备考2024年中考物理重难点精讲精练：34-热点18 焦耳定律及相关计算（精讲）

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中考物理热点复习精讲精练 热点18 焦耳定律及相关计算（精讲） 知识梳理 电流的热效应电流通过导体时电能转化成内能的现象焦耳定律内容电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比公式Q=I2Rt热量Q单位J，电流I单位A，电阻R单位Ω，时间t单位s电热利用电热水器、电热毯、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等防止散热窗、散热片、散热风扇等温馨提示：应用公式Q=I2Rt时应注意的问题：(1)公式中的成正比结论是在其他两个因素不变的条件下成立的 (2)公式中的各物理量对应同一段电路或同一导体;(3)当用电器消耗的电能全部转化为内能时有 Q=W=Pt=UIt=I2Rt=,否则电热小于用电器消耗的电能，即Q＜W.典例讲解例1．在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　）①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象A．①② B．②③ C．②④ D．③④【分析】（1）电流通过电阻丝产生热量，加热容器内的气体，气体受热膨胀，从而引起U形管内液面高度变化，由此可得出结论；（2）探究电流产生热量与电阻关系时，控制电流和通电时间不变；（3）探究电流产生的热量与电流的关系，控制电阻和通电时间不变；（4）根据公式Q＝I2Rt可知，当电流一定时，电阻越大，产生热量越多。【解答】①、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故①错误；②、由图甲可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，探究的电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关，故②正确；③、乙实验是研究电流产生的热量与电流的关系，通过它们的电流不同、通电时间都相同和电阻要相同，右边容器中的电阻要等于左边容器中的电阻5Ω，故③错误；④、图甲中两电阻串联，电阻不同，通过两电阻的电流相同，10Ω电阻产生的热量更多，电炉丝与和它相连的导线也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，故④正确；故选：C。例2．一台电动机正常工作时，加在线圈两端的电压为220V，流过线圈的电流是5A，线圈的电阻是10Ω。这台电动机正常运转5分钟产生的热量是（　　）A．3.3×105J B．1.1×103J C．7.5×104J D．250J【分析】知道电动机通过的电流、通电时间、线圈的电阻，根据Q＝I2Rt求出产生的热量。【解答】电动机正常运转5分钟产生的热量是：Q＝I2Rt＝（5A）2×10Ω×5×60s＝7.5×104J。故选：C。此题需要注意的是电动机电能主要转化成机械能，只有少部分用来产生热量，Q与W不相等，根据Q=W=UIt来计算产生的热量是错误的。例3．如图所示，当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，电压表示数之比为5：3；当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，电流表示数之比为 　   　，相同时间内电流通过电阻R1、R2产生的热量之比为 　   　。 【分析】（1）当开关S和S1都闭合，甲、乙两表为电压表时，R1与R2串联，甲电压表测电源的电压，乙电压表测R1两端的电压，根据串联电路的电压特点求出两电阻两端的电压之比，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出两电阻的阻值之比；（2）当开关S闭合，S1断开，甲、乙两表为电流表时，R1与R2并联，甲电流表测R1支路的电流，乙电流表测干路电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过两电阻的电流之比，根据并联电路的电流特点求出两电流表的示数之比，根据Q＝W＝UIt求出相同时间内电流通过电阻R1、R2产生的热量之比。【解答】解：当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，R1与R2串联，甲电压表测电源的电压，乙电压表测R1两端的电压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，两电阻两端的电压之比：＝＝＝，串联电路中各处的电流相等，由I＝可得，两电阻的阻值之比：＝＝＝，当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，R1与R2并联，甲电流表测R1支路的电流，乙电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以通过两电阻的电流之比：＝＝＝，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以两电流表的示数之比：＝＝＝＝2：5；根据Q＝W＝UIt可知，相同时间内电流通过电阻R1、R2产生的热量之比：＝＝＝＝2：3。故答案为：2：5；2：3。例4．天气变冷，小亮妈妈给小亮买了块暖桌垫如图甲所示，小亮把手放在桌垫上感到特别暖和，通过观察和研究，他了解到该桌垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为72W，“低温”挡功率为36W。该桌垫的电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关，R1和R2为电热丝。（1）当桌垫处于“高温”挡加热时，通过桌垫的电流是多少安？（2）电热丝R2的阻值是多少欧？（3）该桌垫在高温挡工作10min产生的热量是多少焦？【分析】（1）已知电源电压和高温挡功率，根据P＝UI计算处于高温挡加热时通过座椅垫的电流；（2）由图知，开关S接高温挡位时，电路为R1的简单电路，根据欧姆定律计算电热丝R1的阻值；低温时，根据R总＝求出串联电路的总电阻，根据串联电路的电阻关系求出R2的阻值；（3）根据Q＝W＝Pt计算座椅垫工作10min产生的热量。【解答】解：（1）由P＝UI可得，处于“高温”挡加热时通过座椅垫的电流为：I＝＝＝3A；（2）由电路图知，开关S接高温挡位时，电路为R1的简单电路，根据I＝可得，电热丝R1的阻值为：R1＝＝＝8Ω；开关S接低温挡位时，两个电阻串联，此时电路的总电阻为：R总＝＝＝16Ω；根据串联电路的电阻关系可知，R2的阻值为；R2＝R总﹣R1＝16Ω﹣8Ω＝8Ω；（3）座椅垫工作5min产生的热量：Q＝W＝P高温t＝72W×10×60s＝4.32×104J。答：（1）通过座椅垫的电流是3A；（2）电热丝R1的阻值是8Ω；（3）座椅垫工作10min产生的热量是4.32×104J。声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2022/12/29 12:14:48；用户：杜海涛；邮箱：280189560@qq.com；学号：804869