9年级上册科学第三章《电能的利用电热器》讲义解析.docx
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9年级上册科学第三章《电能的利用电热器》讲义解析
【第六节电能的利用（第一课时）】
1、电功率：
（1）定义：
电流在单位时间内所做功叫电功率。
电功率是表示电流做功快慢的物理量。
（2）电功率的单位：
瓦，千瓦，1千瓦=1000瓦。
（3）电灯的亮度由实际功率的大小决定。
（4）额定电压：
用电器正常工作时的电压。
额定功率：
用电器在额定电压下消耗的功率。
实际功率：
用电器在实际电压下工作时所消耗的功率。
输入功率：
用电器消耗的总电功率。
（5）电功率的计算公式：
P=W/T=UI=U2/R=I2R
当电功率的单位：
千瓦，t的单位：
小时，则W的单位是：
千瓦时（度）。
2、测定小灯泡的功率
（1）实验原理：
伏安法测电功率的原理是P=UI，利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的
电流就可求出小灯泡的电功率。
在额定电压下测出的电功率，就是额定功率。
（2）实验器材：
电源、电压表、电流表、开关、小灯泡、滑动变阻器、导线。
（3）实验中注意事项：
在连接电路时，开关始终要断开，滑动变阻器的猾片应放在最大阻值处。
3.额定功率和实际功率的比较
定议
公式
区别
联系
实际
功率
用电器工作时实
际消耗的功率叫
做实际功率
P实=U实I实
一个用电器的
实际功率有无数个
当U实=U额时，P实=P额
（用电器正常工作）
当U实＜U额时，P实＜P额
（用电器不能正常工作）
当U实＞U额时，P实＞P额
（用电器可能被烧坏）
额定
功率
用电器在额定电
压下的功率叫做
额定功率
P额=U额I额
一个用电器的额
定功率只有一个
例题剖析：
例1：
由于白炽灯除了发光还产生热量，所以逐渐被称之为“冷光源”的各种节能灯代替。
白炽灯的功率越大，亮度
越大，产生的热量是否也越多呢?
为此，小明设计了一个实验方案：
使25W白炽灯正常发光，把温度计放在灯泡附
近任一位置，观察温度计示数的变化；换上100W白炽灯重复上述步骤。
若100W白炽灯使温度计的温度升得高，
则产生的热量多。
同学们对小明的方案进行了讨论，认为：
（1）在灯泡附近的范围内，灯泡产生的热量越多，空气温度 ，利用温度计测温度变化的方案是可行的；
（2）方案还应注意两个问题：
一是 ，二是 。
例2：
如下图所示，电源电压不变，开关S由断开到闭合，电流表两次示数之比为2∶7，则电阻R1∶R2＝________，
电功率P1∶P2，电功率P1∶P1′＝________，电功率P1∶P1＝________．
1、某厂新购进一台大功率的电热器，在通电使用时，发现厂房内干路上的铝导线有非常
明显的发热现象，很不安全。
为了解决这个问题，下列措施中既有效又合理的是（）
A.给这台电热器串联一个较大的电阻B.将这台电热器的使用时间缩短为原来的一半
C.在干路上安装额定电流较小的保险丝D.将干路的铝导线换成横截面积相同但导电性能更好的铜导线
2、一盏灯标有“36V 40W”字样，将这盏灯接到某电路中，通过它的电流是1A，此时，这盏灯的电功率是__W．
3、将分别标有“6V9W”和“6V3W”的两个灯泡L1、L2串联接在12V电源上，则（）
A．两灯都能正常发光 B．灯L2可能被烧毁
C．两灯都比正常发光时暗 D．灯L1比灯L2亮
4、某电动机工作时的功率为６０Ｗ表示：
电动机每秒钟做功60焦。
5、图上PZ220—25，表示什么符号，又有何意义?
能力提高：
1、某校学生宿舍走廊的路灯，原来用一盏“220V40W”的白炽灯，每晚亮10小时。
同学们发现灯泡容易损坏，
需要经常更换。
后来，学校电工用两盏“220V40W”的灯泡串联后代替原路灯。
结果，两盏灯的亮度比改
装前要暗，但灯泡使用寿命明显延长。
求：
（1）改装前一盏路灯每晚需要消耗多少电能？
（2）改装后两灯的总功率是多少？
（3）比原来省电还是费电？
（4）小明是一位爱动脑筋的同学，他想：
路灯改装还有没有更好的方法呢？
通过查资料知道有一种“光控
开关”——天黑时自动闭合，天亮时自动断开；还有一种“声控开关”——有声音时自动闭合，一分
钟后，若再无声音就自动断开。
小明利用这两种开关设计了一个“聪明”的电路：
白天路灯不亮，晚
上有人走动发出声音时，路灯自动亮起来。
请判断小明设计的电路图是_______。
2、某导体接到6V电压下，它消耗的功率是6W；将改接到3V的电压下，这个导体的功率是多少瓦？
3、下列规格的灯泡，正常工作时最亮的是（）
A、PZ110－40；B、PZ110－100；C、PZ220－25；D、PZ220－60。
中考在线：
1、现在有一种“手机自生能”技术。
手机上装有特制电池，上下摇晃手机即可产生电能。
这种装置实质是将能
转化为电能。
如果将手机上下摇动一次，相当于将200g的物体举高lOcm。
由此可知，每摇一次可以获得的电能为
_______J。
若每秒摇动两次，则摇动手机的功率为W。
2、随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭．小林的爸爸最近也购买了一辆轿车．
（1）通过查看说明书得知轿车车身质量为1725kg．当车上载有195kg的人和物品时，车轮与地面的总接触
面积为4．0×10—2m2，试求轿车对地面的压强（g取10N/kg）．
（2）请在图甲中用笔画线代替导线将汽车的启动原理图连接完整．
说明：
当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动（相当于闭合开关），电动机工作，启动轿车；电磁铁的工
作电压小于电动机的工作电压．
（3）若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关
实验次数
1
2
3
4
5
速度／（km·h—1）
40
60
80
100
120
制动距离／m
8
18
50
72
系如图乙所示．则在0—5s时间内，轿车发动机做功_____J，轿车运动过程中受到的阻力是____N．
（4）通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离）数据如下表所
示：
根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为80km/h时对应的制动距离是_________m．
【第六节电能的利用（第二课时）】
1、电功：
（1）概念：
电流所做的功，叫电功。
（2）电流做功的过程实质是电能转化为其他形式的过程。
电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能
（3）电功的电位：
焦、千瓦时（度）1度=1千瓦时=3.6×106焦。
（4）电功的计算公式：
W=UIt=U2/Rt=I2Rt=Pt
例题剖析：
例1:
电能表是测量________的仪表．1kWh的电能可供标有“220V 40W”的灯泡正常工作________h．
例2：
电阻R和灯泡L串联接到电压为10V的电路中，R＝10Ω，电路接通后，100s内电阻R上电流做的功为10J，
已知灯L的额定功率为10W，灯的电阻不变．求：
灯的额定电压．
基础过关：
1、我们知道对于同种灯泡的亮度取决于实际功率的大小。
现有两个同种灯泡，其额定值是甲灯“220V100W”、
乙灯“220V40W";将甲、乙两灯并联或串联后接在照明电路中，比较甲、乙两灯的亮度，对此下列解释正
确的是（）
A.串联时，因为通过甲、乙两灯的电流一样大，实际功率一样大，所以一样亮
B.并联时，因为甲、乙两灯的电压一样大，实际功率一样大，所以一样亮
C.串联时，两灯电流相等，乙灯的电阻大，根据P=I2R,实际功率大，所以乙灯较亮
D.并联时，两灯电压相等，甲灯的电阻大，根据P=U2／R,实际功率小，所以甲灯较暗
2、某同学家的电能表在九月底的示数为33625,十月底的示数为34230，那么这位同学家10月份共用电度，
相当于焦。
3、小明家的电能表上标有600r/kW.h的字样。
如果他家只有一件用电器正在工作，而转盘在6min内转了30
转。
则这个用电器在这段时间内消耗的电能____是，该用电器的功率是
能力提高：
1、小明和同学们在参观某水库时，对水库的水位自动报警器（如下图所示）很感兴趣，进行了热烈的讨论。
请你参与他
们的讨论，回答下列问题：
（1）当水位较低时，绿灯发光，此时绿灯两端的电压是220伏，通过
的电流是0.2安，求绿灯消耗的电功率是多少瓦?
（2）图中A是碳棒，当水位由图示位置升高时，碳棒A受到水的浮力
将怎样变化?
（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）当水位上升到一定位置时，电磁铁B通电，产生了性．吸下衔铁C，此时红灯发光，发出警示。
2、将一台“220V、IOOW”的电风扇、一个“220V、IOOW”的充电器、一把“220V、IOOW”的电烙铁分别接到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
3、下表所示为国产某型全自动洗衣机说明书所列的主要数据，由此表可知：
额定电压220V
额定洗衣、脱水容量3kg
额定频率50Hz
整机质量33kg
额定洗衣、脱水功率440W/220W
外形尺543mm×550mm×320mm
（1）这台洗衣机在额定电压下脱水时，通过洗衣机的电流是A；
（2）如洗衣60min、脱水的时间30min，这台洗衣机共耗电kWh。
中考在线：
1、2008年2月，我市莲都机械化定点屠宰场试车成功。
投入运行后，每天最多可以屠宰生猪1500头，处理综合污水
300吨、农畜等废弃物250吨；可以利用屠宰场污水与废弃物产生沼气（沼气的主要成分是甲烷，化学式为CH4），生
产有机肥，并利用沼气发电。
专家介绍，每吨污水或废弃物可产生5.5米3沼气，1米3沼气可转化为1.25度电能。
（1）若按日处理综合污水和废弃物共400吨，每户家庭一天用电5度计算，日发电量可供户家庭使用；
（2）甲烷完全燃烧的产物是二氧化碳和水，写出反应的化学方程式。
2、为改善休闲广场的照明，电力部门要在广场安装一盏规格为“220V1000W”的碘钨灯，己知电控室的输出电压恒
为220V，所需电线总长为400m，所选用电线的电阻为每米1.65×10-2Ω。
（1）电路中电线的电阻为Ω；
（2）实际电路中，相当于碘钨灯与电阻R串联（如图），则碘钨灯工作时，它的实际功率是多少？
（3）要减少电路中电线的功率消耗，可采取的措施是（写出一点）。
【第七节电热器】
1、电流的热效应：
电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫电流的热效应。
2、电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。
3、电热器：
（1）电热器是利用电流的热效应制成的加热设备。
（2）电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。
4、焦耳定律：
（1）文字叙述：
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，跟通电的时间成
正比，这个规律叫做焦耳定律。
（2）数学表达式：
Q=I2Rt。
（3）电流产生热量的计算方法：
①Q=I2Rt是焦耳通过实验总结出来的。
任何导体有电流通过时，产生的热量都可
以由此公式来计算。
②对于纯电阻电路，即电能全部转化为内能的用电器，像电炉、电烙铁、电饭锅等。
电流
产生的热量还可以由Q=U2/Rt，Q=UIt推导公式来结算。
例题剖析：
例1：
有一种新型的炊具叫电压力锅，它用电加热，又具有压力锅的优点。
如右图所示，问：
该电压力锅正常工作15分钟能够产生多少热量？
基础过关：
1、电吹风机和电熨斗通电时都会发热，哪种电器可以认为将电能全部转化成内（热）能？
2、在家庭电路中，若同时接入如图所示的用电器，会造成电路过大，从而
引起干路中的_电流过大，根据_焦耳定律，可知导线中将产生大量的，
使导线发热，甚至燃烧引起火灾.
3、电热器是利用来加热的设备，它的主要组成部分是；组成这部分材料的要求是大，
高。
能力提高：
1、小明利用如图所示的装置探究电流产生的热量与哪些因素有关：
有两
个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放置一根电阻丝，且R甲大于R乙，
通电一段时间后，甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高。
该现象能够说
明电流产生的热量与下列哪些因素有关（）
A．电压 B．电流 C．电阻 D．通电时间
2、电熨斗通电后温度很高，而连接电熨斗的电线却不怎么热，这是因为（）
A.电线有绝缘层保护，能隔热B.导线的电阻小，产生的热量也很小。
C.电线散热快，所以温度低D.通过电线的电流小于通过电熨斗的电流。
3、下面列出的几种常见的家用电器：
①电炉；②电饭锅；③电冰箱；④微波炉；⑤电视机；⑥电烙铁。
其中属于电热器的是（）
A、①②⑥B、①②④⑥C、①②⑤⑥D、①②③④⑥
4、某电热饮水器上有A、B两根电热丝，将两根电热丝串联接在电源上，20min可将饮水器中的水加热至沸腾；
若将A单独接到同一电源上，同样使初温和质量相同的水加热至沸腾，需要8min；若将B单独接在同样电源
上，使初温和质量相同的水加热至沸腾，需要多长时间?
（不计热损失）
中考在线：
1、小明家的电热水壶的铭牌如图所示，在一个标准大气压下，该水壶正常工作时，用l0min能将2kg、10℃的水
大山牌电热水壶型号：
NH-520
电源：
220V50Hz额定功率：
1500W
烧开。
水的比热容c=4.2×103J／（kg．℃）
（1）计算水吸收的热量；
（2）计算消耗的电能；
（3）水增加的内能比消耗的电能小多少?
请结合物理知识，从节能的角度提一个合理化的建议。
2、右图是一个加热、保温电路的一部分。
电热丝R1规格为“220V1100W”，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。
）
（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、“220V880W”电热丝R4串联替代R1；
方案二：
用两根都是“220V550W”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。
符号
R6
R7
R8
R9
规格
220V500W
220V600W
220V2200W
110V550W
数量
1
1
2
3
电热丝：
3、冬天，王同学使用电热毯时发现电热毯有高温档和低温档，于是他设计了电热毯的模拟电路图甲和乙（电热丝相当
于电热毯内部发热电阻）。
（1）图甲中有定值电阻R2（置于电热毯外部），电热丝R：
，请说明要使电热毯处于低温档时，开关S1、S2应处于什
么状态?
并写出低温档时电热毯发热电功率的表达式。
（2）图乙中有两根电热丝R2、R3，请说明要使电热毯处于高温档时，开关S1、S2应处于什么状态?
并写出高温档时
电热毯发热电功率的表达式。
（3）请指出你认为其中较好的电路，并说明理由。
第6节电能的利用
（09浙丽）36.小明家住农村，他家的厕所离房子有一段距离，家人上厕所前都要带上手电筒，很不方便，若灯整夜开着又很浪费电。
他想利用所学的知识对厕所的照明电路进行适当改装，将“220V40W”的灯泡、阻值为990Ω的电阻和开关S、S1连成如图所示的电路。
天黒后，S处于闭合状态，当无人入厕时，开关S1断开，此时灯较暗，但能起到指示作用；当有人入厕时，闭合开关S1，灯泡正常发光，起到照明作用。
（1）当S、S1都闭合时，电阻R处于▲状态（填“短路”、“断路”或“通路”）；
（2）当灯起指示作用时，通过电阻R的电流是多少安？
（3）通过计算说明无人入厕时和有人入厕时，电路消耗的功率哪个大？
36.
（1）短路（2分）
（2）当灯起指示作用时，R与L串联
RL=UL2/PL=（220V）2/40W=1210Ω………………………1分
R总=R+RL=990Ω+1210Ω=2200Ω…………………………1分
通过R的电流I=U/R总=220V/2200Ω=0.1A…………………………1分
（3）无人入厕时，R与L串联，电路中消耗的总功率为P1=UI=0.1A×220V=22W……1分
有人入厕时，L正常发光，电路中消耗的总功率为P2=PL=40W………………1分
∵P1＜P2∴有人入厕时，电路中消耗的功率大………………………………………1分
（09浙宁）36．发光二极管（LED）具有高亮度、低能耗等优点，将在我市推广使用。
如图甲所示是LED的实物图和元件符号。
把一个额定电压为3V的LED接人电源电压恒为4.5V的电路，如图乙所示。
（1）闭合开关S，LED发光；断开S，改变电源的正负极后闭合S，LED却不发光，可见，LED具有
（填“单向”或“双向”）导电性；
（2）移动滑片P，测得电流表与电压表的示数变化关系如图丙所示。
当该LED正常工作时，消耗的电功率多大?
此时变阻器R’接人电路的阻值多大?
（09浙台）38．半导体和金属的导电能力随温度的变化特点是不同的，因此，利用它们制成的元件在生活中也各有各的用途。
（1）一个由某半导体材料制成的加热器，通电后，加热器在发热的同时，也在向外界放热。
图甲为发热功率P发热和散热功率P散热与温度t之间关系的图像。
由图像可知，加热器工作时的稳定温度为▲℃。
当温度稍高于稳定温度时，P发热▲P散热（填“＞”、“＝”或“＜”）；此时发热功率继续减小，可推知，元件的电阻在继续▲。
70＜增大
（2）如图乙是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像，若用该电阻R与电源（电压为3伏）、电流表（量程为0～5毫安）、电阻R′串联起来，连接成如图丙所示的电路。
用该电阻R做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，得到一个简单的“金属电阻温度计”。
电流刻度较大处对应的温度刻度较▲；请通过计算说明，若R′=450Ω，则图丁中指针所指处对应的温度数值为多少？
（2）小………………………………………………………………………………（1分）
电流I=5mA=0.005A
总电阻R总=U/I=3V/0.005A=600Ω
金属电阻阻值R=R总-R′=600Ω-450Ω=150Ω……………………………（1分）
温度t=（150Ω-100Ω）×=50℃……………………………（1分）
（2010．浙江衢州）38．在渔船上安装“风光互补发电”装置，利用太阳能电池板和风力发电机发电，以节省燃油，在舟山渔区成为现实。
舟山市将在1000艘渔船上安装“风光互补发电”装置。
“风光互补发电”装置由风力发电机、太阳能电池板、充电器、蓄电池等组成，太阳能电池板、风力发电机的设计寿命为20年，蓄电池约4年更换一次，项目价格如下表：
项目
风力发电机
太阳能电池板
充电器
蓄电池
安装费
价格（约）
5000元
4000元
1000元
2000元
2000元
（1）“风光互补发电”装置中的风力发电机是根据▲的原理来工作的；
（2）渔船通讯、导航及照明用电原来是通过燃烧柴油发电提供的，如果柴油中碳元素的质量占柴油质量的84％，且完全燃烧时全部碳元素均转化为二氧化碳，则完全燃烧1千克柴油将释放▲千克二氧化碳；
（3）“风光互补发电”装置的发电功率为500瓦，正常工作1小时可产生多少电能?
如图是不同发电方式的
CO2排放量，若在1000艘渔船上安装这套“风光互补发电”装置，则与燃油发电相比，一天（正常发电8小时）至少减少CO2排放多少千克?
（4）某同学想在自己家的屋顶上安装这套“风光互补发电”装置，若该装置平均每天正常工作8小时，目前电费价格约为0.54元／千瓦时，请你帮他通过计算决定是否安装这套装置。
38．
（1）电磁感应（2分）
（2）3.08（2分）
（3）W＝Pt＝0.5千瓦×1小时＝0.5千瓦时（2分）
减少二氧化碳的排放量＝1000×8×0.5千瓦时×（0.42—0.16）千克／千瓦时=1040千克（2分）
（4）二十年电费＝20×365×8×0.5千瓦时×0.54元／千瓦时＝15768元
风光互补发电成本＝5000元+4000元十1000元+2000元×5+2000元＝22000元
因为风光互补发电成本高于二十年电费，所以不经济，建议不安装该装置。
（2分，没有具体计算分析不得分）
（2010．浙江义乌）39.当今世界各国都在“低碳”领域投入大量的人力和财力，来推广和发展这一21世纪的朝阳产业。
2010年2月26日，全省首个单位大容量太阳能光伏发电系统在义乌市国际商贸城四区并网发电（如图甲）。
该项目的启动，显示了义乌“敢为人先”的眼光和勇气。
如图乙是太阳能光伏发电系统工作示意图：
（1）太阳能收集板的能量转化情况是
；
（2）为最大限度让太阳能电池板接受阳光，根据义乌的地理位置，应将它的正面朝
（选填“东”、“西”、“北”）；
（3）商贸城部分区块的商位和通道亮起了利用太阳能光伏发电系统供电的“低碳灯”，根据跟踪记录，2月28日晴天，国际商贸城太阳能光伏发电系统共发电5100千瓦时，则可供多少盏额定功率为100瓦的“低碳灯”正常工作一小时？
39.
（1）太阳（光）能转化为电能………………………………………………….2分
（2）南…………………………………………………………………2分
（3）解：
W=pt=0.1千瓦×1小时=0.1千瓦时………………………………………1分
5100千瓦时÷0.1千瓦时=51000…………………………………1分
（公式1分，结论1分）
（2010．浙江台州）34．小柯参观了临海括苍山风力发电场，决定探究风力电站发电时的输出功率和风速的关系，实验步骤如下：
①如图，将风叶安装在风车底座上，把线的一端固定在转轴处，另一端系上钩码。
②在风车正前方1米处放置电风扇，将电风扇的风速调到1档位，用秒表记录提升钩码到A点所需的时间。
③将电风扇换到2、3档位，重复以上实验，并将数据记录在表格中。
（注：
电风扇档位越高，风速越大）
请回答：
（1）这个实验是通过测量来比较风车输出功率的大小。
（2）小柯从网上查到以下数据：
表一：
750千瓦风力发电机组的输出功率与风速的关系
表二：
风级与风速的关系
根据以上数据预测，台风来临时，能否给风力电场带来最大的经济效益，并说明理由。
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