第14讲　电功　电功率　焦耳定律　第2课时　焦耳定律课件2025年中考物理一轮复习（甘肃专版）

第三单元　电学　磁学 第十四讲　电功　电功率　焦耳定律 第2课时　焦耳定律 教材梳理　夯实基础 考向探究　培养能力 实验突破　提升素养 考 点 焦耳定律 现象 　电流通过导体时产生热的现象叫　　 　　　　  内容 　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　　　　;即Q=　　　　  应用 纯电阻电路 　能量转化:电流做功将电能全部转化为内能的电路(W=Q) 　电功与电热的关系:Q=W=UIt=I2Rt=t=Pt 　实例:电阻器、电烙铁、电炉、电热水壶等纯电阻元件的电路 电流的热效应 正比 正比 正比 I2Rt 教材梳理　夯实基础 返回目录 2 (续表) 应用 非纯电阻电路 　能量转化:电流做功将电能转化为 内能的同时还转化为其他形式的能 的电路(W=Q+W其他) 　电功与电热的关系:W=UIt=Pt,Q=I2Rt,W>Q 　实例:电吹风机、电风扇、洗衣机等存在电动机的非纯电阻元件的电路 当电动机不转动时,为纯电阻电路;电动机转动时,为非纯电阻电路。 注意 教材梳理　夯实基础 返回目录 (2023无锡)如图14-16所示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。闭合开关S,电热丝温度升高,利用电流的 　　　　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,则可以　 　　(选填“增大”或“减小”)电热丝的阻值。  基础配练 图14-16 热 75 增大 教材梳理　夯实基础 返回目录 例 1 (2023益阳)有三个用电器,第一个是“220 V　60 W”的电风扇,第二个是“220 V　40 W”的电热毯,第三个是“220 V　45 W”的LED节能灯。它们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%,不考虑温度对其电阻的影响,则它在100 s内产生的热量为　　　　J。  考向一 纯电阻类热量的计算 电热毯 2560 考向探究　培养能力 返回目录 5 变式 (2023安徽)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14-17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。  图14-17 3600 考向探究　培养能力 返回目录 例 2 (2023新疆)如图14-18所示,电路中电源电压为3 V,闭合开关S后,电流表A的示数I=0.90 A,电流表A1的示数I1=0.60 A。求: (1)通过电阻R2的电流。 (2)电阻R1、R2的阻值。 (3)整个电路在1 min内产生的热量。 图14-18 解:(1)由图可知 ,闭合开关S后,R1与R2并联, 电流表A测干路电流,电流表A1测通过R1的电流, 由并联电路的电流规律可知,通过电阻R2的电流: I2=I-I1=0.90 A-0.60 A=0.30 A。 考向探究　培养能力 返回目录 例 2 (2023新疆)如图14-18所示,电路中电源电压为3 V,闭合开关S后,电流表A的示数I=0.90 A,电流表A1的示数I1=0.60 A。求: (2)电阻R1、R2的阻值。 图14-18 (2)由欧姆定律可知,R1的阻值: R1==5 Ω。 R2的阻值:R2==10 Ω。 考向探究　培养能力 返回目录 例 2 (2023新疆)如图14-18所示,电路中电源电压为3 V,闭合开关S后,电流表A的示数I=0.90 A,电流表A1的示数I1=0.60 A。求: (3)整个电路在1 min内产生的热量。 图14-18 (3)整个电路在1 min内产生的热量: Q=UIt=3 V×0.90 A×60 s=162 J。 考向探究　培养能力 返回目录 例 3 (2023南充)如图14-19所示为电阻R1和R2的I-U图像,下列有关说法正确的是 (　　) A.R2的阻值为10 Ω B.两电阻串联与并联的总阻值之比为9∶4　 C.将两电阻串联接入电路,通电后,R1两端电压 与R2两端电压之比为1∶2 D.将两电阻并联接入电路,通电1 min,电流通过 R1产生的热量与电流通过R2产生的热量之比为1∶2 图14-19 D 考向探究　培养能力 返回目录 例 4 (2022福建)如图14-20所示是某晾衣机的工作电路图,电源电压U=220 V,其中R是发热电阻。当开关S1闭合、S2断开时,晾衣机开启风干功能,其额定功率P1=44 W;当开关S1、S2均闭合时,晾衣机开启烘干功能,通过发热电阻R的电流I2=1 A。求: (1)使用风干功能时通过电动机的电流。 (2)使用烘干功能时发热电阻R在1 min内产生的 热量。 (3)使用烘干功能工作1 h消耗的电能。 考向二 非纯电阻类热量的计算 图14-20 考向探究　培养能力 返回目录 例 4 (2022福建)如图14-20所示是某晾衣机的工作电路图,电源电压U=220 V,其中R是发热电阻。当开关S1闭合、S2断开时,晾衣机开启风干功能,其额定功率P1=44 W;当开关S1、S2均闭合时,晾衣机开启烘干功能,通过发热电阻R的电流I2=1 A。求: (1)使用风干功能时通过电动机的电流。 图14-20 解:(1)由图可知,使用风干功能时, 电路中只有电动机工作, 由P=UI可得,此时通过电动机的电流: I1==0.2 A。 考向探究　培养能力 返回目录 例 4 (2022福建)如图14-20所示是某晾衣机的工作电路图,电源电压U=220 V,其中R是发热电阻。当开关S1闭合、S2断开时,晾衣机开启风干功能,其额定功率P1=44 W;当开关S1、S2均闭合时,晾衣机开启烘干功能,通过发热电阻R的电流I2=1 A。求: (2)使用烘干功能时发热电阻R在1 min内产生的热量。 (2)使用烘干功能时,电动机和发热电阻R并联, 发热电阻R在1 min内产生的热量: Q=Rt1=UI2t1=220 V×1 A×60 s=1.32×104 J。 图14-20 考向探究　培养能力 返回目录 例 4 (2022福建)如图14-20所示是某晾衣机的工作电路图,电源电压U=220 V,其中R是发热电阻。当开关S1闭合、S2断开时,晾衣机开启风干功能,其额定功率P1=44 W;当开关S1、S2均闭合时,晾衣机开启烘干功能,通过发热电阻R的电流I2=1 A。求: (3)使用烘干功能工作1 h消耗的电能。 图14-20 (3)使用烘干功能时,发热电阻R的功率: P2=UI2=220 V×1 A=220 W, 电路的总功率:P=P1+P2=44 W+220 W=264 W, 则使用烘干功能工作1 h消耗的电能: W=Pt2=264 W×3600 s=9.504×105 J。 考向探究　培养能力 返回目录 例 5 串联短路型 如图14-21所示是某款家用电热器的简化电路,R1、R2为阻值一定的电热丝,R1的阻值为66 Ω。将该电热器接入电压恒为220 V的电路中,电热器高温挡的功率为1100 W。求: (1)高温挡时电路中的电流。 (2)电热丝R2的阻值。 (3)低温挡的功率。 考向三 用电器多挡类相关计算 图14-21 考向探究　培养能力 返回目录 例 5 串联短路型 如图14-21所示是某款家用电热器的简化电路,R1、R2为阻值一定的电热丝,R1的阻值为66 Ω。将该电热器接入电压恒为220 V的电路中,电热器高温挡的功率为1100 W。求: (1)高温挡时电路中的电流。 图14-21 解:(1)由电路图可知,当S1和S2都闭合时,电路中仅R2 工作,电路中电阻较小,由P=可知,此时电热器处于 高温挡,当S1闭合,S2断开时,R1和R2串联,电路中电阻 较大,由P=可知,此时电热器处于低温挡。由P=UI 可知,高温挡时,电路中的电流:I高==5 A。 考向探究　培养能力 返回目录 例 5 串联短路型 如图14-21所示是某款家用电热器的简化电路,R1、R2为阻值一定的电热丝,R1的阻值为66 Ω。将该电热器接入电压恒为220 V的电路中,电热器高温挡的功率为1100 W。求: (2)电热丝R2的阻值。 图14-21 (2)电热丝R2的阻值: R2==44 Ω。 考向探究　培养能力 返回目录 例 5 串联短路型 如图14-21所示是某款家用电热器的简化电路,R1、R2为阻值一定的电热丝,R1的阻值为66 Ω。将该电热器接入电压恒为220 V的电路中,电热器高温挡的功率为1100 W。求: (3)低温挡的功率。 图14-21 (3)低温挡的功率: P低==440 W。 考向探究　培养能力 返回目录 例 6 并联断路型 (2024深圳)图14-22甲是某款鸡蛋孵化器,底部装有加热器。通电后,加热器对水加热,水向上方鸡蛋传递热量,提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙所示,R1、R2都是发热电阻,孵化器相关参数如下表所示。 额定电压 220 V 额定功率 加热挡 80 W 保温挡 22 W 图14-22 考向探究　培养能力 返回目录 (1)孵化器在保温挡正常工作时,通过R2的电流是多少? (2)R2的阻值是多少? (3)孵化器在加热挡正常工作5 min消耗多少电能?芳芳同学算出水在这段时间内吸收的热量为2.16×104 J,则孵化器对水加热的效率是多少? 额定电压 220 V 额定功率 加热挡 80 W 保温挡 22 W 图14-22 考向探究　培养能力 返回目录 例 6 并联断路型 (2024深圳)图14-22甲是某款鸡蛋孵化器,底部装有加热器。通电后,加热器对水加热,水向上方鸡蛋传递热量,提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙所示,R1、R2都是发热电阻,孵化器相关参数如下表所示。 (1)孵化器在保温挡正常工作时,通过R2的电流是多少? 额定电压 220 V 额定功率 加热挡 80 W 保温挡 22 W 图14-22 解:(1)由电路图可知,当S、S1都闭合时, R1与R2并联,此时电路的总电阻较小, 考向探究　培养能力 返回目录 由P=可知,此时孵化器处于加热挡,当S闭合,S1断开时,电路为R2的简单电路,此时电路电阻较大,由P=可知,此时孵化器处于保温挡。 由P=UI可得,通过R2的电流:I==0.1 A。 图14-22 考向探究　培养能力 返回目录 例 6 并联断路型 (2024深圳)图14-22甲是某款鸡蛋孵化器,底部装有加热器。通电后,加热器对水加热,水向上方鸡蛋传递热量,提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙所示,R1、R2都是发热电阻,孵化器相关参数如下表所示。 (2)R2的阻值是多少? 额定电压 220 V 额定功率 加热挡 80 W 保温挡 22 W 图14-22 (2)由P=可得,R2的阻值:R2==2200 Ω。 考向探究　培养能力 返回目录 例 6 并联断路型 (2024深圳)图14-22甲是某款鸡蛋孵化器,底部装有加热器。通电后,加热器对水加热,水向上方鸡蛋传递热量,提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙所示,R1、R2都是发热电阻,孵化器相关参数如下表所示。 (3)孵化器在加热挡正常工作5 min消耗多少电能?芳芳同学算出水在这段时间内吸收的热量为2.16×104 J,则孵化器对水加热的效率是多少? 额定电压 220 V 额定功率 加热挡 80 W 保温挡 22 W 图14-22 考向探究　培养能力 返回目录 (3)加热挡正常工作5 min孵化器消耗的电能: W=P加t=80 W×5×60 s=2.4×104 J; 孵化器对水加热的效率: η==0.9=90%。 图14-22 考向探究　培养能力 返回目录 例 7 单刀双掷型 (2024龙东)一款小型电火锅如图14-23甲所示,通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能;图乙是它的简化电路图,R1、R2、R3均为加热电阻(阻值保持不变)。已知R1的阻值为176 Ω,电火锅的部分参数如下表所示。 额定电压 220 V 低温挡功率   中温挡功率 440 W 高温挡功率 1100 W 图14-23 考向探究　培养能力 返回目录 (1)求R2的阻值。 (2)求电火锅在低温挡工作时的功率。 (3)某次使用时,在标准大气压下,用中温挡将1 kg水从20 ℃加热到沸腾,用时14 min,不计热量损失,求此过程该电火锅中温挡的实际功率。 [c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 额定电压 220 V 低温挡功率   中温挡功率 440 W 高温挡功率 1100 W 图14-23 考向探究　培养能力 返回目录 例 7 单刀双掷型 (2024龙东)一款小型电火锅如图14-23甲所示,通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能;图乙是它的简化电路图,R1、R2、R3均为加热电阻(阻值保持不变)。已知R1的阻值为176 Ω,电火锅的部分参数如下表所示。 (1)求R2的阻值。 额定电压 220 V 低温挡功率   中温挡功率 440 W 高温挡功率 1100 W 图14-23 解:(1)由图乙可知, 高温挡时只有R3 连入电路,由P=得, R3的阻值为R3==44 Ω。 考向探究　培养能力 返回目录 中温挡时R2和R3串联接入电路,则P中==440 W, 解得R2=66 Ω。 图14-23 考向探究　培养能力 返回目录 例 7 单刀双掷型 (2024龙东)一款小型电火锅如图14-23甲所示,通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能;图乙是它的简化电路图,R1、R2、R3均为加热电阻(阻值保持不变)。已知R1的阻值为176 Ω,电火锅的部分参数如下表所示。 (2)求电火锅在低温挡工作时的功率。 额定电压 220 V 低温挡功率   中温挡功率 440 W 高温挡功率 1100 W 图14-23 (2)低温挡时R1、R3串联, 则电火锅在低温挡工作时的 功率为 P低==220 W。 考向探究　培养能力 返回目录 例 7 单刀双掷型 (2024龙东)一款小型电火锅如图14-23甲所示,通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能;图乙是它的简化电路图,R1、R2、R3均为加热电阻(阻值保持不变)。已知R1的阻值为176 Ω,电火锅的部分参数如下表所示。 (3)某次使用时,在标准大气压下,用中温挡将1 kg水从20 ℃加热到沸腾,用时14 min,不计热量损失,求此过程该电火锅中温挡的实际功率。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 额定电压 220 V 低温挡功率   中温挡功率 440 W 高温挡功率 1100 W 图14-23 考向探究　培养能力 返回目录 (3)水吸收的热量为 Q水吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J, 不计热损失,中温挡时消耗的电能为W=Q水吸=3.36×105 J, 该电火锅中温挡的实际功率为P中实==400 W。 图14-23 考向探究　培养能力 返回目录 【实验装置】如图14-24所示。 U形管两侧液面的高度差 图14-24 【常考点梳理】 1.通过　　　 　　　　　　　　反映电流产生的热量的多少,这应用了 　　　　法。  转换 突破 探究电热的影响因素 实验突破　提升素养 返回目录 2.两容器中密封的空气(或煤油)应具有相同的　　　　和　　　　;选用空气是因为　　　 　　　　　　　　　　　　　。  3.如图甲所示,通过两电阻的电流　　　　,是为了探究电流产生的热量与 　　　　的关系,通电一段时间后,　　　(选填“左侧”或“右侧”)容器U形管中液面高度差较大。 图14-24 质量 初温 空气的比热容较小,实验现象更明显 相等 电阻 右侧 实验突破　提升素养 返回目录 4.如图乙所示,R2、R3的连接方式是　　　联,该装置是为了探究　　 和通电时间相同时,电流通过导体产生的热量跟　　　　的关系。  5.图甲中,若通电一段时间后,左侧U形管中的液面高度差仍为0,可能是因为　　　　　　　 ;如图乙所示,若通电一段时间后,两U形管中的液面高度差相等(均不为0)可能是因为　　　 　　　　。  6.当家庭电路中的导线接触不良时,有 时会产生高温,容易引发火灾,图          (选填“甲”或“乙”)的实验结论 可以用来解释这种现象。  图14-24 并 电阻 电流 左侧容器漏气 电阻丝R3断路 甲 实验突破　提升素养 返回目录 例 (2023枣庄)在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中,某兴趣小组猜想:电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关,于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究,如图14-25所示,三个装置的透明容器中各有一段电阻丝,容器中密封着等质量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。 图14-25 实验突破　提升素养 返回目录 (1)同学们猜想电流产生的热量与电阻大小有关,下列支持同学们猜想的现象是　　　。(填字母序号)  A.正常工作时“36 V　54 W”的灯泡比“12 V　6 W”的灯泡亮 B.接线板上接入的用电器越多,导线越容易发热 C.电熨斗工作时发热明显,而与之相连的导线却不怎么热 图14-25 C 实验突破　提升素养 返回目录 (2)若要探究电热与电阻的关系,应选用　　 　　组合,并将它们　　　　接到电源两端进行实验。  (3)选用乙、丙组合,串联接到电源两端进行实验,在通电时间相同的情况下,发现乙装置的U形管中液面高度变化大,由此可得到的结论是:在电阻相同、通电时间相同的情况下,　 。  图14-25 甲、乙 串联 通过导体的电流越大,产生的热量越多 实验突破　提升素养 返回目录 (4)实验中通过观察U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化,在研究许多物理问题时都会用到这种方法,下列实例采用的研究方法与此相同的是　　　　。  A.探究电流与电压、电阻的关系 B.用铁屑显示磁体周围磁场分布 C.研究光的传播时,引入“光线” D.探究平面镜成像的特点 图14-25 B 实验突破　提升素养 返回目录 $$