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RJ
物 理
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第2课时 焦耳定律及其应用
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第4节 焦耳定律
第2课时 焦耳定律及其应用
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(1)电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成 ,跟导体的电阻成 ,跟通电时间成 。这个规律叫做焦耳定律。无论是纯电阻还是非纯电阻,都能用焦耳定律计算它产生的电热。
(2)如果热量用Q表示,电流用I表示,电阻用R表示,时间用t表示,则焦耳定律为Q= 。
(3)推导公式:Q= = 。仅适用于纯电阻电路。
正比
正比
正比
I2Rt
t
UIt
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知识点1 焦耳定律
1.一段导体的电阻是10 Ω,通过的电流是0.2 A,通电10 s电阻产生的热量是 J。
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2.某导体的电阻是100 Ω,当其两端的电压为100 V时,1 min产生的热量是 J。
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3.定值电阻R标有“6 V 0.3 A”字样,该电阻正常工作时,通电2 min产生的热量是 J。
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4.一款电热水壶的铭牌标有“220 V 1 000 W”字样,该电热水壶正常工作0.2 h消耗的电能是 kW·h,产生的热量是 J。
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知识点2 电热的利用和防止
5.下列现象或装置中:①电动机外壳上装散热片;②电视机后罩有许多小孔;③长期不用的电视机,隔段时间通电一次用来袪潮;④电暖手宝;⑤电脑机箱里装有小风扇。其中利用电流热效应的是 ,防止电热带来危害的是 。(均填序号)
①②⑤
③④
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关S,电热丝温度升高,利用电流的热效应实现高温封口,3 s内产生的热量为 J,若使用时总把塑料袋烫坏,可以 (选填“增大”或“减小”)电热丝的阻值。
增大
6.[2023·无锡中考]如图是超市常用的塑料袋封口夹的电路原理图,电源电压为5 V,电热丝R的阻值为1 Ω。闭合开
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7.[2024·安徽中考]如图所示,电源两端电压为6 V,电阻R2=20 Ω,闭合开关S,电压表示数为4 V,则通电100 s整个电路产生的热量为 J。
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8.[2024·遂宁中考]在如图甲所示的电路中,闭合开关S1,再闭合开关S2,电流表 的示数变大,此时两电流表指针都指在刻度盘的中央,均如图乙所示,则在相同时间内两电阻产生的热量之比Q1∶Q2= 。
4∶1
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9.[2023·安徽中考]在某汽车尾部的挡风玻璃上,有一种电加热除雾装置,它由5条阻值均为12 Ω的电阻丝并联而成,简化结构如图所示。该装置与12 V的汽车电池接通工作1 min,产生的总热量为 J。
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10.有两根电热丝,甲标有“15 V 1.0 A”字样,乙标有“10 V 0.5 A”字样。在确保电路安全的前提下,若将它们串联起来,通电1 min,甲、乙两根电热丝产生的总热量最多为 J;若将它们并联起来,通电1 min,甲、乙两根电热丝产生的总热量最多为 J。
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11.[2023·益阳中考]有三个用电器,一个是“220 V 60 W”的电风扇,一个是“220 V 40 W”的电热毯,另一个是“220 V 45 W”的LED节能灯,都正常工作相同的时间,产生热量最多的用电器是 ,若该用电器工作时的实际电压只有额定电压的80%,则它在100 s内产生的热量为 J。(不考虑温度对其电阻的影响)
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电热毯
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时,电流表的示数为0.2 A,则此时通电1 min滑动变阻器R上产生的热量为 J。
12.如图所示,小灯泡L标有“6 V 3 W”字样,忽略温度对灯丝电阻的影响。闭合开关S,当滑片P位于最左端时,小灯泡L恰好正常发光;当滑片P位于最右端
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[2024·六安裕安区模拟]如图甲所示,电源电压恒定不变,图乙是滑动变阻器R2滑片从一端移到另一端过程中电压表和电流表示数变化
图像,当滑片位于中点时,
通电1 min定值电阻R1产生的
热量为 J。
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13.甲、乙电热丝串联接在电压为U的电源上,相同时间内电流通过两电热丝所产生的热量之比为2∶3;若将它们并联接在电压为U的电源上,相同时间内电流通过两电热丝所产生的热量之比为( )
A.2∶3 B.3∶2
C.4∶9 D.9∶4
B
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14.如图所示的电路中电源电压恒为3 V。闭合开关S后,电阻R1的电功率为3 W,电阻R2的电功率为4.5 W。求:
(1)通过电阻R1的电流;
(2)电阻R2的阻值;
(3)整个电路在10 s内产生的热量。
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解:(1)通过电阻R1的电流I1==1 A
(2)R2==2 Ω
(3)电路中总功率P=P1+P2=3 W+4.5 W=7.5 W
因电路为纯电阻电路,则整个电路在10 s内产生的热量Q=W=Pt=7.5 W×10 s=75 J
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15.“等效替代”是分析物理问题时经常用到的一种方法。已知R1=10 Ω,R2=20 Ω,R3=30 Ω,电源及电流表内阻忽略不计。如图甲中,R1和R2串联后,可以用总电阻R来替代R1和R2。类比图甲的方法,若将图乙中a、c接入图丙电路的A、B端点,
闭合开关后,通电10 s电路
中产生的热量为 J。
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