初中物理焦耳定律知识点及练习

初中物理焦耳定律知识点及练习焦耳定律是电学中的一个重要定律，它指出电流通过导体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。其公式为Q=I²Rt，其中I，R，t为国际单位，Q的单位为焦耳。我们可以从电功和欧姆定律公式推导出焦耳定律公式。电热器是利用电来加热的设备，主要由发热体组成。发热体由电阻丝绕在绝缘材料上做成，具有高电阻率和熔点。在电动机、电视机等电器中，电热会造成危害，需要考虑散热。在推导焦耳定律的过程中，我们可以得知：只有当电能全部转化为内能时，电流产生的热量才等于电流所做的功。例如，在给蓄电池充电时，电流通过蓄电池引起化学反应，电流做的功大部分转化成化学能，只有一部分电能转化为内能，因此蓄电池充电时，电流产生的热量并不等于电功。焦耳定律揭示了电流通过导体时热效应的规律，实质是定量地表示了电能向内能转化的规律。焦耳定律的公式是U²t的形式，需要注意的是，欧姆定律只对纯电阻电路才成立。因此，在焦耳定律的运用中，需要根据问题的条件具体分析和选择公式。例如，在几个导体串联时，应选用公式Q=I²Rt，以确定导体产生的热量与电阻R成正比；而在几个导体并联时，应选用公式Q=U²t，以确定产生的热量与导体的电阻成反比。由以上分析可知，应用焦耳定律解释电热现象时，需要明确或比较电能转化的热量Q与电阻R的关系。此外，还需分清导体是串联还是并联，然后再根据电路的具体条件进行分析，才能得出正确的结论。1.选D。电热水壶利用电流热效应加热水。2.选B。根据焦耳定律，电热丝产生的热量与电阻成正比，与电流平方成正比。因此，电阻值较大的电热丝在相同时间内产生的热量较多。3.选B。串联电热丝的总电阻值较大，因此通过的电流较小，产生的热量也较少，所需时间较长。而并联电热丝的总电阻值较小，通过的电流较大，产生的热量也较多，所需时间较短。因此，t串：t并=4:1。4.W1:W2=4:3；Q1:Q2=3:4。根据电路中串联电阻的公式，串联电阻的总电阻值为R=R1+R2=7Ω。因此，通过串联电阻消耗的电能之比为W1:W2=R1I2:R2I2=3I2:4I2=3:4。根据电路中并联电阻的公式，并联电阻的总电阻值为1/R=1/R1+1/R2=7/12Ω。因此，通过并联电阻产生的热量之比为Q1:Q2=R1I2²:R2I2²=3I2²:4I2²=3:4。5.选9:4；选1:1。根据焦耳定律，热量与电阻成正比，与电流平方成正比。因此，两个电热器电阻之比为3:2，通过的电流强度相同，在相同的时间里，它们产生的热量之比为(3/2)²:(2/3)²=9:4。两个电阻值相同的电热器，如果通过的电流强度之比为1:2，在相同时间里，它们产生的热量之比为1²:(2/1)²=1:4。6.电能表是测量电能的工具。如图所示是探究电流热效应跟电阻、电流和时间的关系的实验装置。电阻丝R1的阻值是电阻丝R2的阻值的两倍。接通电源后，R1、R2产生热量之比为1:2。若将两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，产生相等的热量所需的时间之比t串:t并=2:1。7.选16∶9。根据欧姆定律，电阻与电流成正比，因此两根导线通过的电流之比为3:4，通过单位时间内的电能之比为3:4。根据焦耳定律，热量与电阻成正比，与电流平方成正比，因此两根导线中产生的热量之比为(3/4)²:(4/3)²=16:9。8.不正确的是“它们都在额定电压下工作相同时间”。不同的家用电器在工作时消耗的电能不同，因此相同的时间内消耗的电能也不同。标有“220V，60W”的字样表示该电器在额定电压下的额定功率为60W，但不代表它们在相同时间内消耗的电能相同。1.消耗的电能、电流做的功和产生的热量是相互关联的物理量，它们之间的关系由焦耳定律描述。根据焦耳定律，电能转化为热能的速率正比于电阻、电流和时间的乘积，即$Q=I^2Rt$，其中$Q$表示产生的热量，$I$表示电流，$R$表示电阻，$t$表示时间。2.电褥子是利用电流通过电阻产生的热量来工作的。如果小明想剪掉一段电阻丝，这个方法是不可行的，因为这样会改变电褥子的电阻，进而影响电流通过电褥子产生的热量，可能导致电褥子无法正常工作或者过热。3.当电褥子没接入电路时，电阻丝的电阻为零，因为电阻丝两端没有电势差，电子无法流动，电阻丝不会产生热量。4.当电压为$U$时，用电热丝烧水需要的时间为$t$秒。如果电压降为原来的一半，即变为$\frac{U}{2}$，那么同样烧开这些水所需的时间应为$4t$，因为电热丝产生的热量正比于电压的平方，而烧开水需要的热量是一定的，所以时间需要增加到原来的$4$倍。5.连接电熨斗的导线不怎么热，是因为导线电阻小，产生的热量少。电熨斗产生的热量主要是通过电流通过电热丝产生的，电热丝的电阻远大于导线的电阻，所以导线产生的热量很少。6.正常工作一小时耗电接近1kW·h的家用电器是空调。空调功率一般在1kW左右，工作一小时就耗电接近1kW·h。7.对焦耳定律的理解，正确的说法是电流通过电阻产生的热量与电流成正比。焦耳定律中的$Q=I^2Rt$中，$I$的平方表示电流通过电阻产生的热量。8.将电流热效应作为工作原理的家用电器是电热水器。电热水器通过电流通过加热管产生的热量来加热水，利用电流热效应来工作。9.在骑车发电烤面包比赛中，利用的是骑车发电利用了磁场对电流的作用。骑车发电的原理是利用磁场对电流的作用产生电动势，进而产生电流，从而驱动发电机发电。发电机产生的电流通过发热体产生热量，烤熟面包。10.在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热，甚至引起火灾，原因是电流比别处大，产生的热量多。连接处由于电阻较大，电流通过时会产生大量的热量，如果连接处接触不良或者电线老化等因素导致电阻增大，就会产生过多的热量，引起火灾。11.小芳家夏天常用的“电热驱蚊器”是利用电流通过电阻产生的热量来工作的，通电100s产生的热量需要根据具体参数计算得出。12.一度电可以供一盏“220V100W”的灯工作约0.45小时。一度电的定义是功率为1kW的电器工作1小时所消耗的电能，而一盏“220V100W”的灯功率为100W，所以一度电可以供它工作$\frac{1000}{100}=10$小时，即$1$度电可以供它工作$10$小时，约为$0.45$小时。1.小亮学习了电学知识后，研究了家中的电饭锅。他画出了电饭锅的电路原理图，并查看了电饭锅的铭牌。铭牌上显示电饭锅的额定电压为220V，加热功率为1100W，保温功率为44W，最大容积为3L。小亮想知道在电饭锅正常加热时，电路的电流是多少，以及电阻R1和R2的阻值和电热之比是多少。他还想知道在要使电饭锅加热时，开关S应该闭合还是断开，以及R1和R2中哪个是加热电阻。2.小强购买了一台自动电热水壶，铭牌上显示为WL100F型号，额定电压为220V，额定功率为1100W，容量为1L。他将1L的水加热6分钟，水壶自动断电。已知大气压为1个标准大气压，家庭电路电压为220V。电热水壶的电阻不变，水的初温为20℃，c水=4.2×103J/（kg•℃），ρ水=1.0×103kg/m3。小强想知道这壶水吸收的热量，电热水壶的热效率，以及在用电高峰期，电路中的实际电压降为198V时，电热水壶的实际功率。3.某品牌电热水壶的铭牌上显示额定电压为220V，额定功率为1100W，容量为3L。我们需要计算电热水壶正常工作时的电阻和电流，以及当电热水壶装满水时，将水从20℃烧开需要吸收多少热量。我们假设气压为一标准大气压，电热水壶吸收的热量忽略不计。此外，我们需要判断售货员宣传的该电热水壶烧开一壶水仅需要5分钟是否可信，通过计算来说明理由。4.小明的妈妈购买了一台全自动豆浆机，它的主要结构包括一个带动刀头的电动机和一个金属圆环形状的电热管，用来将原料进行粉碎打浆和对液体加热煮沸。豆浆机的铭牌显示为SYL-624型号，额定电压为220V。我们需要回答以下问题：豆浆机正常工作时的最大电流是多少？豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？在一次豆浆机工作的时候，小明将家里的其他用电器都关闭，观察到豆浆机的电热管工作时，家里标有“1200R/(kW·h)”字样的电能表转盘在1min内转过了20转。此时电路的实际电压是多少？1.在图甲中，电路的电源电压为6伏，滑动变阻器R1标有“100Ω2A”字样。闭合开关S后，电流表A1和A2的示数如图乙所示。求：⑴电阻R2的阻值。⑵通电10秒钟，电流通过电阻R2所做的功W2。⑶重新移动滑动变阻器R1的滑片P，使两个电流表指针偏离零刻度的角度恰好相同。求此时变阻器R1消耗的功率P1。2.微波炉是一种清洁卫生无污染，效率较高的家用电器。某微波炉的铭牌如下表所示。将质量为275g、初温为20℃的水放入该微波炉中用最大功率加热1min，取出后测得水温是40℃。若水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。求：（1）微波炉加热时，电路中的电流是多少？（2）加热过程中消耗的电能是多少？（3）加热过程中，水吸收的热量是多少？（4）微波炉的效率是多少？3.如图22所示，电源电压U=18V。当滑动变阻器的滑片P移至最左端时，小灯泡L正常发光，电流表的示数为0.5A；当滑片P移至中点时，电流表的示数变为0.25A。（灯丝的电阻不随温度的改变而改变）求：（1）小灯泡的额定功率；（2）滑动变阻器的最大阻值；（3）当滑动变阻器连入电路的电阻为多少时，滑动变阻器消耗的功率最大。4.现在我市许多家庭浴室使用天然气热水器来加热水。某同学家安装了天然气热水器，在一次使用时，进入热水器前水的温度是20℃，流出热水器热水的温度为40℃，所用水的体积为20L（1L=1dm3）。求：（1）水从热水器中吸收了多少热量？（2）若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少体积的天然气？（天然气的热值q=4×107J/m3）5.家庭电路的电压是220V，某空调器处于制冷状态时的功率P1，送风状态时的功率P2，它们是交替运行的，空调工作时主要消耗的电能是在制冷过程。现测得此空调器在某时段内的电功率随时间变化的关系如图26所示。求：（1）空调器在前5min内处于什么状态？（2）此时通过空调器的电能是多少？电流是多少？在电学中，电流是指电荷在导体中移动的速率。它的单位是安培（A），通常用电流表来测量。电流的大小取决于电压和电阻的大小。在1小时内，空调器消耗的电能是多少度？空调器的电能消耗取决于它的功率和运行时间。如果我们知道空调器的功率（单位为瓦特，W）和它运行的时间（单