2023年中考物理復(fù)習(xí)《焦耳定律》

《焦耳定律》解析

一'知識(shí)梳理

定義：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

電流的熱效應(yīng)

r導(dǎo)體電阻

影響因素，通過(guò)導(dǎo)體的電流

〔通電時(shí)間

焦耳定律跟電流的二次方成正比

跟導(dǎo)體的電阻成正比

跟通電時(shí)間成正比

二、實(shí)驗(yàn)

串聯(lián)：電流相同，通電時(shí)間相同在右側(cè)電阻并聯(lián)一個(gè)相同阻值電阻

觀察U型管液面高度差

電阻大的液面高度差大左側(cè)的液面差較大

三'檔位問(wèn)題

1.串聯(lián)電路多檔位

S閉合、Si斷開(kāi)，低溫檔（低功率）:勺，=—J

"R+R2

U2

S、Si閉合，高溫檔（高功率）:Pln}=—

4

2.并聯(lián)電路多檔位

u-

S閉合、Si斷開(kāi)，低溫檔(低功率):々呆=—

尺4

u2U2

S、S1閉合，高溫檔(高功率):品=—+—

氏3&

開(kāi)關(guān)S2和b相接，Si斷開(kāi)，低溫檔：R,=——

保,

U2

開(kāi)關(guān)S2和b相接，S|閉合，中溫檔:/?!,=—

仆

、,22

開(kāi)關(guān)S2和a相接，Si閉合，高溫檔：P..=—U+—U

—"R,R,

提示：①辨別檔位，實(shí)際為的值；

②例如電爐、電熱毯等純電阻類，由電能一內(nèi)能，實(shí)際為“2Q”問(wèn)題;

③在相同電路中，通電時(shí)間相同時(shí)，實(shí)際比較“P=YW”中的“P”值

〃2

④公式選用：W==結(jié)瑞、律==

5■七nil

2U

_W_r”結(jié)合歐姆定律、?！猺R-

P--?~>PTK~~R

四、針對(duì)訓(xùn)練

1.如圖所示，是某種電熱飲水機(jī)的簡(jiǎn)化電路示意圖。它有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)(由機(jī)內(nèi)溫控開(kāi)關(guān)

So自動(dòng)控制)，閱讀該飲水機(jī)說(shuō)明書(shū)可知：熱水箱容積2L,額定電壓220V,加熱時(shí)的功率400W,保溫時(shí)

的功率40W。試問(wèn)：

(1)飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)時(shí)溫控開(kāi)關(guān)So應(yīng)處于什么狀態(tài)？

(2)Ri和&的電阻值各是多大？

(3)在用電高峰期，該飲水機(jī)的實(shí)際工作電壓只有200V,加熱效率為80%,若將裝滿水箱的水從20℃

加熱至100℃,需要多長(zhǎng)時(shí)間?匕木=4.2Xl()3j/(kg?℃),p水=1.0Xl()3kg/m3,忽略溫度對(duì)電阻的影響］

rWwWv--LAjvvvJL

&&

----------o220Vo-----------

解析：(1)保溫狀態(tài)時(shí)

u2

由?=打得「=—R,當(dāng)R總有最大值，則P有最小值則，則So斷開(kāi)

(2)當(dāng)So閉合時(shí)，電路中接入電路為高溫檔

u2i/2_(220V)2

由p=y—得:

R、可==121。

R400W

當(dāng)保溫時(shí),R&=Rt+R2

-4-小嗜=1210。

則/??=/?A-/?I=1210Q-121Q=10890

(3)V，k=2L=2XlO^n?

由夕=—得:m=0vM.0X103kg/m3X2X103m3=2kg

由。得：Q=cmAt=4.2Xl(fij/(kg?℃)X2kgX(100℃-20℃)=6.72X105J

6-72X15J

由〃=2xl00%得：W=^-=0=8.4x105J

'Wrj80%

,,If伯,WR8.4X103JX121Q

由皿IZ=/n?/=〃IU〃=—，得：t'=—r=----------------------=254Is

RU2(220V)2

2.某型號(hào)電飯煲有保溫和加熱功能，如圖甲所示為其內(nèi)部電路原理圖，圖乙是該電飯煲在一次工作中

電功率與時(shí)間的關(guān)系圖象。

(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接觸點(diǎn)2時(shí)，電飯煲處于保溫(選填“保溫”或“加熱”狀態(tài)，此時(shí)電飯煲的電功

率為0.2kW。

(2)計(jì)算電路中幻的電阻是多少？

(3)電飯煲在這一次工作中一共消耗了多少J電能？

?P/W

800-------->

200-------1------:

0122|f/min

CJ

解析：(2)當(dāng)電飯煲為高溫檔時(shí)，電路中僅接入電阻R,P.,=800W

U2"2_(220Vy

由「=一得:60.50

R可=800W

(3)W=Wi+W2=P,ltr,+PK/2=8OOWX12X60s+200WX(21-12)X60s

=5.76X105J+1.08X105J=6.84X105J

3.有一臺(tái)熱水器，內(nèi)部簡(jiǎn)化電路如圖所示，凡和&均為電熱絲。Ri=88Q,&=22Q。求:

(1)高溫?fù)跽９ぷ鱨Omin,電熱水器消耗的電能；

(2)低溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí)熱水器的功率；

(3)中溫?fù)跽９ぷ鱨Omin電熱絲產(chǎn)生的熱量。

u2

解析：(1)根據(jù)P=——得：當(dāng)S2與a相接時(shí)，有:

R

-^^._&L&±=2750W

P高P'+P24+&880+22Q

W=P/=275（）WX10X60s=1.65X106J

(2)低溫檔時(shí),S2與b相接,Sj斷開(kāi)，則我忠=凡+&

U2U2（220V）-

由p=，得：p=——=-----'―=440W

R4+凡88C+22Q

(3)中溫檔S2與b相接時(shí),Si閉合,僅用接入

U2U2_（220V）2

由得:%=550W

R飛88Q

W=P中r=550WX10X60s=3.3X105J

4.如圖甲所示的九陽(yáng)豆?jié){機(jī)，由打漿和電熱兩部分裝置構(gòu)成。中間部位的打漿裝置是電動(dòng)機(jī)工作帶動(dòng)

打漿刀頭，將原料進(jìn)行粉碎打漿；外部是一個(gè)金屬圓環(huán)形狀的電熱裝置，電熱裝置的簡(jiǎn)化電路圖如圖乙所

示，開(kāi)關(guān)S可切換加熱和保溫兩種狀態(tài)，R、R?是發(fā)熱電阻，豆?jié){機(jī)的主要參數(shù)如表。請(qǐng)解答下列問(wèn)題：

(1)某次向豆?jié){機(jī)中加入黃豆和清水1.0kg,打漿完成后漿的初溫40℃,加熱該漿使其溫度升高到

100℃,需要吸收多少熱量？[設(shè)該漿的比熱容4.0X1Q3J/(kg?℃)]

(2)電阻凡和&的阻值分別為多大？

(3)該九陽(yáng)豆?jié){同時(shí)處于打漿和加熱時(shí)，正常工作Imin所消耗電能為多大？

型號(hào)額定電壓打漿裝置電熱裝置

電機(jī)功率加熱功率保溫功率

JYP-P11S220V

180W1000W242W

解析：（1）由。吸=。膽4/=4.2乂103“（|^?。0XlkgX（100℃-40℃）=2.4X105J

(2)當(dāng)電路為保溫檔時(shí)，P保=242W,電路中接入凡以及治

u2_(220V)2

根據(jù)p=，得：Rn=200Q

R總司=242W

當(dāng)電路為高溫檔時(shí),P?=1000W,電路中接入尺

U2[/2_(220V)2

根據(jù)P=±-得:=48.4。

R~P1000W

由Ro=R+&得：R\=RS-/?2=200Q-48.4Q=151.6Q

(3)同時(shí)打漿以及加熱：P&^P180W+1000W=1180W

W^Pt=1180WX60s=7.08X104J

5.圖甲是最大功率為1000W的電煎鍋，它分為高、中、低三擋。圖乙是其簡(jiǎn)化電路圖，S為總開(kāi)關(guān),