中学物理中电热问题的应考策略

电热是电流通过导体时产生的热量，它是电能转化为内能的量度.利用电热原理（焦耳定律）可以制成各种电热器，例如电烙铁、电炉、电熨斗、电烤箱、热水器、电孵化箱等.在现代，电热已经发展为一个行业，称为电热行业（也叫电热产业）.

纵观近年的中考物理试题，电热问题作为压轴的综合计算题命题趋势较为明显.内容上，旨在全面落实“课程标准”所设定的目标要求；选材上，题目的背景继续由课内向课外延伸.考题更加关注学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观方面的和谐发展，体现其综合知识的应用能力.应注重的是，物理知识在生活中的应用.

【考点解析】

考查水（汽油）吸收（燃烧释放）的热量、效率、电热等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是能从题目所给数据中找到为我所用的数据.

示例：小聪在探究电水壶烧水的热效率问题时，选择了两个外形和材料都相同的自动控制电热水壶，规格如下表.他在两个壶中各装人2 kg水，把它们分别接人220V电路中、将水加热至沸腾，利用所得数据绘成如图所示的图像.[水的比热容C水= 4.2×103J/（kg·℃）]

（1）从开始加热至水沸腾这一过程中水吸热是多少？

（2）请求出从开始加热至水温升高到70℃这一过程中两个型号电水壶的热效率之比，并根据此计算说明电水壶的热效率与其消耗电能之间的关系.

（3）请从物理学角度，对比着评价上述两个电水壶.（要数据支持）

分析：（1）已知水的质量、温度差、水的比热容，根据公式Q吸=C水m△t可求水吸收的热量；

（2）根据题目所给数据，利用公式η= Q/ W×100%可求出两个型号电水壶的热效率之比，进一步求出电水壶的热效率与其消耗的电能的关系；

（3）根据公式P=UI求出两个电水壶的额定电流，再结合效率比得出结论.

解答：（1）水吸收的热量：Q吸=C水m△t=4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（100℃-20℃）= 6.72×105J；

（2）两个型号电水壶的热效率之比η1/η2= （Q吸/W1×100%） /（Q吸/W2×100%）= P2t2/P1t1=（2000W×250s）/（800W×700s） =25/28.

在被加热的水吸收的热量相同时，根据公式η1/η2= W2/W1可知，电水壶的热效率与其消耗的电能成反比；

（3）型号I的额定电流I1= P1/U1=800W/ 220V=3.64A；型号II的额定电流I2= P2 / U2=800W/220V=9.09A.

从上问的效率比看出，型号II的电水壶比I的效率高、节能；但它的额定电流（9.09A）比型号I的额定电流（3.64A）大得多，使用时会有较大的安全隐患.

【小试牛刀】

练习1：某科技小组的同学用一根电阻为48.4Ω的电热丝制作了一个家庭电水壶（额定电压为220V），他们想测试该电水壶在不同电压下的热效率.于是，他们在电水壶中装入3Kg水，把它分别接在220V和200V的电路中烧水，将水加热至沸腾，利用所得数据绘成如图所示的图像.

（1）从开始加热至水沸腾这一过程中，水吸收了多少热量？

（2）请求出从开始加热至水温升高到80℃这一过程，该电水壶在220V和200V电压下的热效率之比.并根据此计算说出电水壶的热效率与其两端电压之间的关系.

（3）根据上问结论，请从节能角度提出一条在家庭电路中使用电水壶的建议.

练习2：在春秋换季时，哈尔滨市的居民常用电暖器取暖，如图所示是小明家用的电暖器的内部简单电路图.他按照说明书给体积为60m3的书房加热，使书房的温度由10℃升高到20℃，用500W和2000W两档分别加热，正常工作所用时间分别约是140min和30min.（R为电热丝，R0为定值电阻，二者均不随温度发生改变.S为温控开关）

（1）加热过程中，房间吸收了多少热量？

[C空气=1.0×103J/（kg·℃），ρ空气=1.3kg/m3]

（2）请你算出分别使用500W和2000W档位加热时电暖器的热效率之比.通过分析你所得出的结果，猜想电暖器的热效率与加热时间或与所用档位之间的关系.

（3）小明的母亲觉得电暖器只有两档，不便使用，低温档有些凉，高温档又有些热.提出在保持电热丝的最大和最小功率不变的前提下，能像调光台灯那样可调节，就更适用了.于是爱动手的小明和同学们一同研究起可调温度的电暖器来.请你简单说出一个设计方法，并说明其中新用元件的取材规格（计算结果保留一位小数）.

猜想：在水吸收热量相同时，电水壶两端的电压越高，它的热效率越高.

（3）要尽量避开用电高峰期使用电暖器以提高其热效率（或答“当电压低时，用变压器把电压调到220V以保证其热效率”）.

2.答：（1）加热过程中，房间吸收了7.8×105J的热量；

（2）分别使用500W和2000W档位加热时电暖器的热效率之比为6：7；电暖器的热效率与加热时间的关系是：加热时间越长，电暖器的热效率越低；

（3）串联一滑动变阻器，要求滑动变阻器允许通过的最大电流不小于9.1A，滑动变阻器的最大阻值为24.2Ω.

【备考策略】

1.知识掌握要准确.例如：对于①Q = I2Rt；②Q = U I t ；③Q = U2t/R，有不同的适用范围：①是普遍适用；②、③只适用纯电阻电路，对含有电动机、蓄电池、镇流器等的电路是不适用的.提醒学生不能乱套公式.

2.注重观察生活中的用电器.包括观察电器设备的名牌和使用说明书.

3.掌握答题技巧，熟悉解题的过程.阅读题目（将题目中的数据用其物理量相对应的字母标出）———分析数据表格（或实验电路图）———列公式，代入数据计算.

4.注重解题效率.平时学习和练习的过程中，要及时查缺补漏，在错题中发现知识漏洞，逐步提高解题的效率.

【真题再现】

汽车给我们的生活提供了便利，某汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶30km消耗了汽油2kg.

（1）请计算2kg汽油完全燃烧，放出的热量.（q汽油=4.6×107J/kg）

（2）已知汽车以72km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率为12kW，求汽车受到的阻力.

（3）查阅资料可知：汽油机效率最高约为40%；某型号电动机的额定电压为220V，额定电流为10A，正常工作1min所做有用功是1.056×105J，求这台电动机的效率.再具体说一说与汽油机相比电动机的优势.（结合题中信息和生活经验各写一条）

①汽油机效率为40%，而电动机效率为80%，电动机比汽油机效率高，节能；

②汽油机排放废气污染大气，电动机比汽油机环保；

③电动机噪声比汽油机的小很多，电动机比汽油机环保.（②③写出其中一条均可）

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