2024年中考物理复习辅导系列《焦耳定律专项总结》

焦耳定律专项总结 一、实验解读 （1）甲图中，电流接通后，液柱高度不发生变化，接下来的操作： 断开电路，拆下装置，重新连接，再进行实验 。 （2）甲装置中液面上升的原因是 电流对导体做功，导致导体温度升高，将热量传给空气，空气内能增大，温度升高膨胀，体积变大，液柱升高 。 （3）甲图通过 比较液柱升高的高低 来比较产生热量的多少。 （4）甲装置接通电流后，是通过 比较液柱升高的高低 反应电流做功多少。 （5）甲图可以用来探究： 电流通过导体产生热量的多少与导体电阻的关系 。 （6）乙图可以用来探究： 电流通过导体产生热量的多少与通过导体电流的关系 。 （7）乙图 能 （“能”或“不能”）探究导体产生的热量与时间的关系。原因是： 可以通过观察不同时间内，单独左侧或右侧液柱升高的多少进行比较 。 （8）通过乙图可以得出结论：在通电时间和导体电阻相同时， 通过导体的电流越大 ，电阻产生的热量越多。 （9）甲图总电阻为 15 Ω，乙图总电阻为 7.5 Ω。丙图中，右侧部分的总电阻为 3.3 Ω。 5Ω+10Ω=15Ω；5Ω+2.5Ω=7.5Ω； （10）①甲图中左右两侧容器内产生的热量之比Q左∶Q右= 1∶2 ； ②乙图中左右两侧容器内产生的热量之比Q左∶Q右= 4∶1 ； ③丙图中左右两侧容器内产生的热量之比Q左∶Q右= 9∶4 。 （11）①将乙图右侧上方电阻放入容器内，可以用来探究 电流通过导体产生的热量与导体电阻 的关系。此时左右两侧容器内产生的热量之比Q左∶Q右= 2∶1 。 R左=5Ω，R右=2.5Ω，Q左∶Q右=I2R左t∶I2R右t=2∶1 ②将丙图右侧上方电阻放入容器内，可以用来探究 电流通过导体产生的热量与电阻 的关系。此时左右两侧容器内产生的热量之比Q左∶Q右= 3∶2 。 R左=5Ω，，Q左∶Q右=I2R左t∶I2R右t= R左∶R右=3∶2 （12）甲、乙两图都可以探究电阻产生的热量与 通电时间 的关系。 （13）甲装置中，若给该装置提供30V的电源电压，则通电5min右侧盒内电阻产生的热量为 1.2×104 J。 （易错：） Q=I2Rt=（2A）2×10Ω×5×60s=1.2×104J （14）小胜认为丙装置不能进行实验探究，因为R3≠R2，没有遵循控制变量法。小胜的说法是 错误 的（选填“正确”或“错误”）。不修改电路连接，小胜把R3与R2一起封入容器中，通过一段时间后， 左 （选填“左”或“右”）侧容器中U型管中液面的高度差较大。 二、典例引领 例1.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 ②④⑤⑦ 。 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10Ω 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 ⑤图乙中，右边透明容器中电阻丝阻值5Ω，则通电相同时间后，Q左∶Q右=9∶4 ⑥连接好装置，开始试验之前，左右液面高度不一致，说明装置气密性不好 ⑦连接好装置，通电后，液面高度不变化，可能是因为装置漏气 解析：①不是液体热胀冷缩，而是气体热胀冷缩； ②正确； ③错误，因为Q=I2Rt，I不同，⇒R相同，⇒R=5Ω； ④正确，I相同，R不同； ⑤I左∶I右=3∶2 ⇒Q左∶Q右=9∶4 ⑥接好装置，开始试验之前，左右液面高度不一致，说明装置气密性不好，错误； ⑦正确。 例2.如图一种即开即可以用热水的电热水龙头，乙图是它的电路原理图。旋转电热水龙头的手柄可带动切换开关在1、2、3之间接通对应的电路，从而实现热水、温水、冷水之间的切换。电热水龙头的部分参数如丙图所示。 （1）开关处于位置1时，放出的水温最高，试求电热丝R1的阻值。 （2）当开关处于位置1，进水口的水温接近25℃；当温度达到55℃时，超温保护器就切断了电路。试估算水龙头每分钟可以放出多少千克的热水? 解析：如图所示，开关处于位置1时，放出的水温度最高，说明R2对应的是“热水”档的电阻； 当开关处于位置2时，电路为R1的简单电路，电热水龙头处于“温水”档，此时的额定功率为1000W；当开关处于位置3时，电路为断路。 （1）R1接入时，对应是温水，P1=1000W 由得： （2）超温保护器切断电路，说明热水温度接近55℃，此时开关处于位置1，R2接入，出热水，电热水龙头的功率为2520W， 1min消耗电能：W=P2t=2520W×60s=1.512×105J 由得，水吸收的热量：Q吸=ηW=90%×1.512×1