浙江省中考科学（物理部分）第三篇主题3第六单元电流热效应和电功率的测量（课件 38张ppt）

第六单元　电流热效应和电功率的测量
1．[2016·嘉兴舟山]某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，设计了如下电路图，其中正确的是 (　 　)



A　　　　 B　　　 　C　　　 　D
B
2．[2018·成都]如图所示，电热水壶上标有
“220V　1800W”，小明发现烧水过程中
热水壶的发热体部分很快变热，但连接
的电线却不怎么热，是因为导线的电阻
比发热体的电阻_____。在额定电压下，
烧开一壶水用时3min20s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为_________J。
小
3.6×105
3．[2019·预测]一台电动机额定电压为220V，额定功率为5.5kW，它的电阻为0.4Ω，求：
(1)正常工作时的电流是多少？
(2)每分钟产生的热量是多少？
(3)每分钟有多少电能转化为机械能？


(2)Q＝I2Rt＝(25A)2×0.4Ω×60s＝1.5×104J
(3)W电＝Pt＝5.5kW×60s＝3.3×105J
W机械＝W电－Q＝3.15×105J
4．[2018·宁波鄞州区统测]如图是一个电
热器的一部分电路。电热丝R1规格为
“220V　1100W”，电阻R2＝506Ω。
电热器正常工作时，加热功率1100W，
保温功率88W。电源电压保持不变，电阻不随温度变化。
(1)当温控开关S接a时，电路处于______状态(选填“加热”或
“保温”)。
(2)某天在使用电热器时，R1烧毁了。小科想使电路恢复正常工作，在商店买来了表中所示的电热丝，请你设计一个方案，使损坏的电路恢复正常工作，并说明设计理由。
加热
符号 R3 R4 R5 R6
规格 220V　500W 220V　600W 220V 2200W 110V　550W
数量 1 1 2 3
(3)世界上不同国家的家庭电路电压并不相同，如美国的家庭电路电压为110V。你觉得家庭电路的电压规定得高一些好还是低一些好？为什么？
(4)如果这种电热器想出口美国，为保证加热功率和保温功率不变，求R1和R2的阻值。
【答案】 (2)设计如下：
将两根“110V　550W”电热丝R6串联替代R1。

两根电热丝R6串联后总阻值是44Ω，接在220V电压下能正常工作，能完全等效替代R1。(合理即可)
(3)电压低好，因为更安全(或者电压高好，可以减少输电线上电
能的损耗，理由支持结论，合理即可)




R2＝R总－R1＝137.5Ω－11Ω＝126.5Ω
一、实验：测定小灯泡的电功率
考点1　知道测小灯泡的电功率需用的器材(a)
实验器材：电源、电压表、电流表、开关、小灯泡、滑动变阻器、导线
考点2　会画实验电路图（b）
电路图：
考点3　会根据实验电路图进行实物的连接(b)
考点4　能做分别测定小灯泡的额定功率和实际功率的实验(b)
用_______测小灯泡的电功率
(1)实验电路图：如考点2中电路图所示。
(2)串联滑动变阻器的作用：
①限制电流，__________；
②调节小灯泡的______、______，以便测出不同电压、电流下的小灯泡的电功率。
伏安法
保护电路
电压
电流
(3)注意事项：
①连接电路时，开关必须______；
②滑动变阻器串联在电路上，要接_____________两接线柱，滑片P应放在阻值______的位置；
③电流表与小灯泡______，电压表与小灯泡______，电流表、电压表的量程选择要适当，正、负接线柱的接法要正确；
④要注意电路中是否有短路的地方，检查电路无误后，闭合开关，调节滑动变阻器，注意此时要小心移动滑片，以免因实际电压超过额定电压过多而烧毁小灯泡。
考点5　会正确地记录实验数据和得出的实验结论(b)
断开
“一上一下”
最大
串联
并联
二、电热器
考点1　理解焦耳定律的内容(b)
焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的________成______，跟导体的电阻成______，跟通电的______成______。
考点2　会用焦耳定律公式Q＝I2Rt进行简单计算和解决简单问
题(c)
二次方
正比
正比
时间
正比
Q＝I2Rt
2．电热与电功的关系
(1)若电能全部转化为内能：对于________电路电功______用来产生热量，如电流通过电饭锅时(近似)，则：Q＝W(I2Rt＝UIt)。
(2)若电能部分转化为内能：对于__________电路电流所产生的热量仅是电流做功中的________。如：电流通过电动机时，则：Q 【注意】　焦耳定律适用于任何用电器的热量计算。
纯电阻
全部
非纯电阻
一部分
考点3　知道电热器的原理和应用(a)
1．电流的热效应：电流通过导体时，使导体的温度______的现象，实质是______转化为______。
2．电热器是利用电流的________工作的，主要组成部分是________，发热体一般选用电阻率____、熔点____的金属丝绕在绝缘体上做成。如：电熨斗、电褥子、电烙铁、电饭锅、电烤箱等。具有清洁无污染、热效率高、便于控制和调节等优点。
升高
电能
内能
热效应
发热体
大
高
【考点延伸】
研究电热跟哪些因素有关，实验设计如图所示(R甲＜R乙)：
实验原理：当电流通过电阻丝时，电流产生的______使瓶中的煤油__________，玻璃管内的液面就会逐渐______。电流产生的热量越多，液面就会上升得越高。我们可以通过玻璃管内液面上升的______比较电流产生热量的多少(保证煤油的质量、初温、容器等相同)。
(1)电阻丝产生的热量看不见，可利用电阻丝产生的热量使玻璃管内煤油上升的高度进行比较，这是采用了________。
(2)电流产生的热量和电阻、电流和通电时间均有关系，在研究热量与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，这是采用了____________。
热量
温度升高
上升
高度
转换法
控制变量法
类型一　理解伏安法测电功率
典例 [菏泽中考]实验室电源电压为6V，要测量小灯泡的额定功率，小伟选择一个额定电压为2.5V、电阻大约为10Ω左右的小灯泡，小强画出了电路图(如图甲所示)。
(1)小伟看到电路图后提出一个建议：简化实验，去掉滑动变阻器后测量小灯泡的额定电功率。你认为小伟的实验方案可行吗？为什么？_____________________________________ __________。
不可行；无法实现小灯泡两端的电压等于
额定电压
(2)若按照小强设计的电路图进行实验，实验室里有最大阻值是
10Ω和60Ω的滑动变阻器，你认为应该选择最大阻值为____Ω的滑动变阻器。
(3)将图乙中的滑动变阻器和电压表(选用合适的量程)接入电路。
60
(4)在实验器材选择无误，电路连接正确的情况下，闭合开关，小灯泡不亮，但电压表和电流表都有示数，按照图乙的电路连接图判断，要让灯泡发光，你的操作是____________________ _________。调整电路正常后开始实验，在调节滑动变阻器的过程中，灯泡突然熄灭，电流表突然变得无示数，电压表的示数是6V，你判断故障可能是____________。
(5)为进一步确定小灯泡亮度与电压的关系，做了多次实验，并根据实验数据绘出了小灯泡的U－I图像(如图丙所示)。请根据
图像信息计算出小灯泡的额定功率是_____W。
将滑动变阻器的滑片
向左移动
小灯泡断路
0.5
【答案】 (3)如答图所示。



【解析】 (1)电路中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，若去掉滑动变阻器，则灯泡两端的电压就为6V，无法实现小灯泡两端的电压等于额定电压，所以小伟的实验方案不可行。
(2)灯泡与滑动变阻器串联，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大
亮，但电压表和电流表都有示数，说明电路中电流过小，应将滑动变阻器的滑片向左移动，减小电路中的总电阻来增大电流；在调节滑动变阻器的过程中，灯泡突然熄灭，电流表突然变得无示数，这说明电路中发生断路，电压表的示数是6V，说明电压表两接线柱能连接到电源两端，所以是小灯泡断路。
跟踪训练 [2016·绍兴]测定额定电压是2.5V小灯泡额定功率的实验，电路如图甲，电源电压恒为4V。





(1)闭合开关，电压表指针如图乙所示，该时小灯泡两端电压是_____V。
0.5
因为电源电压不变，当滑动变阻器阻值减小ΔR1时，由图像可知，电流I增加，总电阻R减小，变阻器电阻减小值须大于小灯泡电阻的增大值，所以ΔR1大于ΔR2
(2)图丙是根据实验记录数据画出的小灯泡U－I曲线。由图可知，小灯泡的额定功率是_____W，小灯泡的电阻随两端电压的增大而______。
(3)在某次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1，小灯泡电阻变化了ΔR2，则ΔR1______ΔR2(选填“大于”“等于”或“小于”)，并说明理由。_______________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________。
0.5
增大
大于
类型二　关于焦耳定律的理解与应用
典例 [2016·衢州]为探究“电流通过导体产热的多少与导体电阻的关系”，小柯用如图甲所示装置进行实验，图中两个250mL的同规格烧瓶内装有等体积的煤油，瓶塞上各插一根同规格的玻璃管，瓶内连接的电阻丝的阻值分别为5Ω和10Ω。
【实验步骤】①连接好电路，将滑动变阻器的滑片移至____端
(填字母)，分别标记两烧瓶内玻璃管中液面的起始位置。②闭合开关，通电t0时间后，分别标记此时两烧瓶内玻璃管中液面的位置。③比较发现10Ω电阻丝所在烧瓶内玻璃管中液面上升更高。
【推测结论】在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量_______。
B
越多
【交流反思】为使上述结论具有一定的普遍性，同学们讨论了以下两种方案：
方案一：在前一次实验后，待玻璃管中的液面降回到起始高度后，按小柯的实验步骤②再次进行实验，比较两玻璃管内液面上升情况，得出结论。
方案二：用乙图所示装置替换甲图中对应装置(乙图中两个烧瓶规格相同，容积都为500mL)，按小柯的实验步骤①②进行实验，比较两玻璃管内液面上升情况，得出结论。
以上两种方案，你认为可行的有________。
方案二
跟踪训练 [2018·湖州吴兴区统测]如图是探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置中的部分电路(所连接5Ω电阻均可上下活动)。两个相同的透明容器中密封着等量的空气，甲、乙两U形管中所有液面初始状态是等高相平，通电一段时间后液面的高度如图所示。
(1)本实验利用U形管中液面的高度差的大
小反映放出热量的多少，这是利用了装置
中________(选填“液体”或“空气”)的热胀
冷缩。
空气
(2)根据题干中的实验结果，本实验能得到的结论是：________ _________________________________________________________________。
(3)为了研究电流产生的热量跟电阻的关系。在不增加实验器材和不改变电路接线的前提下，断开开关，U形管中的液面降回到原来液面后，你需要进行的实验操作是____________________ __________________________________________________________________。
相同电
阻，在通电时间相同的情况下，通过电流越大，导体产生的
热量越多
将图中上方5Ω的电阻
也放入右边容器中，重复上述实验，一段时间后观察管内液
面高度差
类型三　含有电动机的电路计算
典例 [2017·杭州]如图是小金研究电动机转
动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图。
开始小金先抓住转轴合上开关，观察小
灯泡的亮度；接着放开转轴让电动机转
动，继续观察小灯泡亮度的变化(已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U)。由此请你回答：
(1)在电动机未转动时，t时间内电流在电路中产生的热量为
________(填写表达式)。
(2)在电动机转动时，电流所做的功______电流在电路中产生的热量(选填“大于”“等于”或“小于”)。
(3)小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。
大于
跟踪训练 [2018·杭州]小金对玩具汽车的电动
机很感兴趣，他拆下电动机，测得它的内阻
为1.5Ω。为测量电动机工作时的电流，利用
身边现有器材，设计了如图所示的电路(符号
表示数值可读的变阻器)。已知电源电压为12V，当变阻器的阻值为6Ω时，电压表的读数为3V。计算此时：
(1)通过电动机的电流。
(2)电动机消耗的电功率。
【答案】 (1)∵变阻器两端的电压为U变＝U－U机＝12V－3V＝9V

又∵串联电路电流处处相等
∴通过电动机的电流为1.5A
(2)电动机消耗的电功率P＝U机I＝3V×1.5A＝4.5W
混淆电流做功和电热的关系致错
典例 加在某电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的电功率为
(　　)
【错解】选D
【析错】学生没有弄清楚纯电阻和非纯电阻的区别，错求成电动机的机械功率，误选为D。
跟踪训练 如果加在某定值电阻两端的电压从8V升高到10V，通过该电阻的电流变化了0.1A，则该电阻的功率变化了 (　 　)
A．0.2W B．1.8W
C．2.0W D．8.0W
B
影响导体电热大小的相关因素
1．教材实验原理图
2．实验结论
电流通过导体产生的热量跟电流I、导体的电阻R、通电时间t有关，电流、电阻越大、通电时间越长，导体产生的电热就越多。
3．实验关键点
(1)控制变量法
电流产生的热量跟电流、电阻、通电时间有关，要研究电热与某个因素的关系时，需采用控制变量法。
(2)转换法
烧瓶与玻璃管相当于液体温度计，电流产生热量的多少通过U形管中液面高度变化显示，采用的是转换法。
4．实验拓展
(1)在纯电阻电路中，电流产生的热量与电流所做的功相等，即：Q＝W。
因为纯电阻将电能全部转化为内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。
(2)在非纯电阻电路中，Q＜W。因为非纯电阻电路中只有一部分电能转化为内能，还有一部分电能转化为其他形式的能。例如，电动机在工作时，电能大部分转化为动能，小部分转化为内能。