2019年中考物理考点总动员系列:专题04 焦耳定律(第05期)(解析版和原卷版)
【内容简介】
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=I2Rt (适用于所有电路)
对于纯电阻电路可推导出:
①串联电路中常用公式:Q= I2Rt
并联电路中常用公式:Q= U2t/R
②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: Q1/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,W>Q。
6、应用——电热器:
①定义:利用电流的热效应而制成的发热设备。
②原理:焦耳定律
③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。
④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、RB、RC且RA=RC >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、tB、tC。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)( )
A.tA=tB<tC B.tA=tC>tB
C.tC>tA>tB D.tA>tB>tC
解析:由图可知RA、RB、RC串联且RA=RC >RB ,再由Q=I2Rt可知,RA、RB、RC产生的热量关系为QA=QC>QB。。由Δt=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
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、R2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、R2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;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,R1=2R2,将电阻丝R1、R2串联起来总电阻为3R2,将电阻丝R1、R2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t1∶t2=3R2∶2R2/3=9∶2.
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R1>R2。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,R1 、R2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,R2>R1.
(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 .
(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、⑴ 秒表、温度计升高的示数;⑵ 比热容小;⑶当电流和通电时间相同时,电阻越 大,产生的热量越大;⑷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。
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