1、第十六讲 电功率课时 3 焦耳定律命题点 1 焦耳定律的理解及相关计算类型一 焦耳定律的理解1. (2012 长沙 24 题 3 分)将规格都是 “220 V 180 W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是 ( )第 2 题图A. 电冰箱产生的热量最多B. 电风扇产生的热量最多C. 电热毯产生的热量最多D. 三者产生的热量一样多2. (2017 长沙 31 题 3 分)某品牌电炖锅有高温、低温两挡，它的内部简化电路如图所示当开关 S1和 S2都闭合时，电炖锅处于_温挡(选填“高”或“低”)；用电炖锅炖汤是利用了电流的_(选填“热效应
2、”或“磁效应”)类型二 焦耳定律相关计算3. (2013 长沙 29 题 4 分)某电热水壶的电阻为 40 (假定恒定不变)，工作时电流为 5 A一标准大气压下，用该电热水壶将 0.5 kg 的水从 20 加热至 100 ，最小需要吸收热量_J，电热水壶至少要工作_s.4. (2011 长沙 30 题 2 分)如图所示，电源电压恒为 4 V，定值电阻 R140 ， R220 ，则开关闭合后，电流表的示数是_A，通电 5 min，电路中产生的热量是_J.第 4 题图5. (2009 长沙 31 题 6 分)小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关 S，将滑动变阻器的滑片 P 从 a
3、端移至 b 端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图像可得，定值电阻 R1的阻值是_.实验时，电源电压保持 5 V 不变，当滑片 P 位于 a 端时，滑动变阻器消耗的电功率是_W，此时，电阻 R1在 10 min 内产生的热量为_J.第 5 题图6. (2014 长沙 38 题 6 分)如图是实验中学物理课外活动小组自制的电热暖手器的电路原理图电源电压恒为 8 V，S 为单刀三掷开关，发热体的电阻分别是 R12 ， R21 ， R35 ，问：(1)该电热暖手器工作时的最小电流是多少？(2)该电热暖手器消耗的最大功率是多少？(3)当开关调至“2”挡位置时， R2在 1 min 时间内最多
4、可产生多少焦耳的热量？第 6 题图考向拓展1. (2014 邵阳)电炉丝与导线串联接到电路中，通电后电炉丝热得发红，而与之相连的导线却不怎么热由焦耳定律可知，造成上述现象的主要原因是( )A. 通过电炉丝的电流比导线的电流小得多B. 通过电炉丝的电流比导线的电流大得多C. 电炉丝的电阻比导线的电阻小得多D. 电炉丝的电阻比导线的电阻大得多2. 如图所示为一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗电路原理图， R1、 R2为电热丝，其中R2242 .工作时，水升温并汽化成水蒸气，从而熨烫衣服电熨斗处于低温挡时，正常工作功率为 1 100 W求：考向拓展 2 图(1)通过电路的电流是多大？(2)通电 3 mi
5、n 产生的热量是多少？(3)若将该款电熨斗进行改造，使其正常工作时高温挡功率为 1 000 W，要求只改变其中一个电热丝的阻值，请你通过分析和计算，求出该电热丝改变后的阻值应为多少？命题点 2 探究电流产生的热量与哪些因素有关7. (2010 长沙 30 题 4 分)小宇和小刚想利用如图所示的装置来探究“导体产生的热量与其电阻大小的关系” 两只相同的烧瓶中装有适量的煤油，烧瓶 A 中浸泡着一段铜丝，电阻较小；烧瓶 B 中浸泡着一段镍铬合金丝，电阻较大，温度计显示煤油的温度第 7 题图(1)为保证实验科学合理，两个烧瓶中所装煤油的质量应该_(2)实验中，小宇和小刚发现 B 烧瓶中温度计的示数升高
6、得快这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量_8. (2014 长沙 35 题 6 分)在做“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，小宁采用了如图甲所示的实验装置：两个透明容器中封闭着等量的空气，U 形管中液面变化反映了密闭空气温度的变化第 8 题图(1)通电相同时间，发现 B 玻璃管内液面上升较高，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的_越大，产生的热量越多(2)小刚采用了如图乙所示的实验装置，通电相同时间，发现 A 玻璃管液面上升较高，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的_越大，产生的热量越多(3)该实验中用到的研究物理问题的方法有
7、_法和转换法答案1. C 【解析】三个用电器在相同时间内消耗的电能是相同的，但是只有电热毯将电能全部转化为内能，所以它产生的热量最多故选 C.2. 高 热效应3. 1.68105 168 【解析】由题意可知水需要吸收的热量为 Q 吸 cm t4.210 3 J/(kg)0.5 kg(100 20 )1.6810 5 J，水吸收的热量是由电热水壶通过电流热效应提供的，所以电热水壶做的功就是水吸收的热量即 Q 吸 W，根据公式 Q I2Rt可知电热水壶的加热工作时间 t 168 s.QI2R 1.68105 J（ 5 A） 240 4. 0.3 360 【解析】题图为并联电路图，电流表测干路电流，
8、根据 I 求出各支路电UR流分别为 I1 0.1 A 和 I2 0.2 A，所以电流表的示数为UR1 4 V40 UR2 4 V20 I I1 I20.1 A0.2 A0.3 A；电路产生的热量 Q W UIt4 V0.3 A60 s5360 J.5. 10 0.4 60 【解析】从图像可以看出，通过 R1的电压和电流成正比关系，在图像中取一特殊点，如 U5 V， I0.5 A，根据欧姆定律变形公式得 R1 10 ；当UI 5 V0.5 A滑片移到 a 端时，滑动变阻器阻值最大，则电路的总电阻最大，电流最小，从图像可知：通过 R1的电流 I1为 0.1 A， R1两端电压 U1为 1 V，定值
9、电阻 R1在 10 min 内产生的热量Q I R1t(0.1 A)210 600 s60 J，再由串联电路的电流和电压关系知，通过变21阻器 R2的电流 I2 I10.1 A，两端的电压 U2 U U15 V1 V4 V，因此此时变阻器消耗的电功率 P2 U2I24 V0.1 A0.4 W.6. 解：(1)当电源电压一定时，电路中的电阻最大时，电流最小，因此，此时开关应该拨到“3”挡位，使 3 个电阻串联，即电路中的最小电流为 Imin UR1 R2 R31 A8 V2 1 5 (2)根据 P 可知，当电压一定时，电路中的电阻最小时，电热暖手器消耗的功率最大，U2R根据电路可知，开关应该拨到
10、“1”挡位，则 P 32 WU2R1 （ 8 V） 22 (3)当开关调至“2”挡位时，电阻 R1和 R2串联在电路中， I AUR1 R2 8 V2 1 83则 Q2 W I2R2t ( A)21 60 s427 J83【考向拓展】1. D 【解析】电炉丝与导线串联，通过的电流相同，由 Q I2Rt 可知，由于电炉丝电阻比导线大得多，所以相同时间内放出更多热量，因此电炉丝热得发红而导线却不怎么热故选 D.2. 解：(1)低温挡工作时，电路中的电流I 5 APU 1 100 W220 V(2)接入电路的电阻只有 R1R1 44 UI 220 V5 A通电 3 min 产生的热量Q I2R1t(5 A) 244 360 s1.9810 5 J或 Q W Pt1 100 W360 s1.9810 5 J(3)电熨斗在高温挡时， R2的功率P2 200 WU2R2 （ 220 V） 2242 R1的功率 P11 100 W，大于 1 000 W，所以要使高温挡功率为 1 000 W，改 R1为R， R1的功率P11 000 W200 W800 WR1的电阻为 R1 60.5 U2P1 （ 220 V） 2800 W7. (1)相同 (2)越多8. (1)电阻 (2)电流 (3)控制变量
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