如图甲是额定电压为的灯泡和定值电阻的电流随电压变化的图像。
(1)求的阻值;
(2)如图乙,只闭合时,灯泡的功率为,求电源电压;
(3)如图乙,只闭合时,调节使灯泡恰好正常发光,求在内产生的热量。
15.如图所示,R1=15Ω,开关闭合后电流表的示数是0.2A,电压表的示数是6V,求:
(1)R2的电阻值;
(2)电源电压;
(3)通电10s整个电路产生的热量。
16.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R2的阻值为10Ω。闭合开关S后,电流表的示数为0.45A,通过电阻R2的电流为0.3A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R1的阻值;
(3)电阻R1在1min内产生的热量。
17.如图所示,图乙为某电饭锅电路原理图、表格中为电饭锅铭牌的主要参数,R1和R2为电阻不变的电热丝,S1为总开关,S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220V的电路中,求:
额定电压:220V
加热功率:880W
保温功率:100W
(1)电饭锅在处于加热挡时的电流;
(2)电饭锅处于保温挡时,持续工作20min,产生的热量是多少J;
(3)R2的阻值。
【课后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?
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第三节 焦耳定律 (导学案)
【学习目标】
明确电流的热效应概念:知道电流通过导体时电能转化为内能的现象,能列举电熨斗、电炉等利用热效应的实例,以及电视机、电脑等需防止热效应危害的场景。
掌握焦耳定律的核心内容:理解电流产生的热量与电流的二次方成正比、与电阻成正比、与通电时间成正比,能准确运用公式进行定量计算,明确各物理量单位。
区分电功与电热的关系:知道纯电阻电路中(如电炉)电热等于电功,非纯电阻电路中电热小于电功,避免公式滥用。
【学习重点】
电流热效应的概念,焦耳定律的内容、公式及单位。
“探究电热与电阻、电流、通电时间关系” 的实验设计与分析(控制变量法、转换法的应用)。
焦耳定律在电热利用与防止中的实际应用。
【学习难点】
理解 “Q 与 I^2 成正比” 的定量关系,区分电功与电热的差异。
设计 “探究电热与电流关系” 的实验电路,分析实验数据得出科学结论。
运用焦耳定律解释生活中复杂的电热现象(如电路火灾成因)。
【自主预习】
1、电流的热效应
电能转化为内能的现象叫做电流的 热效应,这是普遍存在的电学现象;用电器工作时都要消耗电能,都会发热,在这个过程中, 电能转化为 内能。
2、探究电流产生的热量与哪些因素有关
从实验可以发现,电流产生的热量跟 电流大小、 导体电阻以及 通电时间有关。
当电流和电阻一定时, 通电时间越长,产生的热量 越多。
当电阻和通电时间一定时, 电流越大,产生的热量 越多。
当电流和通电时间一定时, 电阻越大,产生的热量 越多。
2、焦耳定律
内容:
电流通过导体产生的热量跟 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: Q = I2Rt
推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量,
即 Q = W
因为电功 W = UIt
根据欧姆定律 U = IR
所以 Q = W = UIt = I2Rt
【课堂探究】
一、电流的热效应
场景
能量转化
属于 “利用” 还是 “防止” 热效应
原理 / 措施
电熨斗熨衣服
电能→内能
利用
发热体用电阻大、熔点高的合金丝,确保电能高效转化为内能
电脑工作时发热
电能→内能(部分)
防止
安装散热风扇、散热片,及时导出多余热量,避免芯片损坏
电炉烧水煮饭
电能→内能
利用
电炉丝电阻大,通电后快速发热,加热水或食物
电视机长时间工作后外壳发热
电能→内能(部分)
防止
外壳设计散热孔,通过空气流动带走热量
电能转化为内能的现象叫做 电流的热效应,这是普遍存在的电学现象;用电器工作时都要消耗电能,都会发热,在这个过程中,电能转化为内能。
【例1】超导材料具有零电阻、抗磁性等特殊的物理性质,应用领域非常广泛。常温下的超导体,最适合制作( )
A.高压输电线 B.电饭锅 C.电熨斗 D.电热水壶
【答案】A
【详解】A.超导材料的电阻为零,导电能力强,有电流通过时,不产生热量。所以适合做输电导线,故A符合题意;
BCD.电饭锅、电熨斗、电热水壶的发热体,都是利用电流通过电阻时产生热量工作的,超导材料的电阻为零,工作时不能产生热量,则不能做电饭锅、电熨斗、电热水壶的发热体,故BCD不符合题意。
故选A。
【例2】下列各用电器均标有“220V 60W”字样,利用电流热效应工作的是( )
A.电视机 B.电风扇 C.电热毯 D.电灯
【答案】C
【详解】利用电流热效应工作的电器工作时将电能主要转化为内能。电视机工作时主要是将电能转化为声能和光能; 电风扇核心部件是电动机,工作时将电能主要转化为机械能; 电热毯通过内部电热丝通电后直接产生热量,电能几乎全部转化为内能; 电灯工作时将电能主要转化为光能。综上,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【例3】电热过多会 用电器,产生很多安全隐患。电视机的后盖有 ,就是为了通风散热,使用时一定要把防尘布罩拿开。电脑里安装了 进行散热。
【答案】 烧坏 很多孔 微型风扇
【详解】[1] 电热过多会烧坏用电器,可能引发火灾,产生很多安全隐患。
[2] 电视机的后盖有很多孔,就是为了通风散热,使用时一定要把防尘布罩拿开。
[3] 电脑里安装了风扇进行散热,给电脑硬件降温,避免硬件过热罢工或损坏。
【例4】在生活和生产中有时要用到电热。家里的电熨斗、电饭锅、电热水器等都是 电热的电器。
【答案】利用
【详解】电热器如电熨斗、电饭锅、电热水器、电热毯等都是利用电流的热效应来工作的。
【例5】手工技艺“葫芦烙画”从民间进入课堂,传承了非物质文化遗产。小红同学用电烙铁在葫芦上烙画的情景如图所示。电烙铁温度升高,利用了电流的 效应,将电能转化为 能。
【答案】 热 内
【详解】[1][2]电流通过导体时会产生热量,这种现象称为电流的热效应。电烙铁通电后,电能转化为内能,导致其温度升高,利用了电流的热效应。
二、探究电流产生的热量与哪些因素有关
【提出问题】电流通过电热器产生的热量与哪些因素有关?
【进行猜想】
(1)电热器只有通电才会发热,它们产生的热量是否与电流有关?
(2)电炉丝和导线通过电流相同,为什么电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热?它们产生的热量是否与电阻有关?
(3)给水加热时,通电时间越长,水的温度越高,电流通过电热器产生的热量是否与时间有关?
【设计实验】
如图所示,是一个密封有空气和电阻丝并插有温度计的容器,通电时电阻丝产生的热量被空气吸收,空气的温度就会升高。因此,我们可以通过 空气温度的变化来比较电阻丝产生热量的多少。
【进行实验】
(1)闭合开关,若仅改变给电阻丝加热的时间,观察温度计示数的变化,能得出什么结论?
实验现象:通电时间越长,温度计的示数变化越大。
实验结论:
对同一电阻丝,在电流大小不变的情况下,通电时间越长,空气的温度越 高,表明电流产生的热量越 多。
(2)若仅调节滑动变阻器,改变通过电阻丝的电流,观察温度计示数的变化,能得出什么结论?
实验现象:时间一定时,电流较大时温度计的示数变化大。
实验结论:
对同一电阻丝,在通电时间相同的情况下,通过的电流越大,空气的温度越 高,表明电流产生的热量越 多。
(3)将两段不同阻值的电阻丝R1和R2( R1>R2 )分别密封在装有等质量空气的2个容器中个容器中,两支相同的温度计分别穿过瓶口插入容器中。请你依据电路图,将两个容器与其他器材串联起来。
闭合开关,观察两支温度计示数的变化,能得出什么结论?
实验现象:
阻值较大的电阻R1对应的温度计的示数变化大。
实验结论:
在通电电流大小不变,通电时间相同的情况下,电阻越大,空气的温度越 高,表明电流产生的热量越 多。
【实验结论】
从实验可以发现,电流产生的热量跟 电流大小、 导体电阻以及 通电时间有关。
当电流和电阻一定时, 通电时间越长,产生的热量 越多。
当电阻和通电时间一定时, 电流越大,产生的热量 越多。
当电流和通电时间一定时, 电阻越大,产生的热量 越多。
【例1】某同学用如图所示的实验装置来探究“电流的热效应与电阻大小的关系”:
(1)在A和B两烧瓶中盛有 、初温均相同的煤油,使A和B中的电阻丝阻值 (填“相同”或“不同”)。闭合开关一段时间后,通过观察 可判断电流的热效应跟电阻大小关系,这种探究方法叫 (填“转换法”“类比法”或“控制变量法”);
(2)实验过程中发现实验现象并不明显,以下原因解释不合理的是________(填字母代号):
A.电源电压太低
B.A和B中的电阻丝阻值相差很大
C.装置气密性不好
(3)若用如图装置来进一步测量煤油的比热容,必须在A和B的烧瓶中装入质量、初温均相同的水和煤油,还必须要使A和B中的电阻丝阻值 (填“相同”或“不同”)。通电一段时间后发现A和B中温度计升高的示数之比为2∶1,则装水的是烧瓶 (填“A”或“B”)。
【答案】(1) 质量 不同 温度计示数的变化 转换法
(2)B
(3) 相同 B
【详解】(1)[1][2]探究“电流的热效应跟电阻大小关系”,要用到控制变量法,实验前要在烧瓶内装入质量相等和初温相同的煤油,改变电阻的大小,所以A和B中的电阻丝阻值不同。
[3][4]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,温度计示数的变化反映了液体温度的变化,反映了液体吸收热量即电流产生热量的多少,这种探究方法叫转换法。
(2)A.根据焦耳定律Q=I2Rt可知,当电阻和通电时间一定时,产生的热量多少与电流有关,当电源电压太低,根据公式,电阻一定时,电路中电流较小,产生的热量较少,实验现象会不明显,故A不符合题意;
B.根据焦耳定律Q=I2Rt可知,实验中电流大小相同,相同时间内,产生的热量多少与电阻大小有关,电阻相差越大,电热相差越明显,故B符合题意;
C.电阻产生的热量使液体的温度升高,如果装置气密性不好,热量散失到空气较多,使实验现象不明显,故C不符合题意。
故选B。
(3)[1]测量煤油的比热容,需要使水和煤油吸收的热量相同,由Q=I2Rt可知,相同的电阻丝在相同时间内产生的热量相同,即水和煤油吸收的热量相同。
[2]由Q=cmΔt可知,质量相同的液体,吸收相同的热量,温度改变小的比热容大,B烧瓶液体温度变化小,装水的是烧瓶B。
【例2】如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置,两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。
(1)由于电流产生的热量不易直接测量,因此在实验中是通过观察 来显示容器内空气温度的变化;
(2)图甲装置是为了探究电流产生的热量与 的大小的关系,通电一段时间后, (选填“左”或“右”)侧容器产生的热量更多;
(3)图乙装置可以探究电流通过导体时产生的热量与电流的大小的关系,R1和R2两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为 ;
(4)图乙中,若接通电路一段时间后,右侧U形管的液面高度差逐渐变大,但左侧U形管的液面高度不变,经检查电路也没有出现故障,则可能的原因是 。
【答案】(1)U形管中液面的高度差
(2) 电阻 右
(3)4∶1
(4)左侧容器漏气
【详解】(1)电流通过导体产生热量的多少不易直接观察,通过U形管左右两侧液面的高度差来显示容器内空气温度的变化,这里应用了转换法。
(2)[1][2]图甲装置将两段阻值不同的电阻丝串联,控制了电流和通电时间相同,而电阻大小不同,是为了探究电流产生的热量与电阻的关系;根据Q=I2Rt,串联电路中电流相等,通电相等时间,右侧容器内的电阻大,则产生的热量多。
(3)乙容器外部电阻的作用是为了使左右容器内通过导体的电流不相等,由于容器内外的电阻相同,根据并联分流特点,通过右侧两个电阻的电流相等,都等于通过R1的电流的一半,根据Q=I2Rt知,R1和R2两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为Q1:Q2=4:1。
(4)图乙中,若接通电路一段时间后,右侧U形管的液面高度差逐渐变大,左侧U形管的液面高度不变,经检查电路也没有出现故障,有热量产生,没有高度差,则可能的原因是左侧容器漏气。
【例3】如图为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验中的部分装置,透明容器中均封闭着等量的空气。
(1)实验中通过 的变化来反映电阻产生热量的多少,下列实验中,也运用了这种实验方法的是 (填序号);
①探究物体的动能跟哪些因素有关
②探究杠杆的平衡条件
(2)连接好电路后闭合开关,通电一段时间,观察到右侧U形管液面高度差大于左侧,如图甲所示,表明在电流和通电时间相同的情况下, 越大,产生的热量越多;
(3)图乙中与并联,目的是使通过与的 不同;
(4)某小组在利用图乙装置实验时,发现左右两侧U形管液面高度差变化相同,与其他小组的实验现象都不同,经检查,容器的气密性良好,则实验现象不同的原因可能是 ;
(5)将图乙右侧两个电阻放入同一密封容器中,可探究电流产生的热量和 的关系。
【答案】(1) U形管中液面高度差 ①
(2)电阻
(3)电流
(4)电阻断路
(5)电阻
【详解】(1)[1]电阻丝产生的热量不易直接观察,可给等质量的空气加热,气体吸热越多,气体膨胀程度越大,U形管内的液面高度差越大。故实验中通过观察U形管内的液面高度差的变化来反映电阻产生热量的多少,采用了转换法。
[2]①探究物体的动能跟哪些因素有关,通过比较物块在同一水平面上被撞击的距离来比较物体到达水平面时动能的大小,采用了转换法,故①符合题意;
②探究杠杆的平衡条件,为得出普遍性的规律要多次测量,采用了归纳法,故②不符合题意。
故选①。
(2)如图甲所示,电路是串联的,通过两电阻丝的电流以及通电时间相同,连接好电路后闭合开关,通电一段时间,观察到右侧液面高于左侧液面,说明右侧电阻丝产生的电热多,表明在电流和通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量越多。
(3)以乙图中两容器内的电阻丝为研究对象,R3与R2并联,通过R1的电流等于通过R2的电流与R3的电流之和,所以这样做的目的是使通过R1与R2的电流不同。
(4)某小组在利用乙图装置实验时,发现左右两侧U形管液面上升高度相同,说明左右两侧电阻丝产生的热量相同,因为R1=R2,说明通过R1、R2的电流相等,则R3中没有电流通过,经检查气密性良好,故分析实验现象不同的原因是电阻R3断路。
(5)将图乙右侧两个电阻放入同一密封容器中,根据并联电阻规律可知,两电阻丝的总电阻小于5Ω,此时两侧密闭容器内电阻丝的阻值不同,因此可探究电流产生的热量和电阻的关系。
三、焦耳定律
内容:
电流通过导体产生的热量跟 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: Q = I2Rt
推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量,
即 Q = W
因为电功 W = UIt
根据欧姆定律 U = IR
所以 Q = W = UIt = I2Rt
【例1】有一款车载电热水杯,将其插头插在汽车电源上就可以使用,保证了驾车出行时随时随地喝到热水。该水杯有高温、低温两个挡位,如图为其简化电路图,汽车电源电压恒为12V,电阻的阻值为。求:
(1)开关、闭合时,电路中电流为3A,工作,电流通过电阻产生的热量;
(2)开关闭合、断开时,电路中电流为2A,电阻两端的电压。
【答案】(1)2160J
(2)4V
【详解】(1)已知通过电阻电流为,工作时间为,根据焦耳定律产生的热量
(2)当闭合、断开时,与串联,已知电路总电流,由欧姆定律可知两端电压
汽车电源电压恒为,根据串联电路电压规律可知两端电压
【例2】如图所示是热熔枪内部加热电路简化图,和为发热电阻丝,高温挡和低温挡的功率之比为4∶3,电源电压恒为6V,,电阻丝阻值不随温度变化。求:
(1)只闭合开关时,电阻在内产生的热量;
(2)的电阻值。
【答案】(1)540J
(2)
【详解】(1)两开关都闭合时,两电阻并联,此时总电阻最小,由可知此时总功率最大,热熔枪处于高温挡,则只闭时,此时电路为只有的简单电路,此时总电阻最大,由可知此时总功率最小,热熔枪处于低温挡,则低温挡的功率为
此时电阻在内产生的热量为
(2)因为高温挡和低温挡的功率比为4∶3,所以
、都闭合时为高温挡,此时、并联,因前后电压不变,电阻不变,所以功率不变,故的功率为
则的电阻值为
【例3】如图所示电路,电阻R1为10Ω,电源电压为12V恒定不变,滑动变阻器R2最大阻值为40Ω。闭合开关S,求:
(1)通过R1的电流;
(2)电阻R1在100s内产生的热量;
(3)当干路电流为2A时,滑动变阻器R2消耗的功率。
【答案】(1)1.2A
(2)1440J
(3)9.6W
【详解】(1)由电路图可知,电阻R1和R2并联,根据并联电压关系可知,电阻R1两端的电压为
由可得,通过R1的电流为
(2)由可得,电阻R1在100s内产生的热量为
(3)根据并联电路的电流特点可知,通过滑动变阻器R2的电流为
由可得,滑动变阻器R2消耗的功率为
【归纳整理】
第一节 电流做功
【课堂练习】
一、单选题
1.如图所示的四个用电器中,主要利用电流热效应工作的是( )
A.LED灯 B.电饭煲
C.电风扇 D.电动自行车
【答案】B
【详解】A.LED灯工作时将电能转化为光能,不是利用电流热效应工作,故A不符合题意;
B.电饭煲工作时将电能转化为内能,是利用电流热效应工作,故B符合题意;
C.电风扇工作时将电能转化为机械能,不是利用电流热效应工作,故C不符合题意;
D.电动自行车工作时将电能转化为机械能,不是利用电流热效应工作,故D不符合题意。
故选B。
2.下列用电器中,利用电流热效应工作的是( )
A.电视机 B.电冰箱 C.电熨斗 D.电脑
【答案】C
【详解】A.电视机工作时,主要将电能转化为光能、声能等,不是利用电流的热效应,故A不符合题意;
B.电冰箱工作时,主要将电能转化为机械能,用于压缩制冷,不是利用电流的热效应,故B不符合题意;
C.电熨斗工作时,电能主要转化为内能,通过发热来熨烫衣物,是利用电流的热效应,故C符合题意;
D.电脑工作时,主要将电能转化为光能、声能和机械能等,不是利用电流的热效应,故D不符合题意。
故选C。
3.如图所示,是探究电流产生热量跟哪些因素有关的实验装置。两透明容器中密封着等质量的空气,通电t秒后(两容器都不向外放热)下列说法错误的是( )
A.甲实验表明,在电流、通电时间相同的情况下,电阻越大,这个电阻产生的热量越多
B.乙实验表明,在电阻、通电时间相同的情况下,通过一个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多
C.甲实验中左边容器中产生的热量是右边容器中产生的热量的两倍
D.若将乙容器外的5Ω电阻换为10Ω,仍可探究电流产生热量多少与电流的关系,此时左右两侧容器内空气吸收的热量之比为9∶4
【答案】C
【详解】AC.在甲装置中,将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过他们的电流I与通电时间t相同,根据焦耳定律可知相同时间内,电流通过左、右容器中电阻丝产生的热量之比为1∶2;右侧的电阻较大,产生的热量较多,故A正确,不符合题意,C错误,符合题意;
B.装置乙中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联,根据串联电路的电流特点可知,右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等,即
两电阻阻值相等,则支路中电流相等所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半,左右两边的电阻大小相同,根据可知通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是4∶1,左侧电流较大,产生热量较多,故B正确,不符合题意;
D.若将乙容器外的5Ω电阻换为10Ω,根据并联电路中电阻之比等于电流反比可得:此时通过两个电阻的电流之比为
根据串联电路的电流特点可知,右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等
所以两容器内通过电阻的电流之比为
根据可得:此时左右两侧容器内空气吸收的热量之比为9∶4,故D正确,不符合题意。
故选C。
4.下列情况中属于利用电热的是( )
A.电视机的后盖有许多孔 B.电热毯孵化小鸡
C.电动机外壳有许多散热片 D.电脑机箱内有小风扇
【答案】B
【详解】A.电动机的后盖有许多孔是防止电流产生的热量过大而烧坏电动机,不属于电热的利用,故A不符合题意;
B.电热毯装有发热管是利用电热来孵化小鸡,属于电热的利用,故B符合题意;
C.电动机外壳有许多散热片,防止电流产生的热量过大而烧坏电动机,不属于电热的利用,故C不符合题意;
D.电脑机箱内有小风扇是防止电流产生的热量过大而烧坏用电器,不属于电热的利用,故D不符合题意。
故选B。
二、填空题
5.小明家夏天常用的电热驱蚊器是利用电流的 效应工作的,其发热元件是一个阻值为2420Ω的电阻。将该电热驱蚊器接在家庭电路中正常通电1小时,它产生的热量为 J。
【答案】 热
【详解】[1]夏天常用的电热驱蚊器是利用电流的热效应工作的。
[2]我国家庭电路电压为220V,电热驱蚊器正常通电1小时,产生的热量为
6.如图所示电路,电源电压不变,R1=15Ω,R2=30Ω。闭合开关S1,电流表示数为0.4A,则电源电压为 V;闭合开关S1、S2,1min内R2产生的热量为 J。
【答案】 6 72
【详解】[1]只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,电流表测通过电路的电流, 由可得电源电压U=I1R1=0.4A×15Ω=6V
[2]当同时闭合开关S1、S2时,两电阻并联,电流表测干路电流,并联电路各支路两端的电压相等,所以R2两端电压也为6V,由纯电阻电路特点和欧姆定律,故通电1min定值电阻R2产生的热量为
7.某校师生自制了一台电烘箱,设计的简化电路如图所示,已知U=220V,和均为电热丝且电阻值恒为44Ω,、均闭合时,电路的电功率为 W;闭合,断开时,电路1min产生的热量为 J。
【答案】 1100
【详解】[1]当、均闭合时,会被短路,只有工作,因此电路的电功率为
[2]闭合,断开时,电路为串联电路,电路的总阻值为
电路中电流为
故电路1min产生的热量为
8.雨、雪等在冬季有时会冻结在输电线上,如图所示。为了保证正常供电,通常要给输电线除冰:在短时间内让输电线不经过用电器而直接接通,使输电线中的电流 (选填“增大”“减小”或“不变”),产生的热量 (选填“增多”“减少”或“不变”),从而使冰熔化。
【答案】 增大 增多
【详解】[1]输电线不经过用电器直接接通,相当于短路,此时电路中电阻减小,根据欧姆定律(电压U不变),电流会增大。
[2]根据焦耳定律,电流增大,在电阻R和时间t不变的情况下,产生的热量增多,从而使冰熔化。
9.如图甲所示的电路中,定值电阻R的阻值为10Ω。小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图像如图乙所示。只闭合开关S1,小灯泡的实际功率为0.6W,此时灯泡的电阻为 Ω;再闭合S2,1min内定值电阻R产生的热量为 J。
【答案】 15 54
【详解】[1]只闭合开关S1,小灯泡通电工作,R断路,小灯泡两端的电压等于电源电压。小灯泡的实际功率为0.6W,由小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图像可知,此时电源电压为3V,电路电流为0.2A,此时灯泡的电阻为
[2]再闭合S2,灯泡与电阻并联,电阻R两端的电压等于电源电压为3V。通过电阻R的电流为
1min内定值电阻R产生的热量为
三、实验题
10.小明用下图来探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”,他将两段电阻丝分别密封在两个完全相同的容器内,密闭容器内封闭等量的空气。
(1)图甲所示是用来探究电流产生的热量跟 的关系;实验中是通过观察 来比较电流产生热量的多少。这种研究物理问题的方法叫 法。两电阻丝采用串联的方式,目的是控制 和通电时间相等
(2)图乙所示是用来探究电流产生的热量跟 的关系;观察图中的现象可以得到结论是: 一定时, 越大,电流通过导体产生的热量越多。
【答案】(1) 电阻 AB两个U形管中液面的高度差 转换 电流
(2) 电流 电阻和通电时间 电流
【详解】(1)[1][2][3][4]如图甲,两电阻丝串联,通过的电流相等,通电时间相同,电阻大小不同,因此是探究电流产生的热量跟电阻大小的关系。观察AB两个U形管中的液面高度差可以知道两电阻产生热量的多少,U形管两液面高度差越大,则电阻丝产生的热量越多。这种将不易观察或测量的物理量转换为容易观察或测量的物理量的方法叫转换法。
(2)[1][2][3]由图乙可知,实验控制了电阻和通电时间相同,电流不同,是用来探究电流产生的热量与电流大小的关系;通电一段时间后,观察可以发现A管中液面的高度比B管中液面的高度大,可初步得出结论:当电阻和通电时间一定时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多。
11.按要求填空。
(1)如图-1所示,让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落,将木桩打入沙中,比较 两次实验,分析物体重力势能的大小与物体被举的高度的关系;
(2)如图-2所示,通电一段时间后,容器 (选填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多;
(3)在“探究电流与电压关系”的实验中,图-3是某实验小组设计的电路,电源电压保持3V不变。要求滑片P向B端滑动时,电流表的示数变大,需要将开关右侧的导线与滑动变阻器的 接线柱连接;正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近3V,移动滑片P,两电表示数均无变化,则电路故障可能是 。
【答案】(1)甲、乙
(2)甲
(3) D 定值电阻断路
【详解】(1)要分析物体重力势能的大小与物体被举的高度的关系,应控制物体的质量相同,改变物体被举的高度,所以应比较甲、乙两次实验。
(2)由图2可知,乙容器中电阻丝与另一电阻丝并联后再与甲容器中电阻丝串联,根据并联电路的电流特点,通过甲容器中电阻丝的电流大于通过乙容器中电阻丝的电流,且两容器中电阻丝的电阻相同,通电时间相同,根据焦耳定律Q=I2Rt,可知甲容器内电阻丝产生的热量较多。
(3)[1]滑片P向B端滑动时,电流表的示数变大,说明滑动变阻器接入电路的电阻变小,所以需要将开关右侧的导线与滑动变阻器的D接线柱连接。
[2]根据实验,电路是串联的,电流表无示数,说明电路可能断路;电压表示数接近3V ,说明电压表与电源两极相连,所以电路故障可能是定值电阻断路。
12.按要求填空
(1)如图-1所示,让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落,将木桩打入沙中,比较 两次实验,分析物体重力势能的大小与物体被举的高度的关系。
(2)如图-2所示,通电一段时间后,容器 (选填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多。
(3)在“探究电流与电压关系”的实验中,图-3是某实验小组设计的电路,电源电压保持3V不变。要求滑片P向B端滑动时,电流表的示数变大,需要将开关右侧的导线与滑动变阻器的 接线柱连接;正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近3V,移动滑片P,两电表示数均无变化,则电路故障可能是 。
【答案】(1)甲、乙
(2)甲
(3) D 定值电阻断路
【详解】(1)重力势能大小与物体的质量和被举的高度有关,研究物体重力势能的大小与物体被举的高度的关系,要控制质量不变,物体所处的高度不同,故应比较甲、乙两次实验。
(2)由图2可知,甲、乙容器内电阻丝的阻值相同,乙容器外面并联了一个电阻,使得通过甲容器内电阻的电流变大,通电时间相同,根据可知甲容器内电阻丝产生的热量较多。
(3)[1]由图3可知,滑片P向B端滑动时,电流表的示数变大,说明滑动变阻器接入电路阻值减小,即滑动变阻器应接右下接线柱,所以需要将开关右侧的导线与滑动变阻器的D接线柱连接。
[2]电流表无示数,说明电路为断路,电压表示数接近3V,说明电压表与电源两极接通,则故障可能是定值电阻断路。
13.探究电热与哪些因素有关的实验:
(1)图甲探究的是电热与 的关系。
(2)如图乙所示,装置密闭性良好,通电一段时间后,只有左侧U形管内液体有高度差,造成这种情况的原因可能是__________。(有多项符合题目要求)
A.R1电阻丝断路 B.R2电阻丝断路
C.R3电阻丝断路 D.R3电阻丝短路
(3)图乙排出故障后,相同时间,乙实验装置中R1电阻丝产生热量为6000J,R2电阻丝产生的热量为 J。若将R3更换为10Ω的电阻, (填“仍能”或“不能”)完成该实验探究。
(4)图丙通过观察 判断产生电热的多少;小明要用图丙装置来探究物质的吸热能力,A、B两瓶内分别装有质量相等的水和食用油,应将R1、R2换成 (选填“相同”或“不同”)的电阻丝。
【答案】(1)电阻
(2)BD
(3) 1500 仍能
(4) 温度计示数的变化 相同
【详解】(1)在甲图实验中,两电阻串联,通过的电流相同,通电时间相同,由控制变量法可知,图甲探究的是电热与电阻的关系。
(2)图乙中,若接通电路一段时间后,左侧U形管的液面高度差明显变大,而右侧U形管的液面高度差没有变化,然后发现是由于电路故障引起的,说明没有产生热量,根据Q=I2Rt,可能是R2电阻丝断路,使得容器内没有电流,也可能是R3电阻丝短路,R2电阻丝也被短路而没有电流,如果R1电阻丝断路,左侧没有高度差,R3电阻丝断路,则左右完全相同,都应该有高度差,故BD符合题意,AC不符合题意。
故选BD。
(3)[1]乙图中电路为右侧两个相同的电阻丝并联,再与左侧电阻丝串联,且并联的两个电阻丝的阻值相同,则左侧电阻丝的电流是右侧电阻丝电流的2倍,根据Q=I2Rt可得Q1︰Q2=4︰1
则R2电阻丝产生的热量为
[2]若将R3更换为10Ω的电阻,则根据并联电路电流的特点可知,通过R1和R2的电流仍不相同,因此仍能探究电热与电流的关系,完成该实验探究。
(4)[1]根据转化法,图丙中根据温度计示数的变化来判断产生电热的多少,产生的电热越多,温度变化越大。
[2]如图丙小明要用两个相同的烧瓶来探究物质的吸热能力,需让质量相等的水和食用油吸收相同的热量,两电阻串联接入电路,通过两电阻的电流相等,根据Q=I2Rt知道,两电阻的阻值应相等。
四、计算题
14.如图甲是额定电压为的灯泡和定值电阻的电流随电压变化的图像。
(1)求的阻值;
(2)如图乙,只闭合时,灯泡的功率为,求电源电压;
(3)如图乙,只闭合时,调节使灯泡恰好正常发光,求在内产生的热量。
【答案】(1)
(2)16V
(3)300J
【详解】(1)由图甲可知,定值电阻R₁在U=6V时电流I=0.2A,由欧姆定律得
(2)只闭合S₁时,灯泡与R₁串联,灯泡功率P=1.6W
灯泡由图甲可知,当I=0.4A时,灯泡两端电压Uₗ=4 V时,P=Uₗ I ⇒1.6 W=4 V×0.4A
串联电路中电流相等,R₁上电压UR1=I×R₁=0.4A × 30Ω=12V
电源电压即灯泡与R₁两端电压之和,U = Uₗ + UR1 = 4V+ 12V = 16V
(3)只闭合S₂时,调节R₂使灯泡L正常发光(额定电压6 V),由图甲可知此时灯泡电流I=0.5A
电源电压仍为16 V,则R₂两端电压UR2 = 16V - 6V= 10V
1 min内R₂产生的热量Q = I² R₂ t=(0.5 A)²×20Ω×60s =300 J
15.如图所示,R1=15Ω,开关闭合后电流表的示数是0.2A,电压表的示数是6V,求:
(1)R2的电阻值;
(2)电源电压;
(3)通电10s整个电路产生的热量。
【答案】(1)30Ω
(2)9V
(3)18J
【详解】(1)闭合开关S,R1、R2串联,电压表测R2的电压,电流表测电路中的电流
R2的电阻值
(2)R1两端的电压的电阻值
电源电压
(3)通电10s整个电路产生的热量
16.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R2的阻值为10Ω。闭合开关S后,电流表的示数为0.45A,通过电阻R2的电流为0.3A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R1的阻值;
(3)电阻R1在1min内产生的热量。
【答案】(1)3V;
(2)20Ω;
(3)27J
【详解】(1)由图可知,闭合开关S,电阻R1与R2并联,电流表测干路电流
已知电阻R2的阻值为10Ω,通过电阻R2的电流为I2=0.3A
并联电路各支路两端的电压相等,且等于电源电压
结合I可得,电源电压U=U1=U2=I2R2=0.3A×10Ω=3V
(2)已知电流表的示数,即干路电流为I=0.45A
根据并联电路的电流可得,通过R1的电流I1=I﹣I2=0.45A﹣0.3A=0.15A
根据I可得,电阻R1的阻值
(3)电阻R1在1min内产生的热量
17.如图所示,图乙为某电饭锅电路原理图、表格中为电饭锅铭牌的主要参数,R1和R2为电阻不变的电热丝,S1为总开关,S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220V的电路中,求:
额定电压:220V
加热功率:880W
保温功率:100W
(1)电饭锅在处于加热挡时的电流;
(2)电饭锅处于保温挡时,持续工作20min,产生的热量是多少J;
(3)R2的阻值。
【答案】(1)4A
(2)1.2×105J
(3)429Ω
【详解】(1)根据P=UI,可得电饭锅在加热挡时的电流
(2)电饭锅处于保温挡时,持续工作
则产生的热量
(3)当S1、S2都闭合时,电路为R1的简单电路,电饭锅处于加热挡,根据,可得
当S1闭合、S2断开时,R1与R2串联,电饭锅处于保温挡,根据,此时电路的总电阻
根据串联电路电阻的规律,可得
【课后反思】
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