備考2024年中考物理重難點精講精練：34-熱點18 焦耳定律及相關(guān)計算（精講）

中考物理熱點復習精講精練熱點18焦耳定律及相關(guān)計算（精講）知識梳理電流的熱效應電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的現(xiàn)象焦耳定律內(nèi)容電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比公式Q=I2Rt熱量Q單位J，電流I單位A，電阻R單位Ω，時間t單位s電熱利用電熱水器、電熱毯、電飯鍋、電熨斗、電熱孵化器等防止散熱窗、散熱片、散熱風扇等溫馨提示：應用公式Q=I2Rt時應注意的問題：(1)公式中的成正比結(jié)論是在其他兩個因素不變的條件下成立的(2)公式中的各物理量對應同一段電路或同一導體;(3)當用電器消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時有Q=W=Pt=UIt=I2Rt=,否則電熱小于用電器消耗的電能，即Q＜W.典例講解例1．在“探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實驗中，某同學采用了如圖甲、乙所示的實驗裝置（兩個透明容器中封閉著等量的空氣）。下列說法正確的是（）①U形管中液面高度變化主要是由液體熱脹冷縮引起的②圖甲裝置能探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系③圖乙實驗過程中右邊透明容器中電阻絲阻值應該等于10Ω④用圖甲中的實驗結(jié)論能解釋“電爐絲熱得發(fā)紅而與電爐絲相連的導線幾乎不發(fā)熱”的現(xiàn)象A．①② B．②③ C．②④ D．③④【分析】（1）電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量，加熱容器內(nèi)的氣體，氣體受熱膨脹，從而引起U形管內(nèi)液面高度變化，由此可得出結(jié)論；（2）探究電流產(chǎn)生熱量與電阻關(guān)系時，控制電流和通電時間不變；（3）探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，控制電阻和通電時間不變；（4）根據(jù)公式Q＝I2Rt可知，當電流一定時，電阻越大，產(chǎn)生熱量越多?！窘獯稹竣佟形管內(nèi)液面高度變化是由容器內(nèi)氣體受熱膨脹引起的，故①錯誤；②、由圖甲可知，兩阻值不同的電阻絲串聯(lián)，通過兩電阻絲的電流相同，探究的電流通過導體產(chǎn)生熱量跟導體的電阻是否有關(guān)，故②正確；③、乙實驗是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，通過它們的電流不同、通電時間都相同和電阻要相同，右邊容器中的電阻要等于左邊容器中的電阻5Ω，故③錯誤；④、圖甲中兩電阻串聯(lián)，電阻不同，通過兩電阻的電流相同，10Ω電阻產(chǎn)生的熱量更多，電爐絲與和它相連的導線也是電阻不同，電流相同，電爐絲電阻更大，產(chǎn)生的熱量更多，故④正確；故選：C。例2．一臺電動機正常工作時，加在線圈兩端的電壓為220V，流過線圈的電流是5A，線圈的電阻是10Ω。這臺電動機正常運轉(zhuǎn)5分鐘產(chǎn)生的熱量是（）A．3.3×105J B．1.1×103J C．7.5×104J D．250J【分析】知道電動機通過的電流、通電時間、線圈的電阻，根據(jù)Q＝I2Rt求出產(chǎn)生的熱量。【解答】電動機正常運轉(zhuǎn)5分鐘產(chǎn)生的熱量是：Q＝I2Rt＝（5A）2×10Ω×5×60s＝7.5×104J。故選：C。此題需要注意的是電動機電能主要轉(zhuǎn)化成機械能，只有少部分用來產(chǎn)生熱量，Q與W不相等，根據(jù)Q=W=UIt來計算產(chǎn)生的熱量是錯誤的。例3．如圖所示，當開關(guān)S閉合，甲、乙兩表為電壓表時，電壓表示數(shù)之比為5：3；當開關(guān)S斷開，甲、乙兩表為電流表時，電流表示數(shù)之比為，相同時間內(nèi)電流通過電阻R1、R2產(chǎn)生的熱量之比為?！痉治觥浚?）當開關(guān)S和S1都閉合，甲、乙兩表為電壓表時，R1與R2串聯(lián)，甲電壓表測電源的電壓，乙電壓表測R1兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出兩電阻兩端的電壓之比，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出兩電阻的阻值之比；（2）當開關(guān)S閉合，S1斷開，甲、乙兩表為電流表時，R1與R2并聯(lián)，甲電流表測R1支路的電流，乙電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律求出通過兩電阻的電流之比，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出兩電流表的示數(shù)之比，根據(jù)Q＝W＝UIt求出相同時間內(nèi)電流通過電阻R1、R2產(chǎn)生的熱量之比?！窘獯稹拷猓寒旈_關(guān)S閉合，甲、乙兩表為電壓表時，R1與R2串聯(lián)，甲電壓表測電源的電壓，乙電壓表測R1兩端的電壓，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，兩電阻兩端的電壓之比：＝＝＝，串聯(lián)電路中各處的電流相等，由I＝可得，兩電阻的阻值之比：＝＝＝，當開關(guān)S斷開，甲、乙兩表為電流表時，R1與R2并聯(lián)，甲電流表測R1支路的電流，乙電流表測干路電流，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以通過兩電阻的電流之比：＝＝＝，因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以兩電流表的示數(shù)之比：＝＝＝＝2：5；根據(jù)Q＝W＝UIt可知，相同時間內(nèi)電流通過電阻R1、R2產(chǎn)生的熱量之比：＝＝＝＝2：3。故答案為：2：5；2：3。例4．天氣變冷，小亮媽媽給小亮買了塊暖桌墊如圖甲所示，小亮把手放在桌墊上感到特別暖和，通過觀察和研究，他了解到該桌墊有“高溫”、“低溫”和“關(guān)”三個擋位，“高溫”擋功率為72W，“低溫”擋功率為36W。該桌墊的電路簡圖如圖乙所示，電源電壓為24V，S為擋位切換開關(guān)，R1和R2為電熱絲。（1）當桌墊處于“高溫”擋加熱時，通過桌墊的電流是多少安？（2）電熱絲R2的阻值是多少歐？（3）該桌墊在高溫擋工作10min產(chǎn)生的熱量是多少焦？【分析】（1）已知電源電壓和高溫擋功率，根據(jù)P＝UI計算處于高溫擋加熱時通過座椅墊的電流；（2）由圖知，開關(guān)S接高溫擋位時，電路為R1的簡單電路，根據(jù)歐姆定律計算電熱絲R1的阻值；低溫時，根據(jù)R總＝求出串聯(lián)電路的總電阻，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻關(guān)系求出R2的阻值；（3）根據(jù)Q＝W＝Pt計算座椅墊工作10min產(chǎn)生的熱量。【解答】解：（1）由P＝UI可得，處于“高溫”擋加熱時通過座椅墊的電流為：I＝＝＝3A；（2）由電路圖知，開關(guān)S接高溫擋位時，電路為R1的簡單電路，根據(jù)I＝可得，電熱絲R1的阻值為：R1＝＝＝8Ω；開關(guān)S接低溫擋位時，兩個電阻串聯(lián)，此時電路的總電阻為：R總＝＝＝16Ω；根據(jù)串聯(lián)電路的電阻關(guān)系可知，R2的阻值為；R