2023年中考物理复习：焦耳定律及相关计算（教师版）

2023年中考物理热点复习：焦耳定律及相关计算（精讲）

知识梳理

电流的热效应电流通过导体时电能转化成内能的现象

焦电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正

内容

耳比，跟通电时间成正比

定Q=I2Rt

公式

律热量Q单位J,电流I单位A,电阻R单位Q,时间t单位S

电利用电热水器、电热毯、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等

热防止散热窗、散热片、散热风扇等

温馨提示：

应用公式Q=I2Rt时应注意的问题：（1）公式中的成正比结论是在其他两个因素不变的条件下成立

的（2）公式中的各物理量对应同一段电路或同一导体;（3）当用电器消耗的电能全部转化为内能时

U2

有Q=W=Pt=UIt=I2Rt=—否则电热小于用电器消耗的电能，即Q<W.

R

典例讲解

例L在'‘探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙

所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（）

①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的

②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系

③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10∩

④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象

A.①②B.②③C.②④D.③④

【分析】（1）电流通过电阻丝产生热量，加热容器内的气体，气体受热膨胀，从而引起U形管

内液面高度变化，由此可得出结论；

(2)探究电流产生热量与电阻关系时，控制电流和通电时间不变；

(3)探究电流产生的热量与电流的关系，控制电阻和通电时间不变；

(4)根据公式Q=FRt可知，当电流一定时，电阻越大，产生热量越多。

【解答】①、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故①错误；

②、由图甲可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，探究的电流通过导体

产生热量跟导体的电阻是否有关，故②正确；

③、乙实验是研究电流产生的热量与电流的关系，通过它们的电流不同、通电时间都相同和

电阻要相同，右边容器中的电阻要等于左边容器中的电阻5Q,故③错误；

④、图甲中两电阻串联，电阻不同，通过两电阻的电流相同，10Q电阻产生的热量更多，电炉

丝与和它相连的导线也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，故④正

确；

故选：Co

例2.一台电动机正常工作时，加在线圈两端的电压为220V,流过线圈的电流是5A,线圈的电

阻是10∩o这台电动机正常运转5分钟产生的热量是()

A.3.3×IO5JB.1.1×IO3JC.7.5×104JD.250J

【分析】知道电动机通过的电流、通电时间、线圈的电阻，根据Q=l2Rt求出产生的热量。

【解答】电动机正常运转5分钟产生的热量是：Q=I2Rt=(SA)2X10∩×5×60s=7.5×IO4Jo

故选：Co

此题需要注意的是电动机电能主要转化成机械能,只有少部分用来产生热量,Q与W不相等，

根据Q=W=Ult来计算产生的热量是错误的。

例3.如图所示，当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，电压表示数之比为5：3；当开关S断

开，甲、乙两表为电流表时，电流表示数之比为,相同时间内电流通过电阻Ri、R2

产生的热量之比为o

【分析】(1)当开关S和Sl都闭合，甲、乙两表为电压表时，Rl与R2串联，甲电压表测电源

的电压，乙电压表测Ri两端的电压，根据串联电路的电压特点求出两电阻两端的电压之比,

根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出两电阻的阻值之比；

（2）当开关S闭合，Sl断开，甲、乙两表为电流表时，Rl与R2并联，甲电流表测Rl支路的

电流，乙电流表测干路电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过两电阻的电流之

比，根据并联电路的电流特点求出两电流表的示数之比，根据Q=W=Ult求出相同时间内电

流通过电阻Ri、R2产生的热量之比。

【解答】解：当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，Rl与R2串联，甲电压表测电源的电

压，乙电压表测Rl两端的电压，

UiU乙

因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，两电阻两端的电压之比：-L=——--=

u2U甲-IJ乙

3_3

5-32^,

Ul

PTTT

串联电路中各处的电流相等，由I=U可得，两电阻的阻值之比：_L=；=_L=3,

RR2∏2,U22

当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，Rl与R2并联，甲电流表测RI支路的电流，乙电流

表测干路电流，

U

IlRlR9

因并联电路中各支路两端的电压相等，所以通过两电阻的电流之比：_L=V-=_29=2，

I2ɪRi3

R2

甲1

因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以两电流表的示数之比：—I=一1L-=

I乙Ii+12

_2_=2_=2：5；

2+35

QUIt

根据Q=W=UIt可知，相同时间内电流通过电阻Ri、R2产生的热量之比：-11=—1J-=

Q2uι2t

1=2=2：3。

I23

故答案为：2：5；2：3o

例4.天气变冷，小亮妈妈给小亮买了块暖桌垫如图甲所示，小亮把手放在桌垫上感到特别暖和,

通过观察和研究，他了解到该桌垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为

72W,“低温”挡功率为36W。该桌垫的电路简图如图乙所示，电源电压为24V,S为挡位切

换开关，RI和R2为电热丝。

(1)当桌垫处于“高温”挡加热时，通过桌垫的电流是多少安？

(2)电热丝R2的阻值是多少欧？

(3)该桌垫在高温挡工作IOmin产生的热量是多少焦？

低温Ri

乙

【分析】(1)已知电源电压和高温挡功率，根据P=Ul计算处于高温挡加热时通过座椅垫的电

流；

(2)由图知，开关S接高温挡位时，电路为Rl的简单电路，根据欧姆定律计算电热丝Rl的

阻值；低温时，根据R总=一巴求出串联电路的总电阻，根据串联电路的电阻关系求出R2

P低温

的阻值；

(3)根据Q=W=Pt计算座椅垫工作IOmin产生的热量。

【解答】解：(1)由P=Ul可得，处于“高温”挡加热时通过座椅垫的电流为：I=尾迪=

(2)由电路图知，开关S接高温挡位时，电路为Rl的简单电路，根据I=U可得，电热丝Rl