初三物理讲义暑假尖子班第9讲.电与热.教师版
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1、电与热电流电压电阻电阻关系9 漫画释义 知识互联网模块一 电功率测量实验知识导航1原理: 2器材的选择:电源、开关、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器各一个,导线若干3实验电路图(如上)注意事项:(1)观察电流表、电压表、滑动变阻器的量程和允许通过的最大电流,选择量程时电压表的量程要大于小灯泡的额定电压,电流表的量程要大于小灯泡的额定电流变阻器的电阻应与小灯泡的电阻相当为好,允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流(2)断开开关,调节滑变到最大阻值处,使电路中的电阻最大(3)闭合开关,调节滑变,使小灯泡两端电压为其额定电压(4)此实验只做一次,不用求平均值夯实基础【例1】 图甲为测量小灯泡额定
2、电功率的实物图,电源电压为且稳定不变 (1)请用笔划线代替导线将电压表接入电路(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到端(选填“”或“”)(3)移动滑片位置,使小灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 【答案】 (1)图略(电压表选015V量程)(2)B(3)1.9【例2】 小鹏同学利用伏安法测量额定电压为V的小灯泡正常发光时的功率(1)图中的电路没有连接完整,请你把图中的元件连接完整(要求滑片P向右移动时变阻器阻值变大)(2)在连接电路时,开关应该 ;滑动变阻器的滑片P应放在 端(填:A或B)(3)小鹏闭合开关,通过调节滑动变阻器的滑片P,使得电压表的示数为2.5V,这时
3、电流表的示数如图所示,小灯泡正常发光时的功率是 W 【答案】 (1)图略(2)断开,B(3)0.75能力提升【例3】 (2011湖南株洲)小明同学利用电压表和电流表测量小灯泡的电阻值(已知小灯泡的额定电压为2.5V),实验电路图如图左所示(1)按左图所示的电路图,将右图中的电压表正确连入电路(用笔画线代替导线)(2)开关闭合前,滑片P应移到(填“a”或“b”)端;实验中,当滑片P移到某一位置时,电流表A和电压表V示数如图所示,则此时小灯泡的阻值为(3)小明在实验时,小灯泡突然熄灭,检查发现A的示数为零,V的示数接近电源电压,请你帮小明分析电路的故障可能是: (4)若小明同学想用已连好的电路测量
4、小灯泡的额定电功率,请你帮他把主要的实验步骤补充完整:移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为 V时,读出电流表的示数;用原理 计算出小灯泡的额定电功率【答案】 (1)如图(2))b;9(3)小灯泡处断路(4)2.5;P=UI【例4】 某班同学到实验室做“测定小灯泡功率”的实验被测小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10实验室有如下器材:电源(电压为6V)、电流表(00.6A 03A)、电压表(03V 015V)、开关各一个,导线若干,滑动变阻器三只:R1(5 0.5A)、R2(50 0.5A)、R3(500 1A)同学们设计的电路如图甲所示:(1)最合适的滑动变阻器应选用 _(选填R1、R2
5、、R3)(2)实验前在检查仪器时,发现电流表指针如图乙所示,则接下来的操作是 _(3)经检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片到某一位置,电流表和电压表的示数如图丙所示,则此时通过小灯泡的电流是 _A,灯泡两端的电压是 _V,此时小灯泡的电阻是 _(电阻计算的结果保留二位小数),灯泡的实际功率是 _W(4)改变滑动变阻器的阻值,多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压,根据记录的数据,同学们画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象(如图丁),根据图象提供的信息,算出小灯泡的额定功率为 _W,小灯泡灯丝电阻随电压增大而 _(选填“增大”“减小”或“不变”)【答案】 (1)R2;(2)把指针
6、调至零刻线(调零);(3)0.22;1.8;8.18;0.396;(4)0.625;增大模块二 焦耳定律实验知识导航1、实验装置:在两个相同的烧瓶中装满煤油,初温相同。瓶中各装一根电阻丝,甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大,串联起来,通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高,体积膨胀,煤油在玻璃管里会上升,电流产生的热量越多,煤油上升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况,就可以比较电流产生的热量(注意控制变量)三种情况:(1)第1次实验:两个电阻串联,它们的电流相等,加热的时间相同,甲瓶相对乙瓶中的电阻较大,并观察两瓶煤油上升高度比较A、B两瓶,什么相同?(I、t相同),什么不同?(R不同,
7、R甲R乙;玻璃管中煤油上升的高度不同,h甲h乙)说明:在通电电流和通电时间相同的条件下,电阻越大,电流产生的热量越多(2)第2次实验:在两玻璃管中的液柱降回来后,调节滑动变阻器,加大电流,重做实验,让通电的时间与前次相同,两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度说明:在电阻和通电时间相同的条件下,电流越大,电流产生的热量越多,进一步的研究表明产热量与电流的平方成正比(3)第3次实验:若通电时间越长,瓶中煤油上升得将会怎样?时间越长,瓶中煤油上升越高说明:在通电电流和电阻相同的条件下,通电时间越长,电流产生的热量越多2、英国物理学家焦耳做了大量的实验于1840年最先精确地确定电流通过导体产生的热量
8、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,这个规律叫做焦耳定律焦耳定律可以用公式表示:Q=I2Rt练习:一根50的电阻丝接在12V的电压上,在5min内共产生多少热量. 解:I=U/R=12V/50=0.24A,QI2Rt(0.24A)250300s864J.夯实基础【例5】 (2012桂林)如图所示,是研究电流热效应的部分实验电路,甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小,下面关系中正确的是()AU甲=U乙,Q甲=Q乙 BU甲U乙,Q甲Q乙CU甲U乙,Q甲Q乙 DU甲U乙,Q甲Q乙【答案】
9、C【例6】 (2012齐齐哈尔)如图所示是探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验,烧瓶内用煤油而不用水,你认为主要的原因是()A因为煤油的热值大 B因为煤油的比热容小C因为煤油的密度小 D因为煤油具有可燃性【答案】 B【例7】 某同学探究“通电导体产生的热量与电阻的关系”而设计如图的实验A、B两个相同的烧瓶里装有相同的煤油(1)将铜丝 A 和镍铬合金丝 B 串联,其目的是_(2)这位同学通过实验得出:电阻越大,导体消耗的电功率则越大另一位同学指出他的结论不严密,请你将这位同学的实验结论补充完整:_(3)已知 RB RA,通电一段时间后,烧瓶_中的温度上升较高 (4)若保持电源
10、电压不变,利用该实验装置还可以探究通电导体产生的热量与_的关系(写出一种)【答案】 (1)保证电流相等(2)通过导体的电流相同时(3)B (4)通电时间能力提升【例8】 现用如图所示的器材来探究通电导体产生的热量与电阻的关系:(1)将A、B两烧瓶的锰铜合金丝和镍铬合金丝串联接入电路,其目的是控制_ 相等(2)随着时间增加,两瓶中煤油温度都逐渐上升,说明通电导体产生的热量与_ 有关(3)已知镍铬合金丝比锰铜合金丝的电阻大,通电一段时间后,_烧瓶 中的煤油温度上升快(填A或B)由此,小明得出_结论:通电时间一定,电阻越大,导体产生的热量越多(4)另一个同学指出小明的结论不严密,请你将小明的结论补充
11、完整:_【答案】 (1)电流(2)通电时间(3)B(4)电流和通电时间一定,电阻越大,电流产生的热量越多【例9】 小明用如图所示的装置,探究电流产生的热量与哪些因素有关他分别将电阻丝(R1R2)密封在完全相同的4个烧瓶中,并将烧瓶中气体通过短玻璃管与气球相连(设他们所用的各种同类器材性能相同)同时闭合开关后,电流通过瓶中的电阻丝均有热量产生,在a、b、c、d四个气球中,鼓起来最快的是()Aa球 Bb球 Cc球 Dd球【答案】 C模块三 电热和焦耳定律知识导航1焦耳定律电流通过导体要产生热,电流通过导体时产生的热量与导体中的电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电的时间成正比电热的产生实际上
12、是将电能转化为内能2 电热的计算式(1)此式是计算电热的一般公式,适用于所有电路(2), 只适用于纯电阻电路3成立的条件:电流通过导体时,如果电能全部转化为热能,而没有同时转化为其他形式的能量,即电流所做的功全部用来产生热,则电流产生的热量Q就等于电流所做的功W注意:(1)纯电阻电路与非纯电阻电路的区别:纯电阻电路指的是电能全部转化为内能的电路,例如电路中只有电阻或小灯泡的电路,而非纯电阻电路指的是电能不仅转化为内能,还转化为了其他形式的能量的电路,例如电路中有电动机的电路(2)电热与电功的区别:电功指的是电能转化为其他形式的能量,包括转化为内能,而电热只表示转化为内能的那部分电能,所以一般情
13、况下电功大于电热若电路为纯电阻电路,那么电流只转化为内能,那么电功就等于电热4 电热的应用与防止(1)电热器是利用电流的热效应制成的加热设备电热器的主要组成部分是发热体发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘材料上制成的常见的电热器有电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等(2)电热的危害要加以防止,导体的电流过大,导体的温度升高,如果超过绝缘材料的耐热温度,绝缘材料会迅速老化,甚至烧坏,引起火灾,所以需要加快散热夯实基础【例10】 将一台“220V 100W”的电风扇,一个“220V 100W”的充电器,一把“220V 100W”的电烙铁,分别接到达220V的电源上,在相同的时间内,电流通过
14、它们产生的热量最多的是( )A电烙铁B充电器C电风扇D一样多【答案】 A【例11】 (2011甘肃兰州)关于电流通过导体时产生的热量,以下说法正确的是( )A根据Q=I2Rt可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越多B根据Q=U2t/R可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越少C根据Q=UIt可知,相同时间内产生的热量与电阻无关D根据Q=I2Rt可知,在电流一定时,电阻越大,相同时间内产生的热量越多【答案】 D【例12】 (2012兰州)将阻值为40的电阻丝接在电源两端,通电10min,电流产生的热量是1.5103J,若将阻值为10的电阻丝接入同一电源的两端,通电10 min,电流产生的热量是(
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