1、第六單元電流熱效應和電功率的測量第六單元電流熱效應和電功率的測量12016嘉興舟山嘉興舟山某同學為探究電流通過導體產生熱量的多少某同學為探究電流通過導體產生熱量的多少跟電阻的關系，設計了如下電路圖，其中正確的是跟電阻的關系，設計了如下電路圖，其中正確的是 ( ) A B C DB22018成都成都如圖所示，電熱水壺上標有如圖所示，電熱水壺上標有“220V1800W”，小明發現燒水過程中，小明發現燒水過程中熱水壺的發熱體部分很快變熱，但連接熱水壺的發熱體部分很快變熱，但連接的電線卻不怎么熱，是因為導線的電阻的電線卻不怎么熱，是因為導線的電阻比發熱體的電阻比發熱體的電阻_。在額定電壓下，。在額定電

2、壓下，燒開一壺水用時燒開一壺水用時3min20s，這段時間內電熱水壺發熱體產生，這段時間內電熱水壺發熱體產生的熱量為的熱量為_J。小小3.610532019預測預測一臺電動機額定電壓為一臺電動機額定電壓為220V，額定功率為，額定功率為5.5kW，它的電阻為它的電阻為0.4，求：，求：(1)正常工作時的電流是多少？正常工作時的電流是多少？(2)每分鐘產生的熱量是多少？每分鐘產生的熱量是多少？(3)每分鐘有多少電能轉化為機械能？每分鐘有多少電能轉化為機械能？(2)QI2Rt(25A)20.460s1.5104J(3)W電電Pt5.5kW60s3.3105JW機械機械W電電Q3.15105J420

3、18寧波鄞州區統測寧波鄞州區統測如圖是一個電如圖是一個電熱器的一部分電路。電熱絲熱器的一部分電路。電熱絲R1規格為規格為“220V1100W”，電阻，電阻R2506。電熱器正常工作時，加熱功率電熱器正常工作時，加熱功率1100W，保溫功率保溫功率88W。電源電壓保持不變，電阻不隨溫度變化。電源電壓保持不變，電阻不隨溫度變化。(1)當溫控開關當溫控開關S接接a時，電路處于時，電路處于_狀態狀態(選填選填“加熱加熱”或或“保溫保溫”)。(2)某天在使用電熱器時，某天在使用電熱器時，R1燒毀了。小科想使電路恢復正常燒毀了。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，工作

4、，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。使損壞的電路恢復正常工作，并說明設計理由。符號符號R3R4R5R6規格規格220V500W 220V600W 220V 2200W 110V550W數量數量1123加熱加熱(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路電壓為110V。你覺得家庭電路的電壓規定得高一些好還是低。你覺得家庭電路的電壓規定得高一些好還是低一些好？為什么？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如果這種電熱器想出口美國，為

5、保證加熱功率和保溫功率不變，求變，求R1和和R2的阻值。的阻值。【答案答案】 (2)設計如下：設計如下：將兩根將兩根“110V550W”電熱絲電熱絲R6串聯替代串聯替代R1。兩根電熱絲兩根電熱絲R6串聯后總阻值是串聯后總阻值是44，接在，接在220V電壓下能正常工電壓下能正常工作，能完全等效替代作，能完全等效替代R1。(合理即可合理即可)(3)電壓低好，因為更安全電壓低好，因為更安全(或者電壓高好，可以減少輸電線上電或者電壓高好，可以減少輸電線上電能的損耗，理由支持結論，合理即可能的損耗，理由支持結論，合理即可)R2R總總R1137.511126.5一、實驗：測定小燈泡的電功率一、實驗：測定小

6、燈泡的電功率考點考點1知道測小燈泡的電功率需用的器材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、滑動變實驗器材：電源、電壓表、電流表、開關、小燈泡、滑動變阻器、導線阻器、導線考點考點2會畫實驗電路圖（會畫實驗電路圖（b）電路圖：電路圖：考點考點3會根據實驗電路圖進行實物的連接會根據實驗電路圖進行實物的連接(b)考點考點4能做分別測定小燈泡的額定功率和實際功率的實驗能做分別測定小燈泡的額定功率和實際功率的實驗(b)用用_測小燈泡的電功率測小燈泡的電功率(1)實驗電路圖：如考點實驗電路圖：如考點2中電路圖所示。中電路圖所示。(2)串聯滑動變阻器的作用：串聯滑動

7、變阻器的作用：限制電流，限制電流，_；調節小燈泡的調節小燈泡的_、_，以便測出不同電壓、電流，以便測出不同電壓、電流下的小燈泡的電功率。下的小燈泡的電功率。伏安法伏安法保護電路保護電路電壓電壓電流電流(3)注意事項：注意事項：連接電路時，開關必須連接電路時，開關必須_；滑動變阻器串聯在電路上，要接滑動變阻器串聯在電路上，要接_兩接線柱，兩接線柱，滑片滑片P應放在阻值應放在阻值_的位置；的位置；電流表與小燈泡電流表與小燈泡_，電壓表與小燈泡，電壓表與小燈泡_，電流表、，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；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

8、路的地方，檢查電路無誤后，閉合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，調節滑動變阻器，注意此時要小心移動滑片，以免因開關，調節滑動變阻器，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。實際電壓超過額定電壓過多而燒毀小燈泡。考點考點5會正確地記錄實驗數據和得出的實驗結論會正確地記錄實驗數據和得出的實驗結論(b)斷開斷開“一上一下一上一下”最大最大串聯串聯并聯并聯二、電熱器二、電熱器考點考點1理解焦耳定律的內容理解焦耳定律的內容(b)焦耳定律：電流通過導體產生的熱量跟電流的焦耳定律：電流通過導體產生的熱量跟電流的_成成_，跟導體的電阻成，跟導體的電阻成_，跟通

9、電的，跟通電的_成成_。考點考點2會用焦耳定律公式會用焦耳定律公式QI2Rt進行簡單計算和解決簡單問進行簡單計算和解決簡單問題題(c)二次方二次方正比正比正比正比時間時間正比正比QI2Rt2電熱與電功的關系電熱與電功的關系(1)若電能全部轉化為內能：對于若電能全部轉化為內能：對于_電路電功電路電功_用用來產生熱量，如電流通過電飯鍋時來產生熱量，如電流通過電飯鍋時(近似近似)，則：，則：QW(I2RtUIt)。(2)若電能部分轉化為內能：對于若電能部分轉化為內能：對于_電路電流所產生電路電流所產生的熱量僅是電流做功中的的熱量僅是電流做功中的_。如：電流通過電動機時，。如：電流通過電動機時，則：則

10、：QW(W外外Q)(I2RtUIt)。【注意注意】焦耳定律適用于任何用電器的熱量計算。焦耳定律適用于任何用電器的熱量計算。純電阻純電阻全部全部非純電阻非純電阻一部分一部分考點考點3知道電熱器的原理和應用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，使導體的溫度電流的熱效應：電流通過導體時，使導體的溫度_的現的現象，實質是象，實質是_轉化為轉化為_。2電熱器是利用電流的電熱器是利用電流的_工作的，主要組成部分是工作的，主要組成部分是_，發熱體一般選用電阻率，發熱體一般選用電阻率_、熔點、熔點_的金屬絲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、繞在絕緣體上做成。如

11、：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、便于控制和調節等電烤箱等。具有清潔無污染、熱效率高、便于控制和調節等優點。優點。升高升高電能電能內能內能熱效應熱效應發熱體發熱體大大高高【考點延伸考點延伸】研究電熱跟哪些因素有關，實驗設計如圖所示研究電熱跟哪些因素有關，實驗設計如圖所示(R甲甲R乙乙)：實驗原理：當電流通過電阻絲時，電流產生的實驗原理：當電流通過電阻絲時，電流產生的_使瓶中的使瓶中的煤油煤油_，玻璃管內的液面就會逐漸，玻璃管內的液面就會逐漸_。電流產生。電流產生的熱量越多，液面就會上升得越高。我們可以通過玻璃管內液的熱量越多，液面就會上升得越高。我們可以通過

12、玻璃管內液面上升的面上升的_比較電流產生熱量的多少比較電流產生熱量的多少(保證煤油的質量、初保證煤油的質量、初溫、容器等相同溫、容器等相同)。(1)電阻絲產生的熱量看不見，可利用電阻絲產生的熱量使玻璃電阻絲產生的熱量看不見，可利用電阻絲產生的熱量使玻璃管內煤油上升的高度進行比較，這是采用了管內煤油上升的高度進行比較，這是采用了_。(2)電流產生的熱量和電阻、電流和通電時間均有關系，在研究電流產生的熱量和電阻、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，這是采用了是采用了_。熱量熱量溫度升高溫度升高上升上

13、升高度高度轉換法轉換法控制變量法控制變量法類型一理解伏安法測電功率類型一理解伏安法測電功率典例典例 菏澤中考菏澤中考實驗室電源電壓為實驗室電源電壓為6V，要測量小燈泡的額定功，要測量小燈泡的額定功率，小偉選擇一個額定電壓為率，小偉選擇一個額定電壓為2.5V、電阻大約為、電阻大約為10左右的左右的小燈泡，小強畫出了電路圖小燈泡，小強畫出了電路圖(如圖甲所示如圖甲所示)。(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？行嗎？

14、為什么？_ _。不可行；無法實現小燈泡兩端的電壓等于不可行；無法實現小燈泡兩端的電壓等于額定電壓額定電壓(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，你認為應該選擇最大阻值為_的的滑動變阻器。滑動變阻器。(3)將圖乙中的滑動變阻器和電壓表將圖乙中的滑動變阻器和電壓表(選用合適的量程選用合適的量程)接入電路。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，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，按

15、照圖乙的電路連小燈泡不亮，但電壓表和電流表都有示數，按照圖乙的電路連接圖判斷，要讓燈泡發光，你的操作是接圖判斷，要讓燈泡發光，你的操作是_ _。調整電路正常后開始實驗，在調節滑動變阻器的過。調整電路正常后開始實驗，在調節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，電壓表的示數程中，燈泡突然熄滅，電流表突然變得無示數，電壓表的示數是是6V，你判斷故障可能是，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，并根據實驗數據繪出了小燈泡的根據實驗數據繪出了小燈泡的UI圖像圖像(如圖丙所示如圖丙所示)。請根據。請

16、根據圖像信息計算出小燈泡的額定功率是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將滑動變阻器的滑片向左移動向左移動小燈泡斷路小燈泡斷路0.5【答案答案】 (3)如答圖所示。如答圖所示。【解析解析】 (1)電路中電源電壓為電路中電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為，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若去掉滑動變阻器，則燈泡兩端的電壓就為6V，無法實現小燈，無法實現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。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，小燈泡的額定電壓為燈泡與滑動變阻器串聯，小燈泡的額定電壓為

17、2.5V，電阻大，電阻大亮，但電壓表和電流表都有示數，說明電路中電流過小，應將亮，但電壓表和電流表都有示數，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；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；在調節滑動變阻器的過程中，燈泡突然熄滅，電流表突然變得在調節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，這說明電路中發生斷路，電壓表的示數是無示數，這說明電路中發生斷路，電壓表的示數是6V，說明電，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。壓表兩接線柱能連接到電源兩端，所以是小燈泡斷路。跟蹤訓練跟蹤訓練 2016紹興紹興測定額定電

18、壓是測定額定電壓是2.5V小燈泡額定功率的實小燈泡額定功率的實驗，電路如圖甲，電源電壓恒為驗，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因為電源電壓不變，當滑動變阻器阻值減小R1時，由圖像時，由圖像可知，電流可知，電流I增加，總電阻增加，總電阻R減小，變阻器電阻減小值須大于減小，變阻器電阻減小值須大于小燈泡電阻的增大值，所以小燈泡電阻的增大值，所以R1大于大于R2(2)圖丙是根據實驗記錄數據畫出的小燈泡圖丙是根據實驗記錄數據畫出的小燈泡UI曲線。由

19、圖可知，曲線。由圖可知，小燈泡的額定功率是小燈泡的額定功率是_W，小燈泡的電阻隨兩端電壓的增大，小燈泡的電阻隨兩端電壓的增大而而_。(3)在某次調節中，滑動變阻器接入電路的阻值減小了在某次調節中，滑動變阻器接入電路的阻值減小了R1，小，小燈泡電阻變化了燈泡電阻變化了R2，則，則R1_R2(選填選填“大于大于”“等于等于”或或“小于小于”)，并說明理由。，并說明理由。_ _。0.5增大增大大于大于類型二關于焦耳定律的理解與應用類型二關于焦耳定律的理解與應用典例典例 2016衢州衢州為探究為探究“電流通過導體產熱的多少與導體電阻電流通過導體產熱的多少與導體電阻的關系的關系”，小柯用如圖甲所示裝置進

20、行實驗，圖中兩個，小柯用如圖甲所示裝置進行實驗，圖中兩個250mL的同規格燒瓶內裝有等體積的煤油，瓶塞上各插一根的同規格燒瓶內裝有等體積的煤油，瓶塞上各插一根同規格的玻璃管，瓶內連接的電阻絲的阻值分別為同規格的玻璃管，瓶內連接的電阻絲的阻值分別為5和和10。【實驗步驟實驗步驟】連接好電路，將滑動變阻器的滑片移至連接好電路，將滑動變阻器的滑片移至_端端(填字母填字母)，分別標記兩燒瓶內玻璃管中液面的起始位置。，分別標記兩燒瓶內玻璃管中液面的起始位置。閉合閉合開關，通電開關，通電t0時間后，分別標記此時兩燒瓶內玻璃管中液面的位時間后，分別標記此時兩燒瓶內玻璃管中液面的位置。置。比較發現比較發現10

21、電阻絲所在燒瓶內玻璃管中液面上升更高。電阻絲所在燒瓶內玻璃管中液面上升更高。【推測結論推測結論】在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，電在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，電流產生的熱量流產生的熱量_。B越多越多【交流反思交流反思】為使上述結論具有一定的普遍性，同學們討論了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：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，按小柯的實驗步驟后，按小柯的實驗步驟再次進行實驗，比較兩玻璃管內液面再次進行實驗，比較兩玻璃管內液面上升情況，得出結論。上升情況，得出結論

22、。方案二：用乙圖所示裝置替換甲圖中對應裝置方案二：用乙圖所示裝置替換甲圖中對應裝置(乙圖中兩個燒瓶乙圖中兩個燒瓶規格相同，容積都為規格相同，容積都為500mL)，按小柯的實驗步驟，按小柯的實驗步驟進行實驗，進行實驗，比較兩玻璃管內液面上升情況，得出結論。比較兩玻璃管內液面上升情況，得出結論。以上兩種方案，你認為可行的有以上兩種方案，你認為可行的有_。方案二方案二跟蹤訓練跟蹤訓練 2018湖州吳興區統測湖州吳興區統測如圖是探究如圖是探究“電流通過導體時電流通過導體時產生熱量的多少跟什么因素有關產生熱量的多少跟什么因素有關”的實驗裝置中的部分電路的實驗裝置中的部分電路(所所連接連接5電阻均可上下活

23、動電阻均可上下活動)。兩個相同的透明容器中密封著等量。兩個相同的透明容器中密封著等量的空氣，甲、乙兩的空氣，甲、乙兩U形管中所有液面初始狀態是等高相平，通電形管中所有液面初始狀態是等高相平，通電一段時間后液面的高度如圖所示。一段時間后液面的高度如圖所示。(1)本實驗利用本實驗利用U形管中液面的高度差的大形管中液面的高度差的大小反映放出熱量的多少，這是利用了裝置小反映放出熱量的多少，這是利用了裝置中中_(選填選填“液體液體”或或“空氣空氣”)的熱脹的熱脹冷縮。冷縮。空氣空氣(2)根據題干中的實驗結果，本實驗能得到的結論是：根據題干中的實驗結果，本實驗能得到的結論是：_ _。(3)為了研究電流產生

24、的熱量跟電阻的關系。在不增加實驗器材為了研究電流產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，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原來液面后，你需要進行的實驗操作是_ _。相同電相同電阻，在通電時間相同的情況下，通過電流越大，導體產生的阻，在通電時間相同的情況下，通過電流越大，導體產生的熱量越多熱量越多將圖中上方將圖中上方5的電阻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液也放入右邊容器中，重復上述實驗，一段時間后觀察管內液面高度差面高度差類型三含有電動機的電路計算類型三含有電動

25、機的電路計算典例典例 2017杭州杭州如圖是小金研究電動機轉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。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燈泡的亮度；接著放開轉軸讓電動機轉動，繼續觀察小燈泡亮度的變化動，繼續觀察小燈泡亮度的變化(已知：小燈泡的電阻為已知：小燈泡的電阻為R，電動機線圈電阻為電動機線圈電阻為r，電源電壓為，電源電壓為U)。由此請你回答：。由此請你回答：(1)在電動機未轉動時，在電動機未轉動時，t時間內電流在電路中產生的熱量為時間內電流在電路中產生的熱量為_(填寫表

26、達式填寫表達式)。(2)在電動機轉動時，電流所做的功在電動機轉動時，電流所做的功_電流在電路中產生的電流在電路中產生的熱量熱量(選填選填“大于大于”“等于等于”或或“小于小于”)。(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？并根據學過的知識給以解釋。確嗎？并根據學過的知識給以解釋。大于大于跟蹤訓練跟蹤訓練 2018杭州杭州小金對玩具汽車的電動小金對玩具汽車的電動機很感興趣，他拆下電動機，測得它的內阻機很感興趣，他拆下電動機，測得它的內阻為為1.5。為測量電動機工作時的電流，利用。為測量電動機工作時的電流，利用身邊現有器材，

27、設計了如圖所示的電路身邊現有器材，設計了如圖所示的電路(符號符號 表示數值可讀的變阻器表示數值可讀的變阻器)。已知電源電壓為。已知電源電壓為12V，當變阻器，當變阻器的阻值為的阻值為6時，電壓表的讀數為時，電壓表的讀數為3V。計算此時：。計算此時：(1)通過電動機的電流。通過電動機的電流。(2)電動機消耗的電功率。電動機消耗的電功率。【答案答案】 (1)變阻器兩端的電壓為變阻器兩端的電壓為U變變UU機機12V3V9V又又串聯電路電流處處相等串聯電路電流處處相等通過電動機的電流為通過電動機的電流為1.5A(2)電動機消耗的電功率電動機消耗的電功率PU機機I3V1.5A4.5W混淆電流做功和電熱的關系致錯混淆電流做功和電熱的關系致錯典例典例 加在某電動機上的電壓是加在某電動機上的電壓是U，電動機消耗的電功率為，電動機消耗的電功率為P，電動機線圈的電阻為電動機線圈的電阻為r，則電動機線圈上消耗