重難點(diǎn)26焦耳定律-2022年中考物理熱點(diǎn)及重難點(diǎn)專練試卷（原卷+解析）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

專項(xiàng)四電學(xué)重難點(diǎn)26 焦耳定律【重點(diǎn)知識(shí)梳理】26.1焦耳定律焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。數(shù)學(xué)表達(dá)式：Q=I2Rt。Q-熱量，單位：J。I—電流，單位：A。R—電阻，單位：?。t—時(shí)間。單位：s。26.2電熱計(jì)算1.對(duì)于所有的電熱計(jì)算，均可用公式Q=I2Rt。對(duì)于純電阻電路（電能都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的情形）還可以用公式：Q=W=UIt和Q=×t。2.對(duì)于電熱的轉(zhuǎn)化效率，可用公式η=×100%計(jì)算。對(duì)于W電可靈活選用1中的三個(gè)公式；Q熱一般用Q=cmΔt計(jì)算。【難點(diǎn)知識(shí)突破】26.1電熱計(jì)算1.串聯(lián)式加熱模型：如上圖所示，對(duì)于兩個(gè)電阻串聯(lián)后組成的加熱裝置，都可以等效為這種模型。當(dāng)S閉合時(shí)，R1被短路，只有R2工作，這時(shí)處于加熱狀態(tài)，R2為一個(gè)阻值較小的電阻。當(dāng)S斷開后，R1、R2串聯(lián)，電路處于“保溫”狀態(tài)，R1是一個(gè)阻值較大的電阻。對(duì)這類問題涉及的主要計(jì)算公式為：（1） R2=U2/P加熱；（2）R=R1+R2=U2/P保溫；（3）P=PR1+PR2；（4）W=Pt。【例題分析】【例1】（2021成都）某家用電熱壺有“加熱”和“保溫”兩個(gè)檔位，其簡(jiǎn)化電路如圖所示，R1、R2是電熱絲，R1=1050，R2=50。開關(guān)S接“1”時(shí)，電熱壺為______檔位。開關(guān)S接“2”時(shí)，通電5min，電流通過R2產(chǎn)生的熱量為______J。【答案】加熱 600 【解析】開關(guān)接“1”時(shí)，電路中只有R2，電阻小，功率大，電熱壺為加熱檔位。開關(guān)S接“2”時(shí)，R2、R1串聯(lián)，此時(shí)電路中的電流：I= = =0.2A，電流通過R2產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt=（0.2A）2×50?×5×60s=600J。2.并聯(lián)式加熱模型：如上圖所示，對(duì)于將電阻并聯(lián)后的加熱裝置原理，都可以等效為這個(gè)模式。當(dāng)S閉合時(shí)，只有R2工作，處于低溫檔（或保溫檔），當(dāng)S、S0同時(shí)閉合時(shí)，處于加熱狀態(tài)，或者“高溫檔”。這里R2的阻值一般比R1大，用作保溫加熱。計(jì)算該類題目的常見公式：（1）P保溫=U2/R2；（2）R=；（3）P=PR1+PR2。【例題分析】【例2】（2021臨沂）某品牌電熱水瓶具有加熱和電動(dòng)出水兩種功能，其簡(jiǎn)化電路如圖所示，其中R1是額定功率為2000W的電熱絲，R2是阻值為130Ω的分壓電阻，電磁泵的額定電壓為12V，在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將初溫為20℃、質(zhì)量為2.5kg的水裝入電熱水瓶，正常加熱8min20s將水燒開，已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，求該電熱水瓶：（1）此次加熱水的效率；（2）電磁泵的額定功率。【答案】（1）84% （2）19.2W【解析】（1）水升溫：Δt=100℃—20℃=80℃，水吸熱：Q=cmΔt=4.2×103J/（kg.℃）×2.5kg×80℃=8.4×105J，電熱絲消耗電能：W=Pt=2000W×（8×60s+20s）=1×106J,此次加熱水的效率：η= ×100%= ×100%=84%。（2）R2分壓：U2=U-UM=220V-12V=208V，電磁泵支路電流為：I= = =1.6A，電磁泵的額定功率：P=UMI=12V×1.6A=19.2W。答：（1）此次加熱水的效率84%；（2）電磁泵的額定功率19.2W。【鞏固練習(xí)】1.（2021云南）將規(guī)格都是“220V 150W”的一臺(tái)電風(fēng)扇、一臺(tái)電視機(jī)和一只電烙鐵分別接入家庭電路中，正常工作相同時(shí)間，以下說(shuō)法正確的是（　?。?/span>A．三個(gè)用電器均能將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．根據(jù)可計(jì)算出三個(gè)用電器的電阻相等C．三個(gè)用電器消耗的電能一樣多D．三個(gè)用電器產(chǎn)生的熱量相等【答案】C【解析】A．電風(fēng)扇把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，電視把電能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能，A錯(cuò)。B．R= 只能針對(duì)純電阻電路，B錯(cuò)。CD．根據(jù)W=Pt，正常工作相同時(shí)間，三個(gè)用電器消耗的電能一樣多，但電風(fēng)扇、電視不是純電阻，所以三個(gè)用電器產(chǎn)生的熱量不相等，C正確，D錯(cuò)。選C。2.（2021綏化）一個(gè)電熱水壺，其銘牌標(biāo)注了額定電壓為220V，額定功率為1800W。該電熱水壺正常工作時(shí)，將1.5L水加熱，使溫度從20℃升高到80℃，所用時(shí)間為250s，則該電熱水壺的加熱效率是（　?。?/span>A．75% B．84% C．88% D．95%【答案】B【解析】水的質(zhì)量：m=ρv=1×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg，將1.5L水加熱，使溫度從20℃升高到80℃，吸收的熱量：Q=cmΔt=4.2×103J/（kg.℃）×1.5kg×（80℃-20℃）=3.78×105J，電熱水壺所用時(shí)間為250s消耗的電能：W=Pt=1800W×250s=4.5×105J,該電熱水壺的加熱效率是：η= ×100%= ×100%=84%，A正確。選A。3.（2021常德）某型號(hào)電飯煲有加熱和保溫功能，圖甲所示為其內(nèi)部電路原理圖，圖乙是該電飯煲工作時(shí)電功率與時(shí)間的關(guān)系圖像，關(guān)于電飯煲工作時(shí)下列說(shuō)法中正確的是（　　）A．開關(guān)S接觸點(diǎn)2時(shí)，電飯煲處于加熱狀態(tài)B．開關(guān)S接觸點(diǎn)1時(shí)，電飯煲處于保溫狀態(tài)C．電飯煲處于加熱狀態(tài)時(shí)的功率是800WD．保溫狀態(tài)下電飯煲1min消耗200J的電能【答案】C【解析】AB．總電壓保持不變，根據(jù)P= 可知：電路中的總電阻越大，發(fā)熱功率越小，因此開關(guān)S接觸點(diǎn)1時(shí)，電路中接入的電阻最小，電飯煲處于加熱狀態(tài)；開關(guān)S接觸點(diǎn)2時(shí)，電路中接入的電阻最大，電飯煲處于保溫狀態(tài)，AB錯(cuò)。C．如圖乙所示，在0～10min內(nèi)，飯煲處于加熱狀態(tài)，功率為800W，C正確。D．如圖乙所示，在10～20min內(nèi)，飯煲處于保溫狀態(tài)，功率為200W，消耗的電能為：W=Pt=200W×10×60s=1.2×105J。D錯(cuò)。選C。4.（2021·安徽）圖示電路中，電源電壓不變，電阻R1 =30Ω，R2 =60Ω，閉合開關(guān)S，電流表A的示數(shù)為0.3A，則通電1min電阻R1產(chǎn)生的熱量為______J。【答案】72【解析】由圖可知，兩個(gè)電阻并聯(lián)，電流表測(cè)量干路中的電流，電路的總電阻：R= = =20?，電源電壓：U=IR=0.3A×20Ω=6V，通電1min電阻R1產(chǎn)生的熱量：Q=×t= ×60s= 72J。5.（2021連云港）某電熱器接入220V的電路中正常工作時(shí)，其電熱絲的阻值為110Ω，則通過該電熱絲的電流為_______A，10s內(nèi)該電熱絲會(huì)產(chǎn)生________J的熱量。【答案】2 4.4×103 【解析】通過該電熱絲的電流為：I= = =2A，10s內(nèi)該電熱絲產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt=(2A)2×110Ω×10s=4.4×103J。6.（2021齊齊哈爾）如圖所示的電路中，接通電源，通電一段時(shí)間后，______側(cè)U型管液面高度的變化較大（選填“左”或“右”），如果通過甲容器中電阻絲的電流是，則乙容器中電阻絲在內(nèi)產(chǎn)生的熱量是______。【答案】左 300 【解析】分析圖可知：甲、乙兩容器中電阻大小相同，但是甲容器中的電阻接在干路上，乙容器中的電阻接在支路上，流過甲容器中電阻的電流大于乙容器中電阻的電流，通電相同時(shí)間，甲容器中電阻產(chǎn)生的熱量多，與甲容器連接的左側(cè)U型管液面高度的變化較大。通過甲容器中電阻絲的電流是2A，則流過乙容器中電阻的電流為1A，乙容器中電阻絲在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt=(1A)2×5Ω×60s=300J。7.（2021甘肅）在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖電路。（1）為了在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，兩燒瓶中應(yīng)裝入質(zhì)量和初溫都相同的___________（選填“水”或“煤油”），實(shí)驗(yàn)中通過觀察___________來(lái)比較電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少；（2）如圖甲所示，兩燒瓶中裝有阻值不同的電熱絲，以探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與___________的關(guān)系；（3）如圖乙所示，兩燒瓶中裝有阻值相同的電熱絲，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使兩電流表示數(shù)___________（選填“相同”或“不同”），可以探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與___________的關(guān)系。【答案】（1）煤油溫度計(jì)的示數(shù) （2）電阻（3）不同電流【解析】（1）兩個(gè)燒瓶中應(yīng)裝入質(zhì)量和初溫相同的煤油，因?yàn)槊河偷谋葻崛葺^小，在吸收較少熱量，便能升溫較明顯。實(shí)驗(yàn)中，可通過觀察溫度計(jì)的示數(shù)來(lái)比較電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少，因?yàn)閷?dǎo)體產(chǎn)生的熱量不同，燒杯中煤油吸收的熱量也不同，則溫度計(jì)示數(shù)也不同。（2）圖甲中，兩電阻不同的電熱絲串聯(lián)在電路中，則通過電熱絲的電流相同，那么探究的是電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系。（3）圖乙中，兩個(gè)阻值相同的電熱絲分別與電流表和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)后，再并聯(lián)在電路中，那么應(yīng)調(diào)節(jié)變阻器的滑片讓兩個(gè)電流表的示數(shù)不同，即通過兩電熱絲的電流不同，這樣便可探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系。8.（2021武威）如圖甲所示是某家用多功能電燉鍋，深受消費(fèi)者認(rèn)可和青睞。它有三段溫控功能：高溫?zé)?，中溫煮和低溫熬，圖乙是它的簡(jiǎn)化電路圖，下表是該電燉鍋的部分參數(shù)。（）項(xiàng)目參數(shù)電源電壓（V）220中溫檔功率（W）400高溫檔功率（W）1100容積（L）1（1）開關(guān)S1、S2處于什么狀態(tài)，電燉鍋為低溫檔，說(shuō)明判斷依據(jù)；（2）求R1、R2的阻值；（3）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，使用高溫檔將初溫是12℃的一鍋水燒開，若電燉鍋高溫檔加熱效率為80%，求燒開一鍋水需要的時(shí)間。【答案】（1）開關(guān)S1處于斷開，S2接在A，此時(shí)兩電阻串聯(lián)，根據(jù)P=UI= ，電源電壓不變，總電阻最大時(shí)，電功率最小，故此時(shí)的電燉鍋為低溫檔（2）R1=121?，R2=89.14? （3）7min【解析】（1）開關(guān)S1處于斷開，S2接在A，此時(shí)兩電阻串聯(lián)，根據(jù)P=UI= ，電源電壓不變，總電阻最大時(shí)，電功率最小，故此時(shí)的電燉鍋為低溫檔。（2）當(dāng)兩開關(guān)閉合時(shí)，兩電阻并聯(lián)，根據(jù)P=UI= 可知:電源電壓不變，并聯(lián)時(shí)總電阻最小，故此時(shí)電功率最大，為高溫檔，當(dāng)開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2斷開，只有R1接入，則此時(shí)電功率為中溫檔，此時(shí)為400W，則此時(shí)電阻R1為：R1= = =121?；電阻R2的電功率為：
P2=P高溫-P中溫=1100W-400W=700W，則電阻R2的電阻為：R2= = =69.14?。（3）使用高溫檔將初溫是12℃的一鍋水燒開，需要吸收的熱量為：Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg.℃）×1×10-3m3×1×103kg/m3×（100℃-12℃）=3.696×105J，則消耗的電能為：W總= = =4.62×105J，則高溫檔工作的時(shí)間為：t= = =420s=7min。答：（1）開關(guān)S1處于斷開，S2接在A，此時(shí)兩電阻串聯(lián)，根據(jù)P=UI= ，電源電壓不變，總電阻最大時(shí)，電功率最小，故此時(shí)的電燉鍋為低溫檔；（2）電阻R1為121?，電阻R2的電阻為69.14?；（3）高溫檔工作的時(shí)間為7min。9.（2021陜西）某型號(hào)煎烤機(jī)有上下兩個(gè)加熱盤，由兩個(gè)開關(guān)控制其工作狀態(tài)。R1為下盤電熱絲，R2為上盤電熱絲，兩電熱絲阻值相等，煎烤機(jī)的最大額定功率為2200W。如圖為煎烤機(jī)的內(nèi)部簡(jiǎn)化電路圖（不考慮溫度對(duì)電熱絲阻值的影響）。（1）按照安全用電的要求，將a、b兩點(diǎn)接入家庭電路，完成連線；（2）煎烤機(jī)正常工作時(shí)電路中的最大電流是多少？以最大額定功率工作時(shí)，1min消耗多少電能？（3）電熱絲R1的阻值是多大？【答案】（1）（2）10 A 1.32×105J （3）44 Ω【解析】（1）家庭電路連接時(shí)，要求左零右火，且開關(guān)要連接在火線上，因此a接零線，b接火線，如答案圖所示。（2）煎烤機(jī)達(dá)到額定功率時(shí)，電流最大，所以Imax= = =10A，最大額定功率工作時(shí)，1min消耗電能為：W=Pmaxt=2200W×60S=1.32×105J。（3）開關(guān)S1和S2都閉合時(shí)，兩電阻并聯(lián)，此時(shí)電路中電流最大。因?yàn)閮呻姛峤z阻值相等，所以流過R1的電流為I1=5A，根據(jù)歐姆定律得：R1= = =44?。答：（2）煎烤機(jī)正常工作時(shí)電路中的最大電流是10A；最大額定功率工作時(shí)，1min消耗1.32×105J電能；（3）電熱絲R1的阻值是44Ω。10.（2021重慶市B卷）如圖所示的電路中，電源電壓恒為3V，電阻R2的阻值為30。當(dāng)開關(guān)S1閉合，S2斷開時(shí)，電流表示數(shù)為0.3A，求：（1）電阻R1的阻值；（2）當(dāng)開關(guān)S1、S2均閉合時(shí)，通電10s電阻R2產(chǎn)生的熱量。【答案】（1）10Ω （2）3J【解析】（1）當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)通過R1的電流，電阻R1的阻值：R1= = =10?。（2）當(dāng)S1、S2均閉合時(shí)，R1與R2并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，通電10s電阻R2產(chǎn)生的熱量：Q=×t= ×10s = 3J答：（1）電阻R1的阻值是10Ω；（2）當(dāng)開關(guān)S1、S2均閉合時(shí)，通電10s電阻R2產(chǎn)生的熱量是3J。11.（2021遂寧）某校為改善學(xué)生生活條件，給學(xué)生宿舍安裝了100臺(tái)某品牌速熱式電熱水器，該電熱水器銘牌標(biāo)明：加熱功率4400W，保溫功率100W，水箱容積25L；內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖甲所示，R1、R2是水箱中加熱盤內(nèi)的電熱絲。水箱放滿水后閉合開關(guān)S1開始加熱，當(dāng)水溫升高到40℃時(shí)，溫控開關(guān)S2自動(dòng)切換到保溫狀態(tài)。同學(xué)們?yōu)榕宄撾姛崴餍阅埽隽艘韵绿骄?，?qǐng)你幫助完成：（1）R2的阻值多大？（2）如果每臺(tái)每天平均保溫20h，這100臺(tái)電熱水器在額定電壓下每天因保溫要浪費(fèi)多少kW·h的電能？（3）善于觀察的張林發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們寢室只有熱水器工作時(shí)，將一箱冷水加熱1min，熱水器顯示屏顯示水溫由20℃上升到22℃，同時(shí)本寢室的電能表（如圖乙）指示燈閃爍了80次，則該電熱水器的效率多大？（ρ水=1.0×103kg/m3 c水=4.2×103J/（kg·℃）不考慮電阻隨溫度變化）【答案】（1）11Ω （2）200kW·h （3）87.5%【解析】（1）當(dāng)S2接b時(shí)，處于加熱狀態(tài)，由P= 可得：R2的阻值為：R2= = =11?。（2）因保溫浪費(fèi)的電能： W=Pt=0.1kW×100×20h=200kW·h 。（3）1min消耗電能：W總= ×80r=2.4×105J，一箱水質(zhì)量：m=ρ水V=1.0×103kg/m3×2.5×10-2m3=25kg，水吸收熱量：Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×25kg×（22℃-20℃=2.1×105J，所以該電熱水器的效率為：η= ×100%= ×100%=87.5%。答：（1）R2的阻值為11?；（2）浪費(fèi)的電能為200kW·h（3）該電熱水器的效率為87.5%。12．（2021內(nèi)蒙古）小紅從赤峰到寧城，選擇了尾氣零排放的G8208次列車，經(jīng)查詢赤峰到寧城高鐵運(yùn)行里程約100km，運(yùn)行時(shí)間約30min。若該列車全程勻速行駛在平直的軌道上，牽引力恒為2.7×105N，供電電路輸入列車的電功率恒為2×107W，請(qǐng)你根據(jù)以上信息，解決下列問題：（1）從赤峰站到寧城站段列車消耗的電能。（2）求該列車從赤峰站至寧城站將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率。【答案】（1）3.6×1010J （2）75％【解析】（1）赤峰站到寧城站段列車消耗的電能：W=Pt=2×107W×30×60s=3.6×1010J。（2）牽引力做的功：W1=FS=2.7×105N×100×103m=2.7×1010J，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：η= ×100%= ×100%=75%。答：（1）赤峰站到寧城站段列車消耗的電能為3.6×1010J；（2）該列車從赤峰站至寧城站將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75％。13．（2021黑龍江）如圖甲所示為某高、低溫兩擋位電烤箱的內(nèi)部簡(jiǎn)化電路，S為手動(dòng)開關(guān)，S1為自動(dòng)控制開關(guān)，R1和R2均為電熱絲，圖乙是電烤箱正常工作時(shí)電流隨時(shí)間變化的圖像。求:（1）高溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)的功率；（2）電熱絲R2的阻值；（3）15min內(nèi)R1消耗的電能。【答案】（1）2200W （2）55? （3）1.188×106J【解析】（1）高溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)的功率：P高=UI高=220V×10A=2200W。（2）當(dāng) S、S1閉合，兩電阻并聯(lián)，總電阻最小，根據(jù)P=UI= 可知：此時(shí)電功率最大，為高溫檔，那么當(dāng)S閉合時(shí)，為低溫檔，低溫檔的功率為：P低=P=UI低=220V×6A=1320W，那么電熱絲R2的功率為：P2=P高-P低=2200W-1320W=880W，則電熱絲R2的阻值為：R= = =55?。（3）15min內(nèi)R1消耗的電能：W=P低t=1320W×15×60s=1.188×106J。答：（1）高溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)的功率2200W；（2）電熱絲R2的阻值為55?；（3）15min內(nèi)R1消耗的電能1.188×106J。

相關(guān)試卷

相關(guān)試卷更多

相關(guān)試卷

相關(guān)試卷 更多

相關(guān)試卷更多