2024年中考物理复习辅导系列《焦耳定律的适用条件》

——焦耳定律的适用条件 一、要点解析 纯电阻电路 电路总功： W=UIt W=Q=UIt=I2Rt= 电阻产生热量： Q=I2Rt 非纯电阻电路 电路总功： W=UIt W≠Q W=Q+W2 电阻产生热量： Q=I2Rt 电动机做功： W2=U2It 二、典例引领 例1.一台电动机，额定电压为100V，电阻为1 Ω.正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热损失的功率为（ ） A.500 W B.25 W C.1 000 W D.475 W 解析：电动机的热功率P=I2r=（5A）2×1Ω=25W，B正确，A、C、D错误。 答案：B。 例2.通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流为，则在时间t内产生的热量为（ ） A.4Q B.2Q C. D. 解析：根据Q＝I2Rt得，电阻变为原来的2倍，电流变为原来的，时间不变，则热量变为原来的。C正确。 答案：C。 例3.如图所示是一直流电动机工作时的电路图。电动机内阻r=0.8Ω，电路中另一电阻R=10Ω，直流电压U=160V，电压表示数UV=110V。试求： （1）通过电动机的电流； （2）输入电动机的电功率； （3）电动机输出的机械功率。 解析：（1）由电路中的电压关系可得电阻R的分压：UR=U－UV=160V－110V=50V 通过电阻R的电流： 即通过电动机的电流：IM＝IR＝5 A （2）电动机的分压：UM＝UV＝110 V 输入电动机的功率：P入＝UM IM＝550W （3）电动机的发热功率： 电动机输出的机械功率：P出＝P入－P热＝530 W 答案：（1）5A；（2）550W；（3）530W。 三、真题演练 1．（2023湖北武汉）在学校举行的劳动技术成果汇报展示活动中，小强同学展示了一辆自己组装的玩具车，它具有“原地灯光秀”“调速前进”和“定速后退”三种工作模式。通过控制开关S1、S2和滑动变阻器R1来改变灯L的亮度，实现“原地灯光秀”；通过改变直流电动机的转动方向及转速，实现“调速前进”或“定速后退”，如图所示。已知电源电压不变，标有“0.6A”灯L的电阻不变且RL=10Ω，定值电阻R2=5Ω。当玩具车工作在“原地灯光秀”模式时，电流表A的最大示数为0.4A。关于下列结论： ①电源电压为9V ②玩具车“调速前进”时，电流表A的最大示数小于0.6A ③玩具车“定速后退”时，电路消耗的总功率小于2.4W ④S闭合，S1接1，S2接2时，玩具车处于“原地灯光秀”模式 其中正确的是（ ） A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ 【答案】D 【解析】当开关S1接1、S2接1时，滑动变阻器与定值电阻R2和灯泡串联，因为是原地所以不需要接入电动机，此时通过调节滑动变阻器可以实现“原地灯光秀”模式；玩具车前进且能调速，故前进电路中应有可以控制电路中的电流的装置，即应有滑动变阻器且与电动机串联，此时S1接1、S2接2时，是“调速前进”； 玩具车后退时，以恒定速度后退，即电动机应与R2和灯泡串联，S1接2、S2接1时，是“定速后退”状态。由题意知，当玩具车工作在“原地灯光秀”模式时，当滑动变阻器不接入电路时，电流表A的最大示数为0.4A。此时电源电压为U=I（RL+R2）=0.4A×（10Ω+5Ω）=6V，当玩具车前进时电动机、灯泡RL和滑动变阻器串联，电源电压6V，RL=10Ω，当滑动变阻器不接入电路时，电路中电流最大为：，玩具车“定速后退”时，电动机应、R2和灯泡串联，由得：，故ABC错误，D正确。 故选D。 2．（2023湖南衡阳）如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为6V，闭合开关S后，当滑片Р从R的一端滑到另一端的过程中，小灯泡的I-U关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ） A.电源电压为9V B.小灯泡的额定功率为6W C.滑动变阻器的最大电阻为6Ω D.滑动变阻器阻值最大时，滑动变阻器10s内产生的热量为22.5J 【答案】BD 【解析】A.由电路图可知，当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路为灯泡的简单电路，由图像乙可知，此时小灯泡正常发光，则电源电压U=UL=6V，故A错误； B.由图像乙可知，当灯泡两端的电压为6V时，电流为1.0A，则小灯泡的额定功率：P额=U额I额=6V×1.0A=6W，故B正确； C.由电路图可知，灯泡L与R串联，当R接入电路的电阻最大时，电路中的