2023年中考物理復習：焦耳定律及相關計算（教師版）

2023年中考物理熱點復習：焦耳定律及相關計算（精講）

知識梳理

電流的熱效應電流通過導體時電能轉化成內能的現象

焦電流通過導體產生的熱量與電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正

內容

耳比，跟通電時間成正比

定Q=I2Rt

公式

律熱量Q單位J,電流I單位A,電阻R單位Q,時間t單位S

電利用電熱水器、電熱毯、電飯鍋、電熨斗、電熱孵化器等

熱防止散熱窗、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化為內能時

U2

有Q=W=Pt=UIt=I2Rt=—否則電熱小于用電器消耗的電能，即Q<W.

R

典例講解

例L在'‘探究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關”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生的熱量與電阻的關系

③圖乙實驗過程中右邊透明容器中電阻絲阻值應該等于10∩

④用圖甲中的實驗結論能解釋“電爐絲熱得發(fā)紅而與電爐絲相連的導線幾乎不發(fā)熱”的現象

A.①②B.②③C.②④D.③④

【分析】（1）電流通過電阻絲產生熱量，加熱容器內的氣體，氣體受熱膨脹，從而引起U形管

內液面高度變化，由此可得出結論；

(2)探究電流產生熱量與電阻關系時，控制電流和通電時間不變；

(3)探究電流產生的熱量與電流的關系，控制電阻和通電時間不變；

(4)根據公式Q=FRt可知，當電流一定時，電阻越大，產生熱量越多。

【解答】①、U形管內液面高度變化是由容器內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

產生熱量跟導體的電阻是否有關，故②正確；

③、乙實驗是研究電流產生的熱量與電流的關系，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5Q,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，10Q電阻產生的熱量更多，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，產生的熱量更多，故④正

確；

故選：Co

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10∩o這臺電動機正常運轉5分鐘產生的熱量是()

A.3.3×IO5JB.1.1×IO3JC.7.5×104JD.250J

【分析】知道電動機通過的電流、通電時間、線圈的電阻，根據Q=l2Rt求出產生的熱量。

【解答】電動機正常運轉5分鐘產生的熱量是：Q=I2Rt=(SA)2X10∩×5×60s=7.5×IO4Jo

故選：Co

此題需要注意的是電動機電能主要轉化成機械能,只有少部分用來產生熱量,Q與W不相等，

根據Q=W=Ult來計算產生的熱量是錯誤的。

例3.如圖所示，當開關S閉合，甲、乙兩表為電壓表時，電壓表示數之比為5：3；當開關S斷

開，甲、乙兩表為電流表時，電流表示數之比為,相同時間內電流通過電阻Ri、R2

產生的熱量之比為o

【分析】(1)當開關S和Sl都閉合，甲、乙兩表為電壓表時，Rl與R2串聯(lián)，甲電壓表測電源

的電壓，乙電壓表測Ri兩端的電壓，根據串聯(lián)電路的電壓特點求出兩電阻兩端的電壓之比,

根據串聯(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S閉合，Sl斷開，甲、乙兩表為電流表時，Rl與R2并聯(lián)，甲電流表測Rl支路的

電流，乙電流表測干路電流，根據并聯(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，根據并聯(lián)電路的電流特點求出兩電流表的示數之比，根據Q=W=Ult求出相同時間內電

流通過電阻Ri、R2產生的熱量之比。

【解答】解：當開關S閉合，甲、乙兩表為電壓表時，Rl與R2串聯(lián)，甲電壓表測電源的電

壓，乙電壓表測Rl兩端的電壓，

UiU乙

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：-L=——--=

u2U甲-IJ乙

3_3

5-32^,

Ul

PTTT

串聯(lián)電路中各處的電流相等，由I=U可得，兩電阻的阻值之比：_L=；=_L=3,

RR2∏2,U22

當開關S斷開，甲、乙兩表為電流表時，Rl與R2并聯(lián)，甲電流表測RI支路的電流，乙電流

表測干路電流，

U

IlRlR9

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：_L=V-=_29=2，

I2?Ri3

R2

甲1

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之比：—I=一1L-=

I乙Ii+12

_2_=2_=2：5；

2+35

QUIt

根據Q=W=UIt可知，相同時間內電流通過電阻Ri、R2產生的熱量之比：-11=—1J-=

Q2uι2t

1=2=2：3。

I23

故答案為：2：5；2：3o

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”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，RI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IOmin產生的熱量是多少焦？

低溫Ri

乙

【分析】(1)已知電源電壓和高溫擋功率，根據P=Ul計算處于高溫擋加熱時通過座椅墊的電

流；

(2)由圖知，開關S接高溫擋位時，電路為Rl的簡單電路，根據歐姆定律計算電熱絲Rl的

阻值；低溫時，根據R總=一巴求出串聯(lián)電路的總電阻，根據串聯(lián)電路的電阻關系求出R2

P低溫

的阻值；

(3)根據Q=W=Pt計算座椅墊工作IOmin產生的熱量。

【解答】解：(1)由P=Ul可得，處于“高溫”擋加熱時通過座椅墊的電流為：I=尾迪=

(2)由電路圖知，開關S接高溫擋位時，電路為Rl的簡單電路，根據I=U可得，電熱絲Rl