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它们的共同点是?
自主探究
电热器：利用电热丝直接将电能转化为内能的装置
微波炉、电磁灶因为没有电热丝所以不属于电热器
电流的热效应电流通过导体时，导体发会热的现象
电热器是利用电流热效应工作的装置
电流热效应的运用：可以判断导体中是否有电流

问题：电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？
请观察：高温、低温时的电热丝与导线发热情况
猜想：

请用下列器材设计实验电路图
要求:
1.画出实验电路图
2.说明实验步骤

可以研究产生热量与通电时间的关系
可以研究产生热量与电阻大小的关系
可以完成整个实验

问题1：怎样知道产生的热量多少？
方法一:用手摸 方法二:用火柴检验 方法三:利用温度计 方法四:利用热胀冷缩

比较费时间，有没有直观一点的呢？

甲加热时间太长了

甲

乙球越大，内管越细效果越明显

焦耳定律 ：

英国物理学家焦耳通过大量的实验，于1840年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
内容：电流流过导体时产生的热量，跟 正比，跟导体的 成正比，
跟通电的成正比 。

公式：
单位：
展评析疑：
电流通过电炉电饭锅等用电器时，电能几乎全部转化为内能
Q=W=UIt
Q=I2Rt
电流通过电动机时，有部分转化为机械能。
二．题型分类：
1、如图是某家用电器内部电路结构图,其中R1R2为加热电阻丝,(R1>R2)，下列电阻丝的四种连接方式,可使电热器提供不同的发热功率,关于其大小说法正确的是

A甲的连接方式,发热功率最小              B 乙的连接方式,发热功率最大
C 丙的连接方式,发热功率最小              D 丁的连接方式,发热功率最大   
2、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，电流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
3、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　0　，通电10s 电阻R1 产生的热量为　　J．

4、 甲、乙两定值电阻的电压与电流的图像如图6所示，则甲、乙两电阻的阻值之比R甲：R乙=        ；将甲、乙两电阻并联后接在电压为3V的电源两端，都在10s内，甲、乙两电阻产生的热量之比Q甲：Q乙=        。

5、如图是一条电热毯电路的示意图，R0是发热电阻丝，R是串联在电路中的分压电阻，S是温控开关．电热毯铭牌上标有“220V 40W”字样．不考虑温度对电阻值的影响．
（1）求发热电阻丝R0的阻值．
（2）当电热毯处于低温档时，开关S应处于什么状态？为什么？
（3）当电热毯处于低温档时，电路中的电流为0.1A，求在1min内电热毯消耗的电能和电阻R0产生的热量．

6、右图是一个加热，保温电路的一部分，电热丝R1规格为“220 V 1100 W”，限流电阻R2＝506 Q，电路的工作原理是：当温控开关S接a时，电热丝R1接入电路，电路处于加热状态；当达到一定温度时，温控开关S自动从a切换到b，电路处于保温状态。正常工作时，加热功率1100W，保温功率88 W.（电源电压保持不变，电阻不随温度变化）
  (1)请你按照上述原理，对右图进行连线，使它成为完整的电路图；

  (2)某天在使用(1)中已经连接完整的电路时，R1烧毁了，有人想使电路恢复正常工作，设计了下面方案。请通过计算、分析，对两个方案作出评价：
  方案一：用“220 V 220 W”电热丝R3、“220 V 880 W”电热丝R4串联替代R1；
  方案二：用两根都是“220 V 550 W”的电热丝R5并联替代R1。
  (3)请你选用下表所提供的电热丝，再设计一个方案，使(2)中损坏的电路恢复正常工作，并说明设计理由。
  电热丝：
符号
R6
R7
R8
R9
规格
220V  500W
220V  600W
220V  2200W
110V  550W
数量
1
1
2
3

7、如图7所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。
(1)这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该             ；
(2)实验中不用水而用煤油的原因是：                   ；
(3)电路采用这种连接方式的目的是                       ；
(4)合上开关后，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；
(5)实验中，发现B烧瓶中温度计的示数升高的快。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越      ，产生的热量越多。
8、 小华、小玲和小强分别设计了如图17所示的三个装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。
（1）在小华设计的图21甲这个实验中，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）在小玲设计的图21乙中，将R1和R2串联接入电路中，这是为了保证_______相同；
（3）在小强设计的图丙中，小强在烧瓶中装的是煤油，请问他为什么不选择在烧瓶中装满更容易获得的水？____________________________。
（4）在小华进行的图甲实验中，发现装有_______可乐瓶中温度计的示数升高的快。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越_______，产生的热量越多。
（5）对比三个同学的设计，谈谈他们的优缺点。 

参考答案

一、选择题

1、D
2、D
二、填空题

3、 
（1）由图可知，R1与R2是并联的．
（2）电流表A在干路，测的是干路中的电流．电流表A1串联在R1的支路上，测的是R1的电流．
则：I1===0.6A，
I2===0.3A，
∴I=I1+I2=0.6A+0.3A=0.9A．
（3）通电10s电阻R1产生的热量：
Q=I12R1t=（0.6A）2×10Ω×10s=36J．
故答案为：并联；0.9；0.6；36．

4、  2:1   1:2
三、计算题

5、考点：电功与热量的综合计算；电路的动态分析；焦耳定律。
专题：应用题；简答题。
分析：（1）已知额定电压和额定功率根据公式可求电阻．
（2）当电热毯处于低温档时，电路总电阻最大，开关断开．
（3）已知电压、电流、通电时间根据公式W=UIt可求消耗的电能．电阻R0产生的热量根据Q=I2Rt可求．
解答：解：（1）发热电阻丝R0的阻值：
答：发热电阻丝R0的阻值为1210Ω．
（2）开关S处于断开状态时，电热毯处于低温档．因为电路中总电阻大，通过R0的电流小，根据焦耳定律Q=I2Rt，R0在一定时间内产生的热量就少．（其他说法只要合理均给分）
（3）电热毯消耗的电能：W=UIt=220V×0.1A×60s=1320J，
电阻R0产生的热量：Q=I2R0t=（0.1A）2×1210Ω×60s=726J
答：电热毯消耗的电能和电阻R0产生的热量分别为1320J和726J．
点评：本题考查已知额定电压和额定功率求电阻，还有消耗的电能，以及电阻产生热量问题．
6、

四、实验,探究题

7、（1）相等 （2）煤油比水具有较小的比热容 （3）控制电流相等  （4）温度计的示数变化 （5）大。
8、（1）液柱上升的高度（合理即可）
（2）电流
（3）煤油不导电
（4）镍铬合金丝       大
（5）甲和乙利用空气的膨胀来研究电热的多少，丙利用液体的膨胀来研究电热的多少，空气的膨胀要大于液体的膨胀，所以甲和乙实验现象明显。
甲和丙观察的是液柱或温度计液柱的变化较乙更精确。
（其他答案合理即可）                  2分

2、小红和小明分别用下图所示的装置，探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系。他们分别将两段阻值不同的电阻丝（）密封在完全相同的烧瓶中，并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）
（1）在这个实验中电流产生热量的多少是通过什么现象体现出来的？________________________________。
（2）他们同时开始进行实验，在a、b、c、d四个气球中，鼓起来最快的是                                                              。
（3）小红和小明的实验方案中有一个是错误的，是哪一个，为什么？________________________________。

3、灯具研究所为了研究白炽灯丝的温度对白炽灯平均寿命的影响，做了如下实验：保持灯丝内惰性气体的压强为0.1atm，钨丝粗细为250μm，通过改变钨丝中电流的大小来改变灯丝的温度，测得灯泡的平均使用寿命与灯丝温度及电流间的关系如下表所示：分析表中实验数据可以预测：在与上述实验相同的条件下，钨丝温度在2200K时，其平均使用寿命应最接近于________h，你作出这样的预测的理由是_____．

4、某加热装置的工作原理如图所示，两电阻丝的阻值相等，电源电压不变，它有加热和保温两个工作状态。当开关S1接b，S2断开时，它是处于　　　　　状态，此时电路功率为P1；当开关S1接a，S2闭合时，电路功率为P2，则P1∶P2＝　　　　　。

5、如图电路，R1为定值电阻，阻值为10欧，电源电压为7伏，且恒定不变，电阻R的阻值要随两端所加电压的变化而变化，变化规律为R=4欧+。电路周围环境温度保持25℃不变，R散热跟它环境温度的关系是温度每差1℃放热4.5×10-2焦/（秒·℃），求
（1）调节R2，使R1与 R消耗的电功率相等，这时R的温度是多少？
（2）R2=0时，R上的电压和电阻各为多少？
6、图是一个加热、保温电路的一部分。电热丝
(1)请你按照上述原理，对右图进行连线，使它成为完整的电路图；
(2)某天在使用(1)中已经连接完整的电路时，R1烧毁了。有人想使电路恢复正常工作，设计了下面方案。请通过计算、分析，对两个方案作出评价：
方案一：用“220V220W”电热丝R3、“220V 880W”电热丝R4串联替代R1；
方案二：用两根都是“220V 550W”的电热丝R5并联替代Rl。
(3)请你选用下表所提供的电热丝，再设计一个方案，使(2)中损坏的电路恢复正常工作，并说明设计理由。
    电热丝：
符号
R6
R7
R8
R9
规格
220V  500W
220V  600W
220V  2200W
110V  550W
数量
1
1
2
3
R1规格为“220V 1100W”，  限流电阻R2=506Ω。电路的工作原理是：当温控开关S接a时，电热丝R1接入电路，电路处于加热状态；当达到一定温度时，温控开关S自动从a切换到b，电路处于保温状态。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。)

参考答案

3、15623h；由表中数据可知，温度越低，灯丝的使用寿命越长，且变化越明显；当温度由2400K降为2200K时，灯丝的平均使用寿命的增加量应大于（8000-377）h，故其平均使用寿命最接近15623K．
4、保温     1∶4  
三、计算题

5、
6、（1）如图所示  
（2）方案一：  
R3= U2/ P3 =(220V)2/220W=220Ω
同理R4= 55Ω
     R3、R4串联后:
加热时：P串= U2/(R3+R4)=(220V)2/(220Ω+55Ω)=176W＜1100W
保温时：P′串=U2/( R3+R4+R2)= (220V)2/(220Ω+55Ω+506Ω)≈62.0W<88W
两项都不合题意要求,方案一不可行。
方案二：  
R1=U2/P1=(220V)2/1100W =44Ω，同理R5= 88Ω。两根电热丝R5并联后总电阻值是44Ω，能替代R1，加热时功率为1100W;保温时功率为88W。正常工作时,两项都合要求。
但是，当其中一根电热丝烧坏时，电路仍可以工作。
加热时：R5正常工作，P=550W＜1100W
保温时：P′′= U2/(R2+R5)= (220V)2/(506Ω+88Ω) ≈81.5W＜88W
断了一根电热丝后，两项都不合要求，而且不能及时发现加以排除。可见方案二不是最佳的。
   （3）设计如下：
将两根“110V 550W”电热丝R9串联替代R1。
理由：一个电热丝的电阻值为R9
R9=U2/P=（110V）2/550W=22Ω
两根电热丝串联后总阻值是44Ω，接在220V电压下能正常工作，能完全等效
替代R1，符合题意要求。
  其它设计，只要符合题意要求均给分。