1、课时 21 焦耳定律,第七单元 电与磁,电能,控制变量法,多,多,多,小,静止,正比,正比,正比,Q=I2Rt,1.利用:电炉、电饭锅、电热毯等。 2.防止:散热窗、散热片、散热孔等。,/知识纵横/纯电阻电路与非纯电阻电路中的公式应用,例12017赤峰 在赤峰市某中学科技小制作活动中,小华同学设计了一个简易的能调节亮度的小台灯,原理图如图21-1所示。其中灯泡L上标有“6 V 6 W”字样。当开关S接a时,L恰好正常发光;当开关S接b时,L中的电流为0.2 A。R1为定值电阻,且电源电压和小灯泡L电阻保持不变。求: (1)小灯泡L的电阻及电源电压。 (2)R1的阻值。 (3)开关S接b时,小灯
2、泡L的实际功率。 (4)开关S接b时,10 s内R1上产生的热量。,图21-1,(2)R1的阻值。,(3)开关S接b时,小灯泡L的实际功率。,(4)开关S接b时,10 s内R1上产生的热量。,变式如图21-2所示的电路中,电源电压和灯L的电阻均保持不变,灯L标有“9 V 9 W”字样。 (1)求灯L正常发光时的电阻。 (2)当R的滑片P位于a端,闭合S1、断开S2时,灯L两端的实际电压为额定电压的,求此时灯L工作1 min所消耗的电能。 (3)当R的滑片P位于中点c,闭合开关S1、S2时,电流表的示数为3 A,求滑动变阻器消耗的电功率。,图21-2,(2)当R的滑片P位于a端,闭合S1、断开S
3、2时,灯L两端的实际电压为额定电压的,求此时灯L工作1 min所消耗的电能。,(3)当R的滑片P位于中点c,闭合开关S1、S2时,电流表的示数为3 A,求滑动变阻器消耗的电功率。,(3)当R的滑片P位于中点c,闭合开关S1、S2时,其等效电路图如图所示,例2如图21-3所示,直流电动机通过电流做功提升重物,但在电能转化成机械能的过程中,有部分电能转化成内能。已知线圈电阻为1.5 ,电动机正常工作时,通过线圈的电流为2 A,物体质量为540 g,以10 m/s的速度匀速上升。不计绳的重力和一切摩擦。物体上升20 s的过程中,求:(g取10 N/kg) (1)电压表的示数。 (2)电流通过线圈产生
4、的热量。 (3)提升物体的有用功。 (4)电动机的工作效率。,图21-3,(1)电压表的示数。,(3)提升物体的有用功。,(2)电流通过线圈产生的热量。,(4)电动机的工作效率。,【点拨】 在纯电阻电路中,消耗的电能全部转化为电热,即W=Q,此时公式W=UIt、W=I2Rt、 可以通用;在电动机、电解槽等非纯电阻电路中,消耗的电能只有很少一部分转化为电热,此时,计算消耗的电能只能用W=UIt,计算电热只能用Q=I2Rt,且WQ。(特别要注意公式的适用范围),例3 2017西宁 小珊新买了一个电热水壶,其铭牌如图21-4所示,请回答:水的比热容c水=4.2103 J/(kg),气压为标准大气压
5、(1)电热水壶正常工作时的电阻是多少? (2)在额定电压下,不考虑热量损失,用该电热水壶将初温为20 的2 kg的水烧开,需用多长时间? (3)在额定电压下,小珊实际将初温为20 的2 kg的水烧开,用时7 min,则该电热水壶的效率为多少?,图21-4,(2)在额定电压下,不考虑热量损失,用该电热水壶将初温为20 的2 kg的水烧开,需用多长时间?,(3)在额定电压下,小珊实际将初温为20 的2 kg的水烧开,用时7 min,则该电热水壶的效率为多少?,例4 2017包头 容积为1 L的某品牌电热水壶如图21-5甲所示,其加热功率为1000 W,保温功率为121 W,简化电路如图乙所示,S为
6、加热和保温自动转换开关。在标准大气压下,该电热水壶正常工作,将一满壶初温为20 的水烧开,此过程中电热水壶的效率为70%。求:已知c水=4.2103 J/(kg) (1)电阻R2的阻值。 (2)在此过程中,水吸收的热量。 (3)烧开一壶水需要的加热时间。,图21-5,(2)在此过程中,水吸收的热量。,(2)一满壶水的质量 m=V=1.0103 kg/m3110-3 m3=1 kg, 水吸收的热量Q=c水mt=4.2103 J/(kg)1 kg(100 -20 )=3.36105 J。,(3)烧开一壶水需要的加热时间。,例小明同学在探究“电流通过导体时产生的热量跟哪些因素有关”的实验中,采用了如
7、图21-6所示的实验装置。请你仔细观察甲、乙两图,回答下列问题。,图21-6,(1)实验中,通过观察两个U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少。 (2)实验中,两个完全相同的容器中的空气要 (选填“密闭”或“开口”)。 (3)图甲的装置是用来探究电流产生的热量与 的关系。两个电阻丝的连接方式是 。甲实验通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热量 (选填“大于”“等于”或“小于”)右侧容器内空气吸收的热量。 (4)图甲的实验结论是 。,密闭,液面高度差,电阻,小于,在电流和通电时间相同时,电阻越大,电流通过导体产生的热量越多,串联,(5)图乙的装置是用来探究电流产生的热量与 的关系。乙实验通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差比左侧的 (选填“大”或“小”)。 (6)图乙的实验结论是 。,电流,小,在电阻和通电时间相同时,电流越大,电流通过导体产生的热量越多,
