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第05课时 电和热-【精品课】最新中考物理一轮复习精品课件（通用版）
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这是一份第05课时 电和热-【精品课】最新中考物理一轮复习精品课件（通用版），共27页。PPT课件主要包含了电流的热效应，①研究方法，控制变量法，演示实验，U形管液面的高度差，转换法，阻值不等，滑动变阻器，Ⅳ电路连接图，归纳实验结论等内容，欢迎下载使用。
电流通过导体时电能转化为内能的现象
①可能与导体的电阻有关。
②可能与通过导体的电流有关。
③可能与通电时间有关。
通过实验探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关” 。
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关
实验中，通过观察___ ____ __ __现象来比较电流产生电热的多少，这种研究方法叫 。
①方案：将两根 的电阻丝 接入电路，使用学生电源供电（提供的电流大且稳定）。
探究一：电流通过导体时产生的热量跟电阻是否有关？
为了进行多次测量，使用 改变电路中 的大小。
控制 相同， 不同
②分析实验现象，归纳结论
结论：在 相同、 时间相同的情况下， 越大，这个电阻产生的热量越 。
R3起到 作用，因此通过两个容器中电阻的 不同。
探究二：电流通过导体时产生的热量跟电流是否有关？
控制电阻、通电时间相等，电流不同
②分析实验现象，归纳结论
在 的情况下，通过一个电阻的 越大，这个电阻产生的热量越 。
电阻相同、通电时间相同
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
在电流相同、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。
①内容： 电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
②公式： Q = I2Rt
英国物理学家焦耳用近40年的时间做了400多次实验，发现了电流通过导体产生的热量跟导体电阻、通过导体的电流及通电时间之间的关系，即焦耳定律。
根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量，即 Q = W 因为电功 W = UIt 根据欧姆定律 U = IR 所以 Q = W = UIt = I2Rt =
焦耳定律适用于任何用电器的热量计算。 对只存在电流热效应的电路均可用这些公式来计算热量。
① 在纯电阻电路，电流所做的功只转化为内能，电路消耗的电能和生成的内能在数值上是相等的，即W=Q，如电炉、电热器、电熨斗等.② 在非纯电阻电路中，如含有电动机等，电流做的功一部分转化为内能，大部分转化为机械能，通过线圈电阻R的电流仍使线圈发热，产生的热量Q=I2Rt，但此时Q≠W，而是Q＜W，即 电功=内能+机械能 W=Q+W机械能
总结：电功与电热的联系
纯电阻电路 Q=W
电功、电功率、焦耳定律计算公式及其适用范围
当电流通过导体后会产生热量，即电能转化成 的现象，叫做电流的热效应。电热可供利用，但有时也有危害。用 制成制成的元件可避免电热的危害。
1.内容：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比。2.公式：Q= ，公式中各物理的单位分别是： 、、、。适用于各种情况下电热的计算。3.推导公式：Q= == 。只适用于纯电阻电路。
（三）探究影响电流产生热量与哪些因素有关
1、如图，实验中通过电阻丝加热密封盒内的空气，通过观察 即可判断电阻产生的热量多少。这里就是利用转换法。 2、在探究电热与电阻的关系时，应控制两个电阻的 和 相同；在在探究电热与电流的关系时，应控制两个电阻的 和 相同；
（四）串、并联电路中与电热有关的几个重要关系式
【例1】（2019·哈尔滨）在探究“影响电流热效应的因素”的实验中，要探究电流热效应与电流关系，应控制的变量是 。如图所示，R1＝5Ω，R2＝10Ω，电源电压3V，则通电10s电流通过R1、R2产生热量之比为 。
【答案】电阻和时间 1:2
【例2】当温度降到很低时，某些金属导题如铝在﹣271.76℃以下，铅在﹣265.95℃以下时，电阻就变成了零，这种现象称为超导现象。假如白炽灯的灯丝、电动车内线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作，当用电器通电时，假设这些导体的电阻都变为零，下列说法正确的是（ ）A．白炽灯仍能发光且更省电 B．电动机仍能转动且效率更高C．电饭锅仍能煮饭且效率更高 D．电熨斗仍能熨烫衣服且更省电
【点拨】假设导体没有电阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，利用电流的热效应工作的家用电器将不能工作。白炽灯灯丝、电饭锅、电熨斗都是利用电流的热效应工作的，如果电阻为零，它们都不能工作。但电动机工作时是将电能转化为机械能和内能，假设导体没有电阻，当电动机通电时，电动机不会产生电热，电能全部转化为机械能，效率更高更好。
【方法归纳】假设导体没有电阻，利用电流热效应工作的电器都不能工作，而利用电流的其它效应工作的用电器不受影响，且由于不产生热量，更省电，更节能。
【例3】如图所示，从甲地通过两条输电线向乙地用户供电，若甲地电源电压恒为U，输电线的总电阻为r，当乙地用户用电时，下列说法正确的是（ ）A．用户使用的用电器两端电压为UB．输电线上消耗的电功率为U2/rC．当用户使用的用电器增多时，用电器两端的电压升高D．当用户使用的用电器增多时，输电线上因发热而损失的功率增大
【点拨】由于导线有一定的电阻，根据U=IR可知，导线会分担一定的电压，故用户使用的用电器两端电压要小于U，故A错误；由于导线的电阻R较小，其分担的电压Ur要远远小于电源电压U，根据公式P=U2/R 可知输电线上消耗的电功率为Ur2/r ，故B错误；当用户使用的用电器增多时，干路中的电流变大，根据U=IR可知，导线会分担的电压变大；根据串联电路的电压规律可知，用电器两端的电压减小；根据公式P=I2R可知，导线的功率变大，故C错误。
【方法归纳】在家庭电路中，干路输电线与用户用电器间是串联关系，输电线两端的电压小于电源电压；而家庭电路各用电器之间是并联关系，增加支路用电器后，干路电流会变大，因而导致输电线上的功率过大而损失能量。
【例4】利用如图所示电路可定性研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，图中三个电阻的材料和质量相同，且R1=R3=5Ω，R2=10Ω，三个电子温度计分别与之相连（图中未画出），并能测量它们的温度。闭合开关后，每隔一定时间记录各电阻的温度，通过比较温度的变化来间接反映电阻产生电热的多少。下列有关分析与推断错误的是（ ） A．分析任意一个电阻的温度变化，可知电热与通电时间有关 B．分析比较R1和R2的温度及变化，可知电热与电阻有关 C．分析比较R1和R3的温度及变化，可知电热与电流有关 D．分析比较R2和R3的温度及变化，可知电热与电流和电阻有关
C、探究电热与电阻关系时，由Q=I2Rt可知，需保持电阻和通电时间相同，电流不同；根据题意和电路图可知，R1=R3，并且R1、R2串联后与R3并联，由于两支路的总电阻不同，因此通过它们的电流不同，故分析比较R1和R3的温度及变化，可知电热与电流有关，故C正确；D、探究电热与电流、电阻以及通电时间是否有关时，变化的量只能有一个，其它因素均不变，因此不可以探究电热与电流和电阻的关系，故D错误。
【方法归纳】本题考查动态电路分析以及控制变量法的应用，根据焦耳定律Q=I2Rt以及控制变量法进行分析判断各选项是否正确。
【点拨】A.由Q=I2Rt可知，对同一电阻而言，通过的电流不变时，通电时间越长，产生的热量越多，温度越高，故A正确；B.探究电热与电阻关系时，由Q=I2Rt可知，需保持电流和通电时间相同，电阻不同；由题意和电路图可知，R1≠R2，并且R1、R2串联，即通过的电流和通电时 间相等，因此分析比较R1和R2的温度及变化，可知电热与电阻有关，故B正确；
【例5】热熔胶在室温下为固体，加热变为较强粘性的液体，冷却后，将物体牢牢地粘在一起，如图是热熔胶枪的外形，在枪嘴内有电热丝。电热丝的电阻是1000Ω，通过的电流是0.2A时，1min产生的热量是 J。
【点拨】t=1min=60s，Q=I2Rt =（0.2A）2×1000Ω×60s=600J
【方法归纳】本题主要考查焦耳定律的计算，计算时要注意统一使用国际主单位。
【例6】如图所示的电路中，电源电压保持6V不变，电阻R1=10Ω，R2=20Ω，闭合开关S，则R1消耗的电功率为 W；若通电30s，电阻R2产生的热量为 J。
【点拨】由电路图可知，两电阻串联。∵串联电路中总阻值等于串联的各电阻之和，∴R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω，根据欧姆定律可得，电路中的电流：I=U/R=6V/30Ω =0.2A；由P=UI=I2R得：R1的电功率P1=I2R1=（0.2A）2×10Ω=0.4W；串联电路中总电压等于各分电压之和，电阻R2产生的热量Q2=I2R2t=（0.2A）2×20Ω×30s=24J
【方法归纳】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、焦耳定律的应用，利用好公式和规律是关键。
【例7】某生态园设计了模拟日光和自动调温系统，可实现照明、保温和加热的功能，其原理如图所示。电源电压恒为220V，R1和R2是两个电热丝（不考虑温度对电阻的影响），R2=30Ω，L是标有“220V 160W”的照明灯泡，只在晚点提供照明作用。白天有日光的时候系统只开启保温功能，此时R1与R2电功率之比为1：3，晚上温度较低的时候，需开启加热和照明功能。请解答下列问题：（1）晚上工作时电路的总功率是多大？（2）若一天中该系统共工作20h，其中白天10 h， 该系统中电热丝累计放出多少热量？
【点拨】（1）由电路图分析电路的工作状态，白天保温状态时，R1、R2串联， R1与R2的电流相等，利用它们的功率之比为1:3可知它们的电阻之比也为1:3，由此可知的R2电阻值。晚上加热时L与R1并联，它们的电压都等于电源电压，灯泡可以正常工作，其功率即为额定功率。再利用P=U2/R1可算出R1的功率，与灯泡的功率求和即为电路晚上工作的总功率。
（2）在保温状态下，两个电阻串联，可先求出电路的总电阻，再利用P=U2/R总求出保温时的发热总功率；晚上是加热和照明状态，L与R1并联，其中L起照明作用，R1才是发热的，可利用P=U2/R1求出其发热的功率，最后由Q=W=Pt分别计算电热丝白天和晚上各放出的热量，最后求出总和即可。
电流通过导体时电能转化为内能的现象
①可能与导体的电阻有关。
②可能与通过导体的电流有关。
③可能与通电时间有关。
通过实验探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关” 。
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关
实验中，通过观察___ ____ __ __现象来比较电流产生电热的多少，这种研究方法叫 。
①方案：将两根 的电阻丝 接入电路，使用学生电源供电（提供的电流大且稳定）。
探究一：电流通过导体时产生的热量跟电阻是否有关？
为了进行多次测量，使用 改变电路中 的大小。
控制 相同， 不同
②分析实验现象，归纳结论
结论：在 相同、 时间相同的情况下， 越大，这个电阻产生的热量越 。
R3起到 作用，因此通过两个容器中电阻的 不同。
探究二：电流通过导体时产生的热量跟电流是否有关？
控制电阻、通电时间相等，电流不同
②分析实验现象，归纳结论
在 的情况下，通过一个电阻的 越大，这个电阻产生的热量越 。
电阻相同、通电时间相同
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
在电流相同、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。
①内容： 电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
②公式： Q = I2Rt
英国物理学家焦耳用近40年的时间做了400多次实验，发现了电流通过导体产生的热量跟导体电阻、通过导体的电流及通电时间之间的关系，即焦耳定律。
根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量，即 Q = W 因为电功 W = UIt 根据欧姆定律 U = IR 所以 Q = W = UIt = I2Rt =
焦耳定律适用于任何用电器的热量计算。 对只存在电流热效应的电路均可用这些公式来计算热量。
① 在纯电阻电路，电流所做的功只转化为内能，电路消耗的电能和生成的内能在数值上是相等的，即W=Q，如电炉、电热器、电熨斗等.② 在非纯电阻电路中，如含有电动机等，电流做的功一部分转化为内能，大部分转化为机械能，通过线圈电阻R的电流仍使线圈发热，产生的热量Q=I2Rt，但此时Q≠W，而是Q＜W，即 电功=内能+机械能 W=Q+W机械能
总结：电功与电热的联系
纯电阻电路 Q=W
电功、电功率、焦耳定律计算公式及其适用范围
当电流通过导体后会产生热量，即电能转化成 的现象，叫做电流的热效应。电热可供利用，但有时也有危害。用 制成制成的元件可避免电热的危害。
1.内容：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比。2.公式：Q= ，公式中各物理的单位分别是： 、、、。适用于各种情况下电热的计算。3.推导公式：Q= == 。只适用于纯电阻电路。
（三）探究影响电流产生热量与哪些因素有关
1、如图，实验中通过电阻丝加热密封盒内的空气，通过观察 即可判断电阻产生的热量多少。这里就是利用转换法。 2、在探究电热与电阻的关系时，应控制两个电阻的 和 相同；在在探究电热与电流的关系时，应控制两个电阻的 和 相同；
（四）串、并联电路中与电热有关的几个重要关系式
【例1】（2019·哈尔滨）在探究“影响电流热效应的因素”的实验中，要探究电流热效应与电流关系，应控制的变量是 。如图所示，R1＝5Ω，R2＝10Ω，电源电压3V，则通电10s电流通过R1、R2产生热量之比为 。
【答案】电阻和时间 1:2
【例2】当温度降到很低时，某些金属导题如铝在﹣271.76℃以下，铅在﹣265.95℃以下时，电阻就变成了零，这种现象称为超导现象。假如白炽灯的灯丝、电动车内线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作，当用电器通电时，假设这些导体的电阻都变为零，下列说法正确的是（ ）A．白炽灯仍能发光且更省电 B．电动机仍能转动且效率更高C．电饭锅仍能煮饭且效率更高 D．电熨斗仍能熨烫衣服且更省电
【点拨】假设导体没有电阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，利用电流的热效应工作的家用电器将不能工作。白炽灯灯丝、电饭锅、电熨斗都是利用电流的热效应工作的，如果电阻为零，它们都不能工作。但电动机工作时是将电能转化为机械能和内能，假设导体没有电阻，当电动机通电时，电动机不会产生电热，电能全部转化为机械能，效率更高更好。
【方法归纳】假设导体没有电阻，利用电流热效应工作的电器都不能工作，而利用电流的其它效应工作的用电器不受影响，且由于不产生热量，更省电，更节能。
【例3】如图所示，从甲地通过两条输电线向乙地用户供电，若甲地电源电压恒为U，输电线的总电阻为r，当乙地用户用电时，下列说法正确的是（ ）A．用户使用的用电器两端电压为UB．输电线上消耗的电功率为U2/rC．当用户使用的用电器增多时，用电器两端的电压升高D．当用户使用的用电器增多时，输电线上因发热而损失的功率增大
【点拨】由于导线有一定的电阻，根据U=IR可知，导线会分担一定的电压，故用户使用的用电器两端电压要小于U，故A错误；由于导线的电阻R较小，其分担的电压Ur要远远小于电源电压U，根据公式P=U2/R 可知输电线上消耗的电功率为Ur2/r ，故B错误；当用户使用的用电器增多时，干路中的电流变大，根据U=IR可知，导线会分担的电压变大；根据串联电路的电压规律可知，用电器两端的电压减小；根据公式P=I2R可知，导线的功率变大，故C错误。
【方法归纳】在家庭电路中，干路输电线与用户用电器间是串联关系，输电线两端的电压小于电源电压；而家庭电路各用电器之间是并联关系，增加支路用电器后，干路电流会变大，因而导致输电线上的功率过大而损失能量。
【例4】利用如图所示电路可定性研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，图中三个电阻的材料和质量相同，且R1=R3=5Ω，R2=10Ω，三个电子温度计分别与之相连（图中未画出），并能测量它们的温度。闭合开关后，每隔一定时间记录各电阻的温度，通过比较温度的变化来间接反映电阻产生电热的多少。下列有关分析与推断错误的是（ ） A．分析任意一个电阻的温度变化，可知电热与通电时间有关 B．分析比较R1和R2的温度及变化，可知电热与电阻有关 C．分析比较R1和R3的温度及变化，可知电热与电流有关 D．分析比较R2和R3的温度及变化，可知电热与电流和电阻有关
C、探究电热与电阻关系时，由Q=I2Rt可知，需保持电阻和通电时间相同，电流不同；根据题意和电路图可知，R1=R3，并且R1、R2串联后与R3并联，由于两支路的总电阻不同，因此通过它们的电流不同，故分析比较R1和R3的温度及变化，可知电热与电流有关，故C正确；D、探究电热与电流、电阻以及通电时间是否有关时，变化的量只能有一个，其它因素均不变，因此不可以探究电热与电流和电阻的关系，故D错误。
【方法归纳】本题考查动态电路分析以及控制变量法的应用，根据焦耳定律Q=I2Rt以及控制变量法进行分析判断各选项是否正确。
【点拨】A.由Q=I2Rt可知，对同一电阻而言，通过的电流不变时，通电时间越长，产生的热量越多，温度越高，故A正确；B.探究电热与电阻关系时，由Q=I2Rt可知，需保持电流和通电时间相同，电阻不同；由题意和电路图可知，R1≠R2，并且R1、R2串联，即通过的电流和通电时 间相等，因此分析比较R1和R2的温度及变化，可知电热与电阻有关，故B正确；
【例5】热熔胶在室温下为固体，加热变为较强粘性的液体，冷却后，将物体牢牢地粘在一起，如图是热熔胶枪的外形，在枪嘴内有电热丝。电热丝的电阻是1000Ω，通过的电流是0.2A时，1min产生的热量是 J。
【点拨】t=1min=60s，Q=I2Rt =（0.2A）2×1000Ω×60s=600J
【方法归纳】本题主要考查焦耳定律的计算，计算时要注意统一使用国际主单位。
【例6】如图所示的电路中，电源电压保持6V不变，电阻R1=10Ω，R2=20Ω，闭合开关S，则R1消耗的电功率为 W；若通电30s，电阻R2产生的热量为 J。
【点拨】由电路图可知，两电阻串联。∵串联电路中总阻值等于串联的各电阻之和，∴R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω，根据欧姆定律可得，电路中的电流：I=U/R=6V/30Ω =0.2A；由P=UI=I2R得：R1的电功率P1=I2R1=（0.2A）2×10Ω=0.4W；串联电路中总电压等于各分电压之和，电阻R2产生的热量Q2=I2R2t=（0.2A）2×20Ω×30s=24J
【方法归纳】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、焦耳定律的应用，利用好公式和规律是关键。
【例7】某生态园设计了模拟日光和自动调温系统，可实现照明、保温和加热的功能，其原理如图所示。电源电压恒为220V，R1和R2是两个电热丝（不考虑温度对电阻的影响），R2=30Ω，L是标有“220V 160W”的照明灯泡，只在晚点提供照明作用。白天有日光的时候系统只开启保温功能，此时R1与R2电功率之比为1：3，晚上温度较低的时候，需开启加热和照明功能。请解答下列问题：（1）晚上工作时电路的总功率是多大？（2）若一天中该系统共工作20h，其中白天10 h， 该系统中电热丝累计放出多少热量？
【点拨】（1）由电路图分析电路的工作状态，白天保温状态时，R1、R2串联， R1与R2的电流相等，利用它们的功率之比为1:3可知它们的电阻之比也为1:3，由此可知的R2电阻值。晚上加热时L与R1并联，它们的电压都等于电源电压，灯泡可以正常工作，其功率即为额定功率。再利用P=U2/R1可算出R1的功率，与灯泡的功率求和即为电路晚上工作的总功率。
（2）在保温状态下，两个电阻串联，可先求出电路的总电阻，再利用P=U2/R总求出保温时的发热总功率；晚上是加热和照明状态，L与R1并联，其中L起照明作用，R1才是发热的，可利用P=U2/R1求出其发热的功率，最后由Q=W=Pt分别计算电热丝白天和晚上各放出的热量，最后求出总和即可。
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