2023年中考物理復(fù)習(xí)：焦耳定律及相關(guān)計(jì)算（教師版）

2023年中考物理熱點(diǎn)復(fù)習(xí)：焦耳定律及相關(guān)計(jì)算（精講）

知識(shí)梳理

電流的熱效應(yīng)電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的現(xiàn)象

焦電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正

內(nèi)容

耳比，跟通電時(shí)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(shí)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(fēng)扇等

溫馨提示：

應(yīng)用公式Q=I2Rt時(shí)應(yīng)注意的問題：（1）公式中的成正比結(jié)論是在其他兩個(gè)因素不變的條件下成立

的（2）公式中的各物理量對(duì)應(yīng)同一段電路或同一導(dǎo)體;（3）當(dāng)用電器消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)

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(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)采用了如圖甲、乙

所示的實(shí)驗(yàn)裝置（兩個(gè)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(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系

③圖乙實(shí)驗(yàn)過程中右邊透明容器中電阻絲阻值應(yīng)該等于10∩

④用圖甲中的實(shí)驗(yàn)結(jié)論能解釋“電爐絲熱得發(fā)紅而與電爐絲相連的導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱”的現(xiàn)象

A.①②B.②③C.②④D.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(shí)，控制電流和通電時(shí)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(shí)間不變；

(4)根據(jù)公式Q=FRt可知，當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生熱量越多。

【解答】①、U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(cuò)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(dǎo)體

產(chǎn)生熱量跟導(dǎo)體的電阻是否有關(guān)，故②正確；

③、乙實(shí)驗(yàn)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(shí)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(cuò)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(chǎn)生的熱量更多，電爐

絲與和它相連的導(dǎo)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：Co

例2.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，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(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘產(chǎn)生的熱量是()

A.3.3×IO5JB.1.1×IO3JC.7.5×104JD.250J

【分析】知道電動(dòng)機(jī)通過的電流、通電時(shí)間、線圈的電阻，根據(jù)Q=l2Rt求出產(chǎn)生的熱量。

【解答】電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘產(chǎn)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(dòng)機(jī)電能主要轉(zhuǎn)化成機(jī)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=Ult來計(jì)算產(chǎn)生的熱量是錯(cuò)誤的。

例3.如圖所示，當(dāng)開關(guān)S閉合，甲、乙兩表為電壓表時(shí)，電壓表示數(shù)之比為5：3；當(dāng)開關(guān)S斷

開，甲、乙兩表為電流表時(shí)，電流表示數(shù)之比為,相同時(shí)間內(nèi)電流通過電阻Ri、R2

產(chǎn)生的熱量之比為o

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

的電壓，乙電壓表測(cè)Ri兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)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(diǎn)和歐姆定律求出兩電阻的阻值之比；

（2）當(dāng)開關(guān)S閉合，Sl斷開，甲、乙兩表為電流表時(shí)，Rl與R2并聯(lián)，甲電流表測(cè)Rl支路的

電流，乙電流表測(cè)干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)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(diǎn)求出兩電流表的示數(shù)之比，根據(jù)Q=W=Ult求出相同時(shí)間內(nèi)電

流通過電阻Ri、R2產(chǎn)生的熱量之比。

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

壓，乙電壓表測(cè)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(dāng)開關(guān)S斷開，甲、乙兩表為電流表時(shí)，Rl與R2并聯(lián)，甲電流表測(cè)RI支路的電流，乙電流

表測(cè)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(shù)之比：—I=一1L-=

I乙Ii+12

_2_=2_=2：5；

2+35

QUIt

根據(jù)Q=W=UIt可知，相同時(shí)間內(nèi)電流通過電阻Ri、R2產(chǎn)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(guān)”三個(gè)擋位，“高溫”擋功率為

72W,“低溫”擋功率為36W。該桌墊的電路簡(jiǎn)圖如圖乙所示，電源電壓為24V,S為擋位切

換開關(guān)，RI和R2為電熱絲。

(1)當(dāng)桌墊處于“高溫”擋加熱時(shí)，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?fù)豕ぷ鱅Omin產(chǎn)生的熱量是多少焦？

低溫Ri

乙

【分析】(1)已知電源電壓和高溫?fù)豕β剩鶕?jù)P=Ul計(jì)算處于高溫?fù)跫訜釙r(shí)通過座椅墊的電

流；

(2)由圖知，開關(guān)S接高溫?fù)跷粫r(shí)，電路為Rl的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)歐姆定律計(jì)算電熱絲Rl的

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

P低溫

的阻值；

(3)根據(jù)Q=W=Pt計(jì)算座椅墊工作IOmin產(chǎn)生的熱量。

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

(2)由電路圖知，開關(guān)S接高溫?fù)跷粫r(shí)，電路為Rl的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)I=U可得，電熱絲Rl