2018--2019学年九年级物理全册 第十八章电与热讲义 新版新人教版

电与热

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．
图甲为测量小灯泡额定电功率的实物图，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　　　 ．
（1）图略（电压表选0～15V量程）　（2）B　（3）1.9
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，这时电流表的示数如图所示，小灯泡正常发光时的功率是 W．

（1）图略　（2）断开，B　（3）0.75
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　　Ω．
（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：
①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；
②用原理　 　计算出小灯泡的额定电功率．
（1）如图（2）)b；9（3）小灯泡处断路（4）2.5；P=UI
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10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A 0～3A）、电压表（0～3V 0～15V）、开关各一个，导线若干，滑动变阻器三只：R1（5Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A）、R3（500Ω 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、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 _______Ω（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”）
（1）R2；（2）把指针调至零刻线（调零）；（3）0.22；1.8；8.18；0.396；（4）0.625；增大．
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，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50Ω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/50Ω=0.24A，Q＝I2Rt＝(0.24A)2×50Ω×300s＝864J.
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（　　）
A．U甲=U乙，Q甲=Q乙 B．U甲＜U乙，Q甲＞Q乙
C．U甲＜U乙，Q甲＜Q乙 D．U甲＞U乙，Q甲＜Q乙
C
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
B
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）．
（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
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完整：___________．
（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
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（R1＞R2）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（　　）
A．a球 B．b球 C．c球 D．d球
C
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．
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
A
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
D
将阻值为40Ω的电阻丝接在电源两端，通电10min，电流产生的热量是1.5×103J，若将阻值为10Ω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（ ）
A．1.5×103J B．3.75×103J C．7.5×103J D．6.0×103J
D
李同学自制了一个简易“电热驱蚊器”，它的发热元件是一个阻值为1.0×104Ω的电阻，将这个电热驱蚊器接在电源的两端，当电源两端电压为220V时，100s内产生的热量为
_____________J．
484
小明买回如图所示的干鞋器，其电阻为2 200Ω，正常工作电流为0.1 A，把它放入鞋内，通电后就可以起到干燥杀菌除臭的作用，这是利用电流的____________效应工作的，它正常工作100 s产生_____________J的热量．
热 2200
一只灯泡接在4V电路中，通过它的电流为0.4A，通电l0s，则下列说法中不正确的是（　　）
A．灯泡此时的电阻为10Ω B．灯泡此时的电功率为1.6W
C．电流对灯泡做的功为16J D．灯丝放出的热量为40J
D
一段导体两端的电压是24V时，通过的电流是0.5A，则导体的电阻是 Ω，这段导体消耗的电功率是 W，通过10S产生的热量是 J．
48 12 120
图是某家用电热器内部电路结构示意图，其中R1、R2为加热电阻丝（R1>R2）．电阻丝有四种连接方式可使电热器提供不同的发热功率，其中发热功率最大的连接方式是
（ ）

D
用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来接在原来的电路中，则烧开同样一壶水的时间是（不计热量损失）（ ）
A．2.5min B．5min C．20min D．40min
A
在如图所示的电路中，R1=15Ω，R2=20Ω，闭合开关后，电流表的示数为0.4A．则R1两端的电压为___V，通过电阻R2的电流为___ A．若通电100秒，R2产生的热量为__ J．
6；0.3；180
提高班
把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比为（　　）
A． 　　　　B． 　　　 C． 　　 D．
C
有一个额定电压为220伏的电炉，想把它接在110伏的电路上，而不改变电炉的功率，办法是（　　）
A． 把电炉的电阻丝截去一半
B． 把电炉的电阻丝截成相等的两段，再并联起来
C． 用另一根和它相同的电阻丝串联
D． 用另一根和它相同的电阻丝并联
B
为了探究“电流产生的热量与电流、电阻的关系”，小丽实验小组采用了如图所示的实验装置，装有煤油的甲、乙两烧瓶中分别有阻值不等的电阻丝R1和R2，已知R1>R2．
（1）使用此实验装置，可研究 的关系．
（2）在相同通电时间内，两烧瓶中煤油温度上升较高的是 （“甲”或“乙”）瓶．由此可知， ．
（1）电流和通电时间一定时，电流产生的热量与电阻的关系．
（2）甲；电流和通电时间一定时，电阻越大，电流产生的热量越多．
有两根电阻丝R1、R2和一个电源E，且电源E两端的电源保持不变，如果只将电阻丝R1、R2并联接在电源E的两端，电阻丝R1在120S内产生的热量为12Q；如果将电阻丝R1、R2串联接在电源E两端，为使电阻丝R1、R2产生的总热量为3Q，则需要通电的时间是 S.
120
如图所示，电源电压U=6V，电阻R1=4，R2=6．
（1）当开关S闭合后，电流表示数为多少?
（2）当开关S闭合后，电阻R1在10s内消耗的电能为多少?
（3）若将两电阻并联后接入原电路，当开关S闭合后，电路的总功率为多少?
（1）电流表的示数：
（2）电阻在10s内消耗的电能：
（3）并联之后的功率：
的功率，并联之后电路中的总功率：
尖子班
有两根阻值分别为的电阻丝，分别采用下图所示的四种方法接在同一电源上后，相同时间内产生的热量最大的是（　　）
D
一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈电阻为2，线圈中电流为10A．这台电动机正常工作1S消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（ ）
A．W=3800J，Q=200J B．W=3800J，Q=3800J
C．W=72200J，Q=200J D．W=72200J，Q=3800J
A
为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如下图所示的家甲、乙两种装置，他将两端阻值不同的电阻丝（R1（1）在这个实验中，电流产生的热量多少是通过 体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”，这种方法在物理学研究中经常用到，请举一例：
（2）甲装置可探究电流产生的热量与 的关系．
（3）在装置甲、乙的来两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与 的关系．
（4）在甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与气球 （填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多．
（5）教材上的实验装置如图丙所示（烧瓶与图中的相同）．比较甲、乙和丙图所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是 ，理由是：
（1）气球膨胀的程度大小、研究声音是由振动产生的，用乒乓球的振动来显示音叉的振动（2）电阻（3）电流（4）C（5）甲、气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短
有两根电阻丝R1、R2和一个电源E，且电源E两端的电源保持不变，如果只将电阻丝R1、R2并联接在电源E的两端，电阻丝R1在120S内产生的热量为12Q；如果将电阻丝R1、R2串联接在电源E两端，为使电阻丝R1、R2产生的总热量为3Q，则需要通电的时间是 S.
120
有一电热毯的电路图如图所示，说明书上标明所用的电压为220V，电热毯电阻为，利用开关S的通、断可以使电热毯的发热功率分为两挡，其中1挡为功率最大挡，Ⅱ挡功率为I挡的，试问:
（1）开关处于什么状态时，电热毯的功率最大?它的值为多少?
（2）电阻应为多大?
通过分析电路图可看出当S断开时与串联，此时电热毯的发热功率:，而当S闭合时电热毯的发热功率为．
（1）①当S断开时，电热毯发热功率为
②当S闭合时电热毯的发热功率为，显然大于当S断开时电热毯的发热功率． 当S闭合时电热毯的功率最大，为
（2）根据Ⅱ挡为I挡功率的，故Ⅱ挡功率为
又故
如图是测量小灯泡电功率的实物图，其中电源电压为4V，小灯泡的额定电压是，其中灯丝电阻约为10Ω．滑动变阻器标有“10V 1A”字样，电表左侧为“”接线柱．
（1）请用笔画线代替导线，把实物图连接完整．并在边方框内画出电路图．
（2）在连接电路时，开关必须_____，变阻器的滑片应移至____（选填“A”或“B”）端．
（1）如右图所示．（2）断开 B
电烙铁通电一段时间后变得很烫，而连接电烙铁的导线却没有明显发热，这是主要是因为（ ）
A．导线的绝缘皮隔热
B．导线散热比电烙铁快
C．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流
D．导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻
D
（多选）两根粗细相同、长短不同的锰铜线，接在同一个电路中，则（　　）
A．并联连接时，在相同的时间内，长的锰铜线产生的热量多
B．并联连接时，在相同的时间内，长的锰铜线产生的热量少
C．串联连接时，在相同的时间内，长的锰铜线产生的热量多
D．串联连接时，在相同的时间内，长的锰铜线产生的热量少
BC
四只相同的灯泡分成两组，两只灯泡并联，两只灯泡串联，分别接上电压相同的电源，如果这两组灯泡消耗的电能相等，则串联通电时间是并联通电时间的（　 　）
A．8倍　　　　 B．4倍　　　　 C．2倍　　　　 D．0.5倍
B
如图，电源电压恒定．小灯泡上标有“6V 9W”字样，假定灯丝电阻不随温度而变化，当S1、S2均闭合时，小灯泡正常发光．
（1）求小灯泡正常发光时的电流
（2）当S1闭合，S2断开时，电流表示数为0.5A，求电阻R的阻值
及小灯泡的实际功率
（1）当均闭合时，被短路时，只有灯接入电路，此时小
灯泡正常发光，电源电压；
（2）当闭合时，断开时，与灯串联接入电路．
故有
由灯泡铭牌可知：
故电阻；灯的实际功率为：
课后测
如图所示，电源电压为6V，R1 的阻值为10Ω，R2 的阻值为20Ω．R1 与R2 的连接方式为 填“串联”或“并联”）．闭合开关，电流表A的示数为 ，电流表A1的示数为 ，通电10s 电阻R1 产生的热量为 J．
并；0.9；108
如图所示，R2=2R1，当开关S打开和闭合时，在相同的时间内，电流通过R1产生的热量之比为（　　）
A．1：3 B．1：9 C．3：1 D．9：1
B
将电阻R1接到电压为U的电路上，它消耗的电功率为49W，若将R1与另一个电阻R2串联后仍然接到原来的电路上时，电阻R1消耗的电功率为36W，电阻R2消耗的电功率为 W．若将R1和R2并联接入原电路中，则R1和R2在相同的时间内消耗的电能之比为 ．
6；1:6
两定值电阻RA和RB中的电流与其两端电压的关系如图所示，则RA RB （选填“＜”、“＞”和“=”），若将两电阻串联在电压为3V的电源两端，电路的总功率为 W，通电一段时间后，RA和RB产生的热量之比是 ．
<；06；1:2