中考物理培优（含解析）之焦耳定律

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1、焦耳定律1、含义：电能转化成的内能（电流的热效应）2、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。3、计算公式：Q=I 2Rt (适用于所有电路)对于纯电阻电路可推导出：串联电路中常用公式：Q= I 2Rt 并联电路中常用公式：Q= U 2t/R 计算总热量常用公式 Q 总 = Q1+Q2（无论用电器串联或并联）4、在电路中的特点： Q 1/Q2=R1/R2 (串联与电阻成正比)Q1/Q2=R2/R1 （ 并联与电阻成 反比）5、当用电器为纯电阻时，W=Q（电能全部转化成内能） 特例：电动机为非纯电阻，WQ。来源:6、应用电热器：定义：利用电流的热

2、效应而制成的发热设备。原理：焦耳定律组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。典型例题 下图所示的实验装置中，三个相同的烧瓶 A、B、C 内都盛有质量和初温均相等的液体，其中 A、B 烧瓶中装的 是水，C 烧瓶中装的煤油，A 、B、C 瓶中电阻丝的阻值分别为 RA、R B、R C 且 RAR C RB。当闭合开关 S，通电一定时间后（三个烧瓶中的液体均未达到沸腾） ，A、B 、C 瓶中温度计示数分别为 tA、t B、t C。对三支温度计示数的判断，下列说法正确的是（均不计热损失，比热容 C 水 C 煤油 ）

3、（ ）At At Bt C Bt At Ct BC tCt At B Dt At Bt C解析：由图可知 RA、R B、R C 串联且 RAR C RB ，再由 QI 2Rt 可知，R A、R B、R C 产生的热量关系为 QA=QCQB。 。由 t=Q/Cm 可知 A 和 C 瓶中，水和煤油的质量和初温均相等，吸收的热量相同，煤油的比热容比水的比热容小，那么煤油的末温比水的末温高，即 C 瓶中煤油的末温比 A 瓶中水的末温高；同理，A 和 B 瓶中所装水的质量和初温均相等，A 瓶中水吸收的热量比 B 瓶中水吸收的热量多，那么 A 瓶中水的末温比 B 瓶中水的末温高。故选 C来源:Z,xx,k

4、.Com答案:C针对练习 1 下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）来源:Z_xx_k.ComA笔 记 本 电 脑 B电 冰 箱 C电风扇 D电 暖 气针对练习 2 超导现象是指某些物质在温度很低时电阻变为零的现象。如果某种超导材料能应用于实际，最适合用来制作（ ）A保险丝 B电炉丝 C电动机线圈 D变阻器的电阻丝针对练习 3 某物理小组设计了一个多档电热器，该电热器有两根电阻丝 R1 和 R2。如果只将电阻丝 R1 接入电路中，在 10 分钟内产生的热量为 Q；如果只将电阻丝 R2 接入电路中，在 5 分钟内产生的热量为 Q，如果将电阻丝 R1、R 2 串联起来接入电路中，在 t1

5、时间内产生的热量为 Q；如果将电阻丝 R1、R 2 并联起来接入电路中，在 t2 间内产生的热量为 Q；设电路两端的电压不变，则 t1 与 t2 之比是 。1、如图所示，是探究电流产生热量与哪些因素有关的实验装置。烧瓶内装有质量和初温完 全相同的煤油，瓶中电阻丝的电阻 R1R 2。下列选项中正确的是( )A在甲图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系B在乙图中，探究的是电流产 生热量与电 阻的关系C在甲图中，闭合开关一段时间后，B 瓶中温度计的示数更高D乙 图只能用来探究电流产生的热量与电流大小的关系2、如图 6 所示，是某电器内部的电路结构图，R 1 、R 2 为阻值相同的电热丝不同的连接方式

6、其发热功率不同，下列说法不正确的是（ ）A甲的发热功率与丙的发热功率相等 B丁的发热功率是丙的发热功率的 2 倍C丙的发热功率是乙的发热功率的 2 倍 D丁的发热功率是乙的发热功率的 4 倍3、为了探究影响电热的因素，小伟设计了如图所示电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油， R2R1（1）除了温度计外，还需要的测量工具是 实验中煤油吸热的多少是通过来 反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间” ） （2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，是因为煤油具有 的特点（3）通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升的快，由此得出的实验结论是 来源:（4）若要在上面的电路

7、中继续探究电热与电流的关系，你接下来的操作是 ，比较 4、 我们知道：“ 电流通过导体时产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比 ”这就是焦耳定律，用公式可表达为： Q=I2Rt。爱动脑筋的小明在探究这个问题时，设计了图示的实验，只连接一次电路就完成了实验探究。他的方法是用电阻丝（其中 R 甲 R 乙 ）给烧瓶中的煤油（煤油质量相同）加热，然后观察煤油在插入密封烧瓶里的玻璃管中上升的高度，就可以对比电阻丝放热的多少。请你仔细观 察小明设计的实验电路，并应用所学知识分析回答下列问题：（1 ） 探究电热的多少与电流的关系，应该对比 两个烧瓶中煤油柱上升的高度，而这两个烧

8、瓶中电 阻丝阻值应该 。（2 ） 探究电热的多少与电阻的关系，应该对比 两个烧瓶中煤油柱上升的高度。5、生活中大多数电热器都有多个档位，学习了电功率知识后，小锐同学利用电压为 6V 的电源，两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路来探究电热器多档位的问题。已知 R1=10，R 2=30，请计算:（1 ） S1、S 2断开，S 3 闭合时，电路中的电流是多少?（2 ） S1 断开，S 2、S 3 闭合时，通电 5min 电路消耗的电能是多少?（3 ）该电路的最大功率和最小功率之比是多少? 6、如图为某型号电烤箱内部电路简化图，其中 R1、R 2 为电热丝，阻值分别为 22,88。分析电路可知

9、当开关 S 断开时，电烤箱处于_档（选填“高温”或“低温” ） ，此时电路的功率为_W；当开关 S 闭合，通电 5min 产生的热量为_J。1. 将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，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A. 电冰箱产生的热量最多 B. 电脑产生的热量最多C. 电热毯产生的热量最多 D. 三者产生的热量一样 多2. 【2017自贡卷】计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是（ ）A、 UIt B、 C、I 2Rt D、前面三个都可以tRU23. 【2017菏泽卷】下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）A. B.

10、C. D. 4. 【2017扬州卷】下列用电器工 作时，将电能全部转化为内能的是A电风扇 B电水壶 C电视机 D微波炉5. 【2017扬州卷】如图，电源电压恒定不变， R1=20，闭合开关 S、S 1，电流表示数为0 3A，则电源电压为 V，l0s 内电流通过 R1 产生的热量为 J；再闭合开关 S2，调节R2，使电流表示数为 06A，则此时变阻器 R2 的阻值为 。6. 【2017 武汉卷】如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多 少 与哪些因素有关的实验装置两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧 U 形管中液面高 度差比左侧的大下列说法正确的是（ ）A左侧容器中电阻丝的阻值比

11、右侧容器中的大B该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系C该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系DU 形管中液面高度发生变化是因为 U 形管中液体的热胀冷缩造成的7. 【2017衡阳卷】小华利用下图的实验装置来探究“影响通电导体产生热量的因素” ，下列说法正确的是A甲图实验装置是控制电流、通电时间一定时，探究电热与电阻的关系B乙图实验装置是控制电压、通电时间一定时，探究电热与电流的关系C甲图中闭合开 关后，a 管中液面上升比 b 快D乙图中闭合开关后，c 管中液面上升比 d 快8. 测得某熔断开关 S 在不同电流下的熔断时间如下表。将电磁铁开关和 S 接入电路，如图

12、所示，当 I4A 时，电磁铁能在 0.1s 内吸动衔铁，使电路断开，衔铁无法自动恢复至图示位置；当 1AQ。6、应用电热器：定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。原理：焦耳定律组成：电热器 的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。典型例题 下图所示的实验装置中，三个相同的烧瓶 A、B、C 内都盛有质量和初温均相等的液体，其中 A、B 烧瓶中装的 是水，C 烧瓶中装的煤油，A 、B、C 瓶中电阻丝的阻值分别为 RA、R B、R C 且 RAR C RB。当闭合开关 S，通电一定时间后（三个烧瓶中的液体均未达到沸腾） ，

13、A、B 、C 瓶中温度计示数分别为 tA、t B、t C。对三支温度计示数的判断，下列说法正确的是（均不计热损失，比热容 C 水 C 煤油 ） （ ）At At Bt C Bt At Ct BC tCt At B Dt At Bt C解析：由图可知 RA、R B、R C 串联且 RAR C RB ，再由 QI 2Rt 可知，R A、R B、R C 产生的热量关系为 QA=QCQB。 。由 t=Q/Cm 可知 A 和 C 瓶中，水和煤油的质量和初温均相等，吸收的热量相同，煤油的比热容比水的比热容小，那么煤油的末温比水的末温高，即 C 瓶中煤油的 末温比 A 瓶中水的末温高；同理，A 和 B 瓶中

14、所装水的质量和初温均相等，A 瓶中水吸收的热量比 B 瓶中水吸收的热量多，那么 A 瓶中水的末温比 B 瓶中水的末温高。故选 C答案:C针对练习 1 下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）A笔记本电脑 B电冰箱 C电风扇 D电暖气针对练习 2 超导现象是指某些物质在温度很低时电阻变为零的现象。如果某种超导材料能应用于实际，最适合用来制作（ ）A保险丝 B电炉丝 C电动机线圈 D变阻器的电阻丝2、 C 解析： 超导现象是指当温度降低到一定值时，导体的电阻为零的现象，超导体适合制作输电导线和电动机线圈等利用超导体的零电阻可以实现远距离输电，也可以做电动机线圈等所有利用电流热效应工作的电阻都

15、不能用超导体制作A、B、D 中都是利用电流热效应工作的，不符合题意故本题答案选 C 针对练习 3 某物理小组设计了一个多档电热器，该电热器有两根电阻丝 R1 和 R2。如果只将电阻丝 R1 接入电路中，在 10 分钟内产生的热量为 Q；如果只将电阻丝 R2 接入电路中，在 5 分钟内产生的热量为 Q，如果将电阻丝 R1、R 2 串联起来接入电路中，在 t1 时间内产生的热量为 Q；如果将电阻丝 R1、R 2 并联起来接入电路中，在 t2 间内产生的热量为 Q；设电路两端的电压不变，则 t1 与 t2 之比是 。3、 9:2 解析：只将电阻丝 R1 接入电路中，在 10 分钟内产生的热量为 Q；

16、如果只将电阻丝 R2 接入电路中，在 5 分钟内产生的热量为 Q，由 Q=U2t/R，可得在电压相同时，产生热量相同时，时间之比等于电阻之比，R 1=2R2，将电阻丝 R1、R 2 串联起来总电阻为 3R2，将电阻丝 R1、R 2 并联起来总电阻为 2R2/3，在电压相同时，产生相同的热，所用时间与电阻成正比，即 t1t2=3R22R2/3=92. 1、如图所示，是探究电流产生热量与哪些因素有关的实验装置。烧瓶内装有质量和初温完 全相同的煤油，瓶中电阻丝的电阻 R1R 2。下列选项中正确的是( )A在甲图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系B在乙图中，探究的是电流产 生热量与电阻的关系C在甲图

17、中，闭合开关一段时间后，B 瓶中温度计的示数更高D乙 图只能用来探究电流产生的热量与电流大小的关系2、如图 6 所示，是某电器内部的电路结构图，R 1、R 2 为阻值相同的电热丝不同的连接方式其发热功率不同，下列说法不正确的是（ ）A甲的发热功率与丙的发热功率相等 B丁的发热功率是丙的发热功率的 2 倍C丙的发热功率是乙的发热功率的 2 倍 D丁的发热功率是乙的发热功率的 4 倍3、为了探究影响电热的因素，小伟设计了如图所示电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油， R2R1（1）除了温度计外，还需要的测量工具是 实验中煤油吸热的多少是通过来 反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间” ）

18、（2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，是因为煤油具有 的特点（3）通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升的快，由此得出的实验结论是 （4）若要在上面的电路中继续探究电热与电流的关系，你接下来的操作是 ，比较 3、 秒表、温度计升高的示数； 比热容小；当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越大；移动滑片改变电流大小；相同通电时间内甲（或乙）瓶中温度计升高的示数 解析：在探究影响电热的因素实验中，应用的方法是控制变量法，加热的条件是质量相同、初温相同的同种物质，电热的大小是通过温度计示数的高低来反映，通过实验探究得出的结论是电热的大小与电流、导体的电阻以及通电

19、时间有关。 （1）除了温度计外，还需要的测量的物理量是时间，所用的工具是刻度尺，实验中煤油吸热的多少是通过温度计升高的示数的高低来反映的。 （2）在加热过程中，质量相同的不同物质，在加热时间相同时，比热容大的物质，温度变化小，故选用煤油而不选用水。 （3）由图可知，R1、 R2 串联，控制电流相等，在相同时间内电热的大小与电阻的大小有关，故得出的结论是 ：当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越大。 （4）若要在上面的电路中继续探究电热与电流的关系，应控制电阻和通电时间相同，接下来的操作是移动滑片改变电流大小，比较甲（或乙）瓶中温度计升高的示数。4、 我们知道：“ 电流通过导体时产生的热

20、量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比 ”这就是焦耳定律，用公式可表达为： Q=I2Rt。爱动脑筋的小明在探究这个问题时，设计了图示的实验，只连接一次电路就完成了实验探究。他的方法是用电阻丝（其中 R 甲 R 乙 ）给烧瓶中的煤油（煤油质量相同）加热，然后观察煤油在插入密封烧瓶里的玻璃管中上升的高度，就可以对比电阻丝放热的多少。请你仔细观察小明设计的实验电路，并应用所学知识分析回答下列问题：（1 ） 探究电热的多少与电流的关系，应该对比 两个烧瓶中煤油柱上升的高度，而这两个烧瓶中电 阻丝阻值应该 。（2 ） 探究电热的多少与电阻的关系，应该对比 两个烧瓶中煤油柱上升的高度

21、。 来源:Z_xx_k.Com5、生活中大多数电热器都有多个档位，学习了电功率知识后，小锐同学利用电压为 6V 的电源，两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路来探究电热器多档位的问题。已知 R1=10，R 2=30，请计算:（1 ） S1、S 2 断开，S 3 闭合时，电路中的电流是多少?（2 ） S1 断开，S 2、S 3 闭合时，通电 5min 电路消耗的电能是多少?（3 ）该电路的最大功率和最小功率之比是多少? 5、 （ 1） 0.15A （2）360J (3)1636、如图为某型号电烤箱内部电路简化图，其中 R1、R 2 为电热丝，阻值分别为 22,88。分析电路可知当开关 S

22、断开时，电烤箱处于_档（选填“高温”或“低温” ） ，此时电路的功率为_W；当开关 S 闭合，通电 5min 产生的热量为_J。6、低温； 440； 6.6105 解析：S 断开时，两电阻串联，根据公式 可知，电2UPR压一定时，电阻越大，电功率越小，所以此时是低温状态；电路的总电阻为：12810R总功率为：24UVPW（ ）当开关 S 闭合， R2 被短路，则电路的功率为： 2210UVPWR（ ）5min 消耗的电能为： 5203s=6.Pt J1. 将规格都是“220V 180W”的一台电 冰箱、一台电脑和一床电热毯，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A. 电冰箱

23、产生的热量最多 B. 电脑产生的热量最多C. 电热毯产生的热量最多 D. 三者产生的热量一样多【来源】湖南省邵阳市 2018 年中考物理真题【答案】C【点睛】知道电流做功的实质：电流做功的过程就是消耗电能转化为其它形式能的过程，能分析三种用电器的能量转化是本题的关键。2. 【2017自贡卷】计算电流 通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是（ ）A、 UIt B、 C、I 2Rt D、前面三 个都可以tRU2【答案】C【解析】电功的计算公式：W=UIt 是用来计算用电器消耗电能的；焦耳定律公式：Q=I 2Rt 是用来计算电流产生热量的；电动机是非纯电阻电路，工作时将电能转化为机械能和内能，计

24、算产生热量只能用 Q=I2Rt 来计算用电器如果将电能只转化为内能，则 Q=W=UIt=I2Rt= 是UtR通用的故选 C考点：焦耳定律的计算公式及其应用3. 【2017菏泽卷】下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）A. B. C. D. 【答案】A【解析】考点：电流的热效应4. 【2017扬州卷】下列 用电器工作时，将电能全部转化为内能的是来源:Z,xx,k.ComA电风扇 B电水壶 C电视机 D微波炉【答案】B【解析】在常见的家用电器中，电风扇主要是电能转化成机械能，电水壶主要是电能转化为内能，电视机主要是电能转化为声能和光能，微波炉是应用电磁波工作，故选项 ACD 不符合题意，B 正

25、确为答案。考点：电流的热效应5. 【2017扬州卷】如图，电源电压恒定不变， R1=20，闭合开关 S、S 1，电流表示数为0 3A，则电源电压为 V，l0s 内电流通过 R1 产生的热量为 J；再闭合开关 S2，调节R2，使电流表示数为 06A，则此时变阻器 R2 的阻值为 。【答案】6 18 20【解析】考点：焦耳定律 欧姆定律6. 【2017 武汉卷】如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧 U 形管中液面高度差比左侧的大下列说法正确的是（ ）A左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大B该装置用来探究电流通过导体

26、产生的热量跟电流大小的关系C该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系DU 形管中液面高度发生变化是因为 U 形管中液体的热胀冷缩造成的【答案】C【解析】【考点定位】焦耳定律7. 【2017衡阳卷】小华利用下图的实验装置来探究“影响通电导体产生热量的因素” ，下列说法正确的是来源:A甲图实验装置是控制电流、通电时间一定时，探究电热与电阻的关系B乙图实验装置是控制电压、通电时间一定时，探究电热与电流的关系C甲图中闭合开关后，a 管中液面上升比 b 快D乙图中闭合开关后，c 管中液面上升比 d 快【答案】AD【解析】A 甲图中，控制了电流和时间变量，让电阻不同，所以探究的是与电阻的关系

27、；B 乙图电阻和时间相同，左边电阻 在干路，右边电阻在支路，电流右边的要小一些，所以探究的是电热与电流的关系，并没有控制电压相同；C 根据焦耳定律，电流和通电时间相同时，电阻越大，产生电热越多，所以甲图右瓶产生的电热多，b 管液面升高较快；C 根据焦耳定律，电阻和通电时间相同 时，电流越大产生电热越多，乙图中左瓶中电流较大，产生电热较多，c 管中液面上升快；故应选 ABD。【考点】焦耳定律8. 测得某熔断开关 S 在不同电 流下的熔断时间如下表。将电磁铁开关和 S 接入电路，如图所示，当 I4A 时，电磁铁能在 0.1s 内吸动衔铁，使电路断开，衔铁无法自动恢复至图示位置；当 1AI4A 时，

28、电磁铁无法吸动衔铁，S 发热熔断，使电路断开（熔断时间为 S 开始通电到它熔断的时间） 。（1 ） S 的电阻为 1，当 I=2A，通电时间为_s 时 S 熔断，此过程中 S 产生的热量是_J；（2 ）当 I=5A 时，通电 0.1s，S 能否熔断？_（3 ）若电路中电流方向与图 20 中相反，电磁铁吸引还是排斥衔铁？_【来源】广东省广州市 2018 年中考物理试题【答案】 40 160 不会 吸引9. 【2017绥化卷】利用如图所示的电路装置，探究“ 电流产生的热量跟什么因素有关” 接通电源，两容器内的空气被加热后膨胀，使 U 形管的液面发生变化，通过观察 U 形管的液面变化情况，比较瓶内电

29、阻丝的发热多少？（1 ）此装置可以探究电流产生的热量跟 的关系，一段时间后， 容器内电阻丝产生的热量较多（选填“左”或“ 右”） （2 ）如果通过 R1 的电流为 2A，那么 10s 内通过 R1 的电流产生的热量是 J【答案】 （1）电阻；右；（2）200【解析】【考点定位】焦耳定律10. 【2017 威海卷】根据下列两个实验，回 答相关问题：（1 ）电流做功的过程是把电能转化为其他形式能的过程，一般情况下电流做功的多少我们无法直接观察出小明同 学为了“探究影响电流做功的因素 ”，设计了如图 1 所示的实验，通过此实验可以较形象的比较出电流做功的多少该实验是 通过观察 比较电流在不同情况下做

30、功多少的，此过程中是把电能转化为 能；将滑动变阻器的滑片 P 向左调节时，电流表和电压表的示数都变大，相同时间内物体被吊起的度度也变大了，这说明 （2 ）实际生活中，用电器接通电源后，都伴有热量的产生，小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图 2 所示的实验装置，其中 a、b、c、d 四个相同的容器密闭着等量空气并与 U 形管紧密相连，实验前 U 形管两端液面相平，将 1、2和 3、4 导线分别接到电源两端在实验过程中，通过观察 U 形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少：图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系，图乙所示的装置是用来研究通过电阻丝产生的热量与 的关系，综合分析图甲乙两装置的实验现象，可以得出的结论是 来源:Z*xx*k.Com【答案】 （1）物体被提升的高度；机械；物体被提升的高度；当时间相同时，电压越大，通过的电流越大，电流做功越多；（2）液面高度；电阻大小；电流大小；电流通过导体产生热量与通过导体的电流和电阻大小有关，通过导体的电流越 大，导体的电阻越大，产生的热量越多【解析】【考点定位】电功的测量；焦耳定律