《电热器 电流的热效应》同步练习
1．一盏“220V，60W”的白炽灯，一台“220V，60W”的电风扇，一只“220V，60W”的小电暖手炉，同时接在220V的电压下，则相同时间内产生的热量( )
A．电风扇最多 B．白炽灯最多 C．暖手炉最多 D．一样多
2．下列研究方法中属于控制变量法的是( )
A．研究焦耳定律时，通过观察烧瓶中液体温度的高低来判断电阻产生热量的多少
B．在电流、通电时间一定时，研究电阻产生的热量与电阻的关系
C．通过电流做功的多少来量度消耗电能的大小
D．比较电流表和电压表的异同点
3．阻值为R的电阻丝，并联接到电源上6min烧开一壶水，现在用两根同样的电阻丝串联起来，接到同一电源上烧开同一壶水，需要的时间是（ ）
/ A．12min B．4min C．8min D．6min
4．串联电路中，在相同时间里发热最多的那部分电路，它的 （ ）
A. 电流最大 B. 电流最小 C. 电阻最小 D. 电阻最大
5．电熨斗通电一段时间后，熨斗面很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这是因为（ ）
A．导线的电阻远小于熨斗的电阻，导线消耗的电能很少
B．通过导线的电流远小于通过熨斗的电流
C．导线的散热比熨斗快
D．导线外有绝缘皮隔热
6. 一种家用电熨斗的规格为“220V 800W”。220V表示__________________，800W表示__________________。这种电熨斗的电热丝的电阻是__________________Ω，在额定电压下工作10min产生__________________ J的热量。
7．有2安培的电流通过一电阻器，在一定时间内产生一定的热量为Q，如果电流增加到4安培，在相同的时间内产生的热量是 _______ 。
8. 两根电热丝，电阻之比为2：1，若把他们串联接在电路中，相同时间内产生的热量之比为________；若把他们并联接在电路中，相同时间内产生的热量之比为________。
9．有一电水壶的规格“220V 1000W”，该电水壶正常工作时，内部电热丝的电阻多大？理论上在额定电压下把1Kg、20℃的水烧开需要多长时间？实际所用时间比你计算的时间长一些还是短些？为什么？
答案与解析
1. 解：因为它们都在额定电压下工作,所以P=P额,即实际功率P相同, 由W=Pt,故工作时间相同时,三个用电器消耗的电能相同,又因为电扇工作时消耗电能,大部分转化为机械能,少部分转化为内能；白炽灯工作时把电能转化为内能和光能；电热器工作时把电能全转化为内能；只有电热器把电能全转化内能,即电热器产生的热量最多。
故选C。
2. 解：物理学中对于多因素（多变量）的问题,常常采用控制因素（变量）的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，如在电流、通电时间一定时，研究电阻产生的热量与电阻的关系。
故选B。
点评：本题考查了学生对控制变量法的理解，注意平时的积累。 3. 解用一个电阻烧水时消耗的总电能为W；当电阻串联起来后，总电阻R1=2R，要使烧开同一壶水，则做功一样，根据电功公式可得：t1=2×6min=12min．故选A．
点评：理解电源电压不变，会利用所学公式进行分析解决问题。 4. 解：串联电路中，电流相等，通电时间相等，由焦耳定律Q=I2Rt可知产生热量最多的地方，电阻一定大。故选D。
点评：本题考查了对焦耳定律公式特点的应用，注意理解公式中各物理量的含义和串联电路的关系。
5. 解： 对于此类试题，解决此题的关键是学生应把握电流通过导体时要发热，电热的多少跟电流的平方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。串联电路中电流相同，电熨斗通电一段时间后，熨斗面很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这是因为导线的电阻远小于熨斗的电阻，导线消耗的电能很少。
点评：本试题考查的是电流的热效应，结合焦耳定律的公式进行分析即可。
6. 解：一种家用电熨斗的规格为“220V 800W”。220V表示额定电压，800W表示额定功率。根据R=U2/P求出电阻阻值，根据W=Pt求出在额定电压下工作10min产生的热量。
故答案为：60.5；480000
7. 解：由焦耳定律Q=I2Rt可知：原来产生的热量是：Q1=（2A）2Rt，现在产生的热量是：Q2=（4A）2Rt， 所以Q2：Q1=（4A）2Rt：（2A）2Rt=4：1，根据焦耳定律进行比较即可。
故答案为：4Q。
8. 在串联电路中，电流处处相等，所以由公式Q=I2Rt可知，在电流和通电时间都相同时，电流通过电阻产生的热量与电阻的阻值成正比，则Q1：Q2=R1：R2=2：1； 在并联电路中，各支路两端的电压都相等，所以由公式Q=U2t/R
可知，在电压和通电时间都相同时，电流通过电阻产生的热量与电阻的阻值成反比，则Q1：Q2=R2：R1=1：2。 故答案为 2：1，1：2。
9.解：（1）据公式P=U2/R，得R=U2/P=(220V)2/1000W=48.4Ω．
（2）把1Kg 20℃的水烧开需要的热量是Q吸，据公式Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（Kg℃）×（100℃-20℃）=3.36×105J， 根据电水壶需要消耗的电能W等于1Kg20℃的水烧开吸收的热量Q吸，得W=Q吸=3.36×105J 又因为电水壶在额定电压下工作，其功率为P=1000W，据W=Pt=1000W×t=3.36×105J，解得：t=336s．
实际烧水过程中，要有热量损失，所需时间比计算时间要长。
《电热器 电流的热效应》
电流的热效应及焦耳定律是是本章的重点，是初中物理学习的重要任务之一，是能量守恒定律在电能与内能之间转化的具体体现。教材在电功、电功率之后安排焦耳定律，符合学生的认知规律，本节由“电流的热效应、焦耳定律和电热的利用与防止”三部分组成，研究电热与电阻、电流、通电时间的定性关系，焦耳定律的理解及应用既是教学重点又是教学难点。教学中，做好实验及分析实验现象是关键。
同时，考虑到教学过程中实验时的不确定因素导致难于掌控时间和教学内容太多，我把本节内容教学重点为电流的热效应和焦耳定律。本节课的设计体现从生活走向物理，从物理走向社会的基本理念，注重科学的探究，激发学生的学习兴趣，培养良好的思维习惯，尽可能地发挥学生的主动性。在获取知识的同时，也激发起学生学习物理知识的兴趣，初步培养学生动手实验、观察比较、归纳总结的能力和探究意识、创新意识。
【知识与能力目标】
1.能通过实例，认识电流的热效应；
2.能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律；
3.会用焦耳定律解决实际问题和进行简单计算。
【过程与方法目标】
1.体验科学探究过程，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力；
2.通过实验探究活动，锻炼学生初步的观察和实验能力。
【情感态度价值观目标】
1.通过教学活动，激发学生的学习兴趣，培养学生对科学的热爱；
2.通过对焦耳生平的学习，培养热爱科学、勇于克服困难的信念。
【教学重点】
重点：通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。
【教学难点】
难点：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。
1、多媒体课件；
2、焦耳定律演示器、电流表、电源、开关、导线、滑动变阻器等。
一、复习回顾：
1.各种不同的用电器铭牌上所标注的功率是额定功率。知道额定电压和额定功率，可用I=P/U计算其额定电流。
2. 测小灯泡功率时不能取功率的平均值。（选填“能”或“不能”）
3.小灯泡的亮暗是由实际功率决定。
二、新课教学：
电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应；
生活中哪些用电器是利用电流的热效应工作？
电热水器、电炉子、电饭锅、电热水壶等。
电流有三大效应：电流的热效应、电流的磁效应、电流的化学效应。
思考：
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?
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
猜想：
（1）电流产生的热量的多少可能与电流有关；
（2）电流产生的热量的多少可能与电阻有关；
（3）电流产生的热量的多少可能与通电时间有关。
电热的影响因素
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?你能结合实例说出这几个因素对电热的影响吗？ 当大家猜想电热与多个因素有关，实验研究时应用什么方法研究？（控制变量法）
实验时怎样来反映和比较电流产生的热量的多少？
（提示：左右两透明密闭容器中装有等质量的空气）
?通过空气受热膨胀程度，观察产生热量的多少;实验中，通过观察两个U形管中染色水柱液面高度的变化来判断产生热量的多少。
?研究电热与电阻大小的关系
实验时要控制电路中的电流和通电时间相同，改变电阻。电阻串联，可以使流过两个电阻的电流和通电时间相同；
?观察记录现象，根据实验现象，得出结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
研究电热与电流大小的关系
学生观察实验装置讨论得出：
实验时要控制电阻和通电时间相等，改变电流。使右边容器中的电阻丝中的电流与左边容器中的电阻丝不等（左边电流大于右边电流）。
? 观察记录现象，根据实验现象得出结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，这个电阻产生的热量越多。
对于某一个电阻，在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。这个结论可以通过刚才的实验中看出来，某一个电阻通电时间越长，液柱上升越高，说明放出热量越多。
电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关，电流越大、电阻越大、通电时间越长，这个电阻产生热量越多。
焦耳定律
英国科学家做了大量实验于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。
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，跟电阻成正比，跟通电时间成正比，如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律为Q=I2Rt。强调：电流对电热大小的影响更显著。
当电流做的功全部转化为内能时：?Q=W由于?W=UIt，U=IR，得Q=W=I2Rt?
焦耳定律适用条件：适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件；非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路。只有在纯电阻电路中，Q=W;在非纯电阻电路中，Q电炉通过导线接到电路中，导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？
电线与电炉丝串联，电流相等，根据焦耳定律，导线的电阻比电炉丝小得多，相同时间内放出热量也少。所以电炉丝热得发红而导线并不很热。
??当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即Q = W = UIt = I2Rt。如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：电能转化为内能+机械能，W＞Q。
例题：一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
交流订正、强调:?公式的书写及单位的统一。
解：I=U/R=36V/60 Ω=0.6 A
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 J
答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。
想想议议：额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?
答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
电热的利用和防止
“热得快”、电饭锅、电熨斗等电热器，并能将电饭锅、电熨斗的发热板取出让学生观察，向学生说明，其他的电热器也都需要用电阻大、熔点高的金属导体作为发热体。
电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度，生活中，利用电热的例子很多：如电炉子、电饭锅、饮水机等各种家用电器；鸡场还利用电热孵化器孵小鸡。
导线相互连接的地方存在接触电阻。所以通电的时候，电能转化成热的功率较大，产生热量较多.因此，相互连接的地方比别处更容易发热，甚至引起火灾。很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。
例1：下列各装置中，利用电流的热效应工作的是（ ）
A．电炉子 B．电动机 C．笔记本电脑 D．发电机
解析：A、电炉子把电能转化成内能，是利用电流的热效应工作的；
B、电动机把电能主要转化成机械能；
C、笔记本电脑把电能主要转化成光能和声能；
D、发电机工作时是将机械能转化为电能。
故答案选A。
例2：如图是 “探究电流通过
导体产生的热量与导体电
阻间关系”的实验装置，
两阻值分别为R和2R的
电阻丝浸在相同质量和初温的煤油中，
每一烧瓶里各插入一温度计。请回答下列问题：
（1）合上开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少
是通过（ ）反映出来的；
（2）采用这种连接方式的目（ ）。
解析：探究电流通过“导体产生的热量与导体电阻间关系“ 的实验装置中，温度计示数的变化来反映电阻丝产生的热量多少，注意控制变量。
三、课堂总结：
通过这节课你学到了什么？学生回答或与同学们进行交流，老师恰当总结。
1. 电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
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?
单位：焦耳
略
