浙江省中考科學（物理部分）第三篇 主題3 第六單元 電流熱效應和電功率的測量課件.ppt

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第六單元電流熱效應和電功率的測量 1 2016 嘉興舟山 某同學為探究電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少跟電阻的關系 設計了如下電路圖 其中正確的是 ABCD B 2 2018 成都 如圖所示 電熱水壺上標有 220V1800W 小明發(fā)現(xiàn)燒水過程中熱水壺的發(fā)熱體部分很快變熱 但連接的電線卻不怎么熱 是因為導線的電阻比發(fā)熱體的電阻 在額定電壓下 燒開一壺水用時3min20s 這段時間內(nèi)電熱水壺發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量為 J 小 3 6 105 3 2019 預測 一臺電動機額定電壓為220V 額定功率為5 5kW 它的電阻為0 4 求 1 正常工作時的電流是多少 2 每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少 3 每分鐘有多少電能轉化為機械能 2 Q I2Rt 25A 2 0 4 60s 1 5 104J 3 W電 Pt 5 5kW 60s 3 3 105JW機械 W電 Q 3 15 105J 4 2018 寧波鄞州區(qū)統(tǒng)測 如圖是一個電熱器的一部分電路 電熱絲R1規(guī)格為 220V1100W 電阻R2 506 電熱器正常工作時 加熱功率1100W 保溫功率88W 電源電壓保持不變 電阻不隨溫度變化 1 當溫控開關S接a時 電路處于 狀態(tài) 選填 加熱 或 保溫 2 某天在使用電熱器時 R1燒毀了 小科想使電路恢復正常工作 在商店買來了表中所示的電熱絲 請你設計一個方案 使損壞的電路恢復正常工作 并說明設計理由 加熱 3 世界上不同國家的家庭電路電壓并不相同 如美國的家庭電路電壓為110V 你覺得家庭電路的電壓規(guī)定得高一些好還是低一些好 為什么 4 如果這種電熱器想出口美國 為保證加熱功率和保溫功率不變 求R1和R2的阻值 答案 2 設計如下 將兩根 110V550W 電熱絲R6串聯(lián)替代R1 兩根電熱絲R6串聯(lián)后總阻值是44 接在220V電壓下能正常工作 能完全等效替代R1 合理即可 3 電壓低好 因為更安全 或者電壓高好 可以減少輸電線上電能的損耗 理由支持結論 合理即可 R2 R總 R1 137 5 11 126 5 一 實驗 測定小燈泡的電功率考點1知道測小燈泡的電功率需用的器材 a 實驗器材 電源 電壓表 電流表 開關 小燈泡 滑動變阻器 導線考點2會畫實驗電路圖 b 電路圖 考點3會根據(jù)實驗電路圖進行實物的連接 b 考點4能做分別測定小燈泡的額定功率和實際功率的實驗 b 用 測小燈泡的電功率 1 實驗電路圖 如考點2中電路圖所示 2 串聯(lián)滑動變阻器的作用 限制電流 調(diào)節(jié)小燈泡的 以便測出不同電壓 電流下的小燈泡的電功率 伏安法 保護電路 電壓 電流 3 注意事項 連接電路時 開關必須 滑動變阻器串聯(lián)在電路上 要接 兩接線柱 滑片P應放在阻值 的位置 電流表與小燈泡 電壓表與小燈泡 電流表 電壓表的量程選擇要適當 正 負接線柱的接法要正確 要注意電路中是否有短路的地方 檢查電路無誤后 閉合開關 調(diào)節(jié)滑動變阻器 注意此時要小心移動滑片 以免因實際電壓超過額定電壓過多而燒毀小燈泡 考點5會正確地記錄實驗數(shù)據(jù)和得出的實驗結論 b 斷開 一上一下 最大 串聯(lián) 并聯(lián) 二 電熱器考點1理解焦耳定律的內(nèi)容 b 焦耳定律 電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的 成 跟導體的電阻成 跟通電的 成 考點2會用焦耳定律公式Q I2Rt進行簡單計算和解決簡單問題 c 二次方 正比 正比 時間 正比 Q I2Rt 2 電熱與電功的關系 1 若電能全部轉化為內(nèi)能 對于 電路電功 用來產(chǎn)生熱量 如電流通過電飯鍋時 近似 則 Q W I2Rt UIt 2 若電能部分轉化為內(nèi)能 對于 電路電流所產(chǎn)生的熱量僅是電流做功中的 如 電流通過電動機時 則 Q W W外 Q I2Rt UIt 注意 焦耳定律適用于任何用電器的熱量計算 純電阻 全部 非純電阻 一部分 考點3知道電熱器的原理和應用 a 1 電流的熱效應 電流通過導體時 使導體的溫度 的現(xiàn)象 實質是 轉化為 2 電熱器是利用電流的 工作的 主要組成部分是 發(fā)熱體一般選用電阻率 熔點 的金屬絲繞在絕緣體上做成 如 電熨斗 電褥子 電烙鐵 電飯鍋 電烤箱等 具有清潔無污染 熱效率高 便于控制和調(diào)節(jié)等優(yōu)點 升高 電能 內(nèi)能 熱效應 發(fā)熱體 大 高 考點延伸 研究電熱跟哪些因素有關 實驗設計如圖所示 R甲 R乙 實驗原理 當電流通過電阻絲時 電流產(chǎn)生的 使瓶中的煤油 玻璃管內(nèi)的液面就會逐漸 電流產(chǎn)生的熱量越多 液面就會上升得越高 我們可以通過玻璃管內(nèi)液面上升的 比較電流產(chǎn)生熱量的多少 保證煤油的質量 初溫 容器等相同 1 電阻絲產(chǎn)生的熱量看不見 可利用電阻絲產(chǎn)生的熱量使玻璃管內(nèi)煤油上升的高度進行比較 這是采用了 2 電流產(chǎn)生的熱量和電阻 電流和通電時間均有關系 在研究熱量與其中一個因素的關系時 要控制另外兩個因素不變 這是采用了 熱量 溫度升高 上升 高度 轉換法 控制變量法 類型一理解伏安法測電功率典例 菏澤中考 實驗室電源電壓為6V 要測量小燈泡的額定功率 小偉選擇一個額定電壓為2 5V 電阻大約為10 左右的小燈泡 小強畫出了電路圖 如圖甲所示 1 小偉看到電路圖后提出一個建議 簡化實驗 去掉滑動變阻器后測量小燈泡的額定電功率 你認為小偉的實驗方案可行嗎 為什么 不可行 無法實現(xiàn)小燈泡兩端的電壓等于 額定電壓 2 若按照小強設計的電路圖進行實驗 實驗室里有最大阻值是10 和60 的滑動變阻器 你認為應該選擇最大阻值為 的滑動變阻器 3 將圖乙中的滑動變阻器和電壓表 選用合適的量程 接入電路 60 4 在實驗器材選擇無誤 電路連接正確的情況下 閉合開關 小燈泡不亮 但電壓表和電流表都有示數(shù) 按照圖乙的電路連接圖判斷 要讓燈泡發(fā)光 你的操作是 調(diào)整電路正常后開始實驗 在調(diào)節(jié)滑動變阻器的過程中 燈泡突然熄滅 電流表突然變得無示數(shù) 電壓表的示數(shù)是6V 你判斷故障可能是 5 為進一步確定小燈泡亮度與電壓的關系 做了多次實驗 并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了小燈泡的U I圖像 如圖丙所示 請根據(jù)圖像信息計算出小燈泡的額定功率是 W 將滑動變阻器的滑片 向左移動 小燈泡斷路 0 5 答案 3 如答圖所示 解析 1 電路中電源電壓為6V 小燈泡的額定電壓為2 5V 若去掉滑動變阻器 則燈泡兩端的電壓就為6V 無法實現(xiàn)小燈泡兩端的電壓等于額定電壓 所以小偉的實驗方案不可行 2 燈泡與滑動變阻器串聯(lián) 小燈泡的額定電壓為2 5V 電阻大 亮 但電壓表和電流表都有示數(shù) 說明電路中電流過小 應將滑動變阻器的滑片向左移動 減小電路中的總電阻來增大電流 在調(diào)節(jié)滑動變阻器的過程中 燈泡突然熄滅 電流表突然變得無示數(shù) 這說明電路中發(fā)生斷路 電壓表的示數(shù)是6V 說明電壓表兩接線柱能連接到電源兩端 所以是小燈泡斷路 跟蹤訓練 2016 紹興 測定額定電壓是2 5V小燈泡額定功率的實驗 電路如圖甲 電源電壓恒為4V 1 閉合開關 電壓表指針如圖乙所示 該時小燈泡兩端電壓是 V 0 5 因為電源電壓不變 當滑動變阻器阻值減小 R1時 由圖像可知 電流I增加 總電阻R減小 變阻器電阻減小值須大于小燈泡電阻的增大值 所以 R1大于 R2 2 圖丙是根據(jù)實驗記錄數(shù)據(jù)畫出的小燈泡U I曲線 由圖可知 小燈泡的額定功率是 W 小燈泡的電阻隨兩端電壓的增大而 3 在某次調(diào)節(jié)中 滑動變阻器接入電路的阻值減小了 R1 小燈泡電阻變化了 R2 則 R1 R2 選填 大于 等于 或 小于 并說明理由 0 5 增大 大于 類型二關于焦耳定律的理解與應用典例 2016 衢州 為探究 電流通過導體產(chǎn)熱的多少與導體電阻的關系 小柯用如圖甲所示裝置進行實驗 圖中兩個250mL的同規(guī)格燒瓶內(nèi)裝有等體積的煤油 瓶塞上各插一根同規(guī)格的玻璃管 瓶內(nèi)連接的電阻絲的阻值分別為5 和10 實驗步驟 連接好電路 將滑動變阻器的滑片移至 端 填字母 分別標記兩燒瓶內(nèi)玻璃管中液面的起始位置 閉合開關 通電t0時間后 分別標記此時兩燒瓶內(nèi)玻璃管中液面的位置 比較發(fā)現(xiàn)10 電阻絲所在燒瓶內(nèi)玻璃管中液面上升更高 推測結論 在電流和通電時間相同的情況下 電阻越大 電流產(chǎn)生的熱量 B 越多 交流反思 為使上述結論具有一定的普遍性 同學們討論了以下兩種方案 方案一 在前一次實驗后 待玻璃管中的液面降回到起始高度后 按小柯的實驗步驟 再次進行實驗 比較兩玻璃管內(nèi)液面上升情況 得出結論 方案二 用乙圖所示裝置替換甲圖中對應裝置 乙圖中兩個燒瓶規(guī)格相同 容積都為500mL 按小柯的實驗步驟 進行實驗 比較兩玻璃管內(nèi)液面上升情況 得出結論 以上兩種方案 你認為可行的有 方案二 跟蹤訓練 2018 湖州吳興區(qū)統(tǒng)測 如圖是探究 電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關 的實驗裝置中的部分電路 所連接5 電阻均可上下活動 兩個相同的透明容器中密封著等量的空氣 甲 乙兩U形管中所有液面初始狀態(tài)是等高相平 通電一段時間后液面的高度如圖所示 1 本實驗利用U形管中液面的高度差的大小反映放出熱量的多少 這是利用了裝置中 選填 液體 或 空氣 的熱脹冷縮 空氣 2 根據(jù)題干中的實驗結果 本實驗能得到的結論是 3 為了研究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關系 在不增加實驗器材和不改變電路接線的前提下 斷開開關 U形管中的液面降回到原來液面后 你需要進行的實驗操作是 相同電 阻 在通電時間相同的情況下 通過電流越大 導體產(chǎn)生的 熱量越多 將圖中上方5 的電阻 也放入右邊容器中 重復上述實驗 一段時間后觀察管內(nèi)液 面高度差 類型三含有電動機的電路計算典例 2017 杭州 如圖是小金研究電動機轉動是否對小燈泡的亮度有影響的電路圖 開始小金先抓住轉軸合上開關 觀察小燈泡的亮度 接著放開轉軸讓電動機轉動 繼續(xù)觀察小燈泡亮度的變化 已知 小燈泡的電阻為R 電動機線圈電阻為r 電源電壓為U 由此請你回答 1 在電動機未轉動時 t時間內(nèi)電流在電路中產(chǎn)生的熱量為 填寫表達式 2 在電動機轉動時 電流所做的功 電流在電路中產(chǎn)生的熱量 選填 大于 等于 或 小于 3 小金判斷電動機轉動后小燈泡會更亮 你認為小金的判斷正確嗎 并根據(jù)學過的知識給以解釋 大于 跟蹤訓練 2018 杭州 小金對玩具汽車的電動機很感興趣 他拆下電動機 測得它的內(nèi)阻為1 5 為測量電動機工作時的電流 利用身邊現(xiàn)有器材 設計了如圖所示的電路 符號表示數(shù)值可讀的變阻器 已知電源電壓為12V 當變阻器的阻值為6 時 電壓表的讀數(shù)為3V 計算此時 1 通過電動機的電流 2 電動機消耗的電功率 答案 1 變阻器兩端的電壓為U變 U U機 12V 3V 9V又 串聯(lián)電路電流處處相等 通過電動機的電流為1 5A 2 電動機消耗的電功率P U機I 3V 1 5A 4 5W 混淆電流做功和電熱的關系致錯典例加在某電動機上的電壓是U 電動機消耗的電功率為P 電動機線圈的電阻為r 則電動機線圈上消耗的電功率為 錯解 選D 析錯 學生沒有弄清楚純電阻和非純電阻的區(qū)別 錯求成電動機的機械功率 誤選為D 跟蹤訓練如果加在某定值電阻兩端的電壓從8V升高到10V 通過該電阻的電流變化了0 1A 則該電阻的功率變化了 A 0 2WB 1 8WC 2 0WD 8 0W B 影響導體電熱大小的相關因素1 教材實驗原理圖 2 實驗結論電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流I 導體的電阻R 通電時間t有關 電流 電阻越大 通電時間越長 導體產(chǎn)生的電熱就越多 3 實驗關鍵點 1 控制變量法電流產(chǎn)生的熱量跟電流 電阻 通電時間有關 要研究電熱與某個因素的關系時 需采用控制變量法 2 轉換法燒瓶與玻璃管相當于液體溫度計 電流產(chǎn)生熱量的多少通過U形管中液面高度變化顯示 采用的是轉換法 4 實驗拓展 1 在純電阻電路中 電流產(chǎn)生的熱量與電流所做的功相等 即 Q W 因為純電阻將電能全部轉化為內(nèi)能 所以產(chǎn)生的電熱與消耗的電能相等 2 在非純電阻電路中 Q W 因為非純電阻電路中只有一部分電能轉化為內(nèi)能 還有一部分電能轉化為其他形式的能 例如 電動機在工作時 電能大部分轉化為動能 小部分轉化為內(nèi)能