《專題30焦耳定理的實驗探究及其應用（班主任版）迎戰2021年高考數學專題備考精講精練》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《專題30焦耳定理的實驗探究及其應用（班主任版）迎戰2021年高考數學專題備考精講精練（16頁典藏版）》請在大分享文庫-在線教育資源下載分享平臺上搜索。
1、專題30焦耳定理的實驗探究及其應用知識點1：探究焦耳定理實驗思路1.控制變量法在探究電熱的多少與電壓的關系時，應控制兩個阻值絲的電阻相同；在探究電熱的多少與阻值的關系時，要控制通過兩個阻值絲的電壓相同，最好的方式其實是采用串聯。這兒就應用了控制變量法。當要研究的一個數學量與另外幾個數學量都有關系時，為簡化和便捷，先研究與其中一個量的關系，而要控制其余幾個量不變這些研究問題的方式叫控制變量法。這些技巧在實驗數據的表格上的反映為：某兩次試驗只有一個條件不相同，若兩次試驗結果不同，則與該條件有關，否則無關。反過來，若要研究的問題是數學量與某一誘因是否有關，則應只使該誘因不同，而其他誘因均應相同。
2、控制變量法是學校數學中最常用的技巧。2.轉化法實驗中電流形成的熱量不能直接觀察到，但熱量的變化可以用體溫的變化來感知。通過體溫的變化多少來間接曉得電壓形成的熱量的多少，這是轉化法?；瘜W學中對于一些看不見、摸不著的現象或不易直接檢測的數學量，一般用一些特別直觀的現象去認識，或用易檢測的化學量間接檢測，這些研究問題的方式叫轉換法。3.注意的問題因為實驗中電流形成的熱量較少，液體氣溫下降的也較小焦耳定律實驗實物圖，所以用體溫計不易直接檢測比較。為了使現象顯著，實驗采用了兩種方式：不用體溫計，但采用了放大的“溫度計”。整個燒杯相當于一個氣溫計的玻璃泡。因為燒杯里的液體較多，使升溫膨脹療效更顯著。采用煤油代替常見的水，用
3、玻璃管插入密封燒杯里的煤油中取代體溫計。用煤油取代水，是由于煤油比水的比熱容小，在吸收相等的熱量時氣溫上升的多，這樣現象更顯著。其實還有一個重要誘因，那就是煤油不導電。可以構想因為水導電，若用水由水形成的內阻就難以控制電路中的內阻情況。知識點2：焦耳定律及其應用1.電壓通過導體形成的熱量求解公式（1）焦耳定理：QI2Rt（2）純內阻電路中，QW=Pt=U2t/R=UIt=I2Rt2.在借助焦耳定理求解估算題注意（1）涉及的四個化學量要一一對應，簡單來說就是導體的內阻為R，通過這個導體的電壓為I，通電時間為t，則電壓通過導體形成的熱量為QI2Rt（2）公式中各個數學量的單位必須都得是國際單位，即
4、電流I的單位是安培（A）、電阻R的單位是歐姆（）、時間t的單位是秒（s），則熱量的單位是焦耳（J）3.當發電廠電功率一定，送電電流與送電電壓成正比，輸電時電流越高，電壓就越小。此時由于輸電纜線路上有內阻，按照P=I2R可知，電壓越小時，在電纜線上消耗的電能才會越少。所以電站在輸電時減小送電電流，降低電能在輸電纜線路上的損失。4.應用和避免電熱的實例借助電熱的事例：冷水器、電飯鍋、電熨斗、電熱孵化器等。避免電熱的事例：電視機機殼的散熱窗；計算機內的散熱吊扇、電動機機殼的散熱片等?！纠}1】（2020重慶涪陵）小明將線圈內阻為4.84的電動機接人220V的家庭電路中，關掉其它用家電，只讓電動機工作時
5、，觀察到他家標有/(kW.h)的電能表3min內閃動了100次，則電動機在這段時間內消耗的電能為_kW.h，電動機線圈形成_J的熱量?！敬鸢浮?1)0.05(2)【解析】（1）電動機在這段時間內消耗的電能為（2）依據公式可以求出電動機線圈的電壓為電動機線圈形成熱量為【對點練習】一只標有”8V0.4A”的小燈泡，接在電源電流為12V的電路中，為使其正常發光，應串聯一個的內阻；該內阻通電10s所形成的熱量是J。【答案】10；16。【解析】根據串聯電路中總電流等于各分電流之和，則串聯內阻R兩端電流：UR=UUL=12V8V=4V，因串聯電路中各處的電壓相等，所以燈泡正常工作
6、時電路中的電壓：I=0.4A，由I=U/R可得，串聯內阻R的電阻：R=UR/I=10；此時該內阻通電10s形成的熱量為：QR=I2Rt=（0.4A）=16J?！纠}2】（2020揚州模擬）已知電壓通過導體形成的熱量跟電壓、電阻和通電時間有關在探究“電流通過導體形成的熱量跟電壓的關系”時，可供選擇的器材有：8V穩壓電源一個；20和50的滑動變阻器各一個；停表和開關各一個；塑膠盒與U形管相連的實驗裝置一個，盒內密封著空氣，盒內內阻絲的阻值為20；導線若干（1）該實驗選用的滑動變阻器更好（2）聯接好的實驗圖如圖所示每次實驗（即獲得一組數據）后，都要斷掉開關，打開蓋子上的通氣孔，U形管
7、內兩液面迅速回到原位，等片刻后，關掉通氣孔，再進行下一次實驗請畫出實驗用的表格，表中要有必要的信息（3）某同事對實驗方案進行了重新設計：第一次實驗記錄高度差后，立刻聯通滑片減小電壓做第二次實驗，每次實驗加熱時間相同，記錄的U形管內兩液面高度差依次為h1、h2在處理數據時，該朋友想用h2來間接反映第二次實驗電壓通過導體形成的熱量，他這樣處理數據是否正確？理由是【答案】（1）50（2）記錄的實驗數據如下表（3）不正確h2間接反映了第一次和第二次實驗電壓通過導體形成的熱量的和不是第二次實驗電壓通過導體形成的熱量【解析】（1）盒內內阻絲的電阻為20為定值內阻，選滑動變阻器的內阻要大得好，由于這
8、樣通過改變滑動變阻器內阻焦耳定律實驗實物圖，電路電壓能有效控制，不會太大，保護電源。（2）所畫表格要彰顯每次實驗內阻絲內阻為20為定值內阻。時間一定。要彰顯U形管液面高度差，電壓大小，熱量。（3）該朋友想用h2來間接反映第二次實驗電壓通過導體形成的熱量實錯誤的。由于h2間接反映了第一次和第二次實驗電壓通過導體形成的熱量的和不是第二次實驗電壓通過導體形成的熱量該朋友在設計方案就是錯誤的?！緦c練習】我們曉得：“電流通過導體時形成的熱量，與電壓的平方成反比，與導體的內阻成反比，與通電時間成反比?！边@就是焦耳定理，用公式可抒發為：Q=I2Rt。愛動腦筋的小明在探究這個問題時，設計了圖所示的實驗，只聯接一次電路就完成了
9、實驗探究。他的方式是用內阻絲（其中R甲R乙）給燒杯中的煤油（煤油質量相同）加熱，之后觀察煤油在插入密封燒杯里的玻璃管中上升的高度，就可以對比內阻絲吸熱的多少。請你仔細觀察小明設計的實驗電路，并應用所學知識剖析回答下述問題：（1）探究電熱的多少與電壓的關系，應當對比兩個燒杯中煤油柱上升的高度，而這兩個燒杯中電阻絲電阻應當。（2）探究電熱的多少與內阻的關系，應當對比兩個燒杯中煤油柱上升的高度。（3）有許多家用家電的工作原理即為焦耳定理，請舉兩個反例?！敬鸢浮浚?）甲、丙或乙、丙相等（2）甲、乙（3）電飯煲、電熱毯、電暖爐等【解析】本題主要涉及兩種化學研究方式：一是控制變量法。另一種是轉化放
10、大的方式。（1）探究電熱的多少與電壓的關系，應當控制內阻和通電時間保持不變，甲和丙內阻控制相等，電壓不等，可以通過玻璃管煤油上升高度，借助轉化法曉得電熱與電壓的關系。同理乙和丙也可以做到。（2）探究電熱的多少與內阻的關系，控制電壓和通電時間不變。顯著甲乙內阻絲串聯，電壓相同，所以答案很容易曉得。（3）借助通濁度體形成的熱量來工作，達到目的的設備，工作原理就是焦耳定理。一、選擇題1.圖甲是小燈泡的電流電壓圖象。將此燈泡L與滑動變阻器R串聯在電流為4.5V的電路中（如圖乙），閉合開關，聯通滑片P，當小燈泡的功率為0.75W時，（）A電壓表的示數為0.2AB滑動變阻器R接入電路中的內阻為15C電路消耗的總功率為1.35W。D10s內滑動變阻器R形成的熱量為13.5J【答案】C【解析】當小燈泡的功率為0.75W時，按照圖甲，可知，燈泡L兩端的電流為2.5V，通過燈泡的電壓為0.3A，電路中的等效內阻15.電路消耗的總功率P=IU總=4.5V0.3A=1.35W。變阻器R在10s形成的熱量Q=W=UIt=2V0.3A10s=6J。A電壓表的示數為0.2A，錯誤。B滑動變阻器R接入