学年九年级物理全册第十八章电与热讲义新版新人教版.docx

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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．

【例1】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　　　．

【答案】

（1）图略（电压表选0～15V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

【例3】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．

【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10Ω．实验室有如下器材：

电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A0～3A）、电压表（0～3V0～15V）、开关各一个，导线若干，滑动变阻器三只：

R1（5Ω0.5A）、R2（50Ω0.5A）、R3（500Ω1A）．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”）

【答案】

（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.

【例5】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

【答案】C

【例6】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

【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（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

【答案】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．

【例10】将一台“220V100W”的电风扇，一个“220V100W”的充电器，一把“220V100W”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

【答案】A

【例11】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】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10min，电流产生的热量是（）

A．1.5×103JB．3.75×103JC．7.5×103JD．6.0×103J

【答案】D

【例13】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．

【答案】484

【例14】小明买回如图所示的干鞋器，其电阻为2200Ω，正常工作电流为0.1A，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100s产生_____________J的热量．

【答案】热2200

【例15】一只灯泡接在4V电