第24课时　焦耳定律 2025年中考物理一轮复习（广东）

第一部分　教材复习篇 第十单元　电功率　生活用电 第24课时　焦耳定律 中考总复习 · 物理 1 热 内 电流的平方 电阻 正 I2Rt 中考总复习 · 物理 Q＝I2Rt U形管内液面高度差 转换 电阻 电流 电流 不 电阻 4∶8∶1 密闭容器内气体 仍能 不能 中考总复习 · 物理 中考总复习 · 物理 1. （物理学与日常生活）如图是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些 因素有关的实验装置。两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外 部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，通电后，观察两个U形管中液面 高度的变化。实验现象表明（　B　） B A. 在电阻相同、通过电阻的电流相同的情况下，电流通过 一个电阻的时间越长，这个电阻产生的热量越多 B. 在电阻、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流 越大，这个电阻产生的热量越多 C. 在通过电阻的电流和时间都相同的情况下，电阻越大， 这个电阻产生的热量越多 D. 在通过电阻的电流和时间都相同的情况下，电阻越小， 这个电阻产生的热量越多 中考总复习 · 物理 2. （物理学与日常生活）（1）电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发 红，而导线却几乎不发热，是因为电炉丝的 　电阻　比导线大得多，根据焦 耳定律可知，在 　电流和通电时间　相同时，电炉丝热得发红，而与电炉丝 相连的导线却不怎么发热。 （2）如图所示，白炽灯、电饭锅、电熨斗都是利用电流的 　热　效应来工 作的。 电阻　 电流和通电时间　 热　 中考总复习 · 物理 　 串、并联电路中高低温挡的计算 1.如图，开关都闭合时，R1与R2 　并 ，R总小，由P↑＝知，P最大， 是 　高温　挡；当开关 S0断开时，只有电阻 　R2　工作，此时是 　低温　挡。 第1题图 并 联　 高温　 R2　 低温　 中考总复习 · 物理 2. 如图，开关S1闭合、S2断开时，R1与R2 　串联　，R总＝ 　 R1＋R2　 （大），由P↓＝知，P最小，是 　低温　挡；当开关都闭合时，只有电 阻 　R2　工作，此时是 　高温　挡。 第2题图 串联　 R1＋R2　 低温　 R2　 高温　 方法点拨：（1）当两个电阻一起工作是串联时，则是低温挡；当两个电阻 一起工作是并联时，则是高温挡。口诀：串低并高。 （2）高低温挡常考公式：P＝，I＝，R＝，W＝Pt。 中考总复习 · 物理 3. （物理学与日常生活）（2023·深圳市南山区校级三模）袁伯伯购买了如 图甲所示的智能电热中药壶（具有“加热”和“保温”两种工作状态），它 的内部简化电路如图乙所示，其中只有R1为加热管（只有加热管放出的热量 能被水吸收），R2为限流电阻。已知该壶的额定电压为220 V，加热时的额定 功率为1 210 W，保温时加热管R1的额定功率为160 W。求： 中考总复习 · 物理 （1）加热状态工作时，电路中的电流； 解：（1）电热中药壶加热时，R2被短路，额定功率为1 210 W，由P＝UI可 知，电热中药壶加热状态工作时，通过加热管R1的电流为：I加＝＝ ＝5.5 A； 中考总复习 · 物理 （2）正常工作时，保温状态电路的总功率； 解：（2）根据欧姆定律的计算公式可得，R1的电阻为： R1＝＝＝40 Ω， 由P＝I2R可知，保温时电路的电流为： I保＝＝＝2 A， 保温状态电路的总功率P＝I保U＝2 A×220 V＝440 W； 中考总复习 · 物理 （3）某傍晚用电高峰期，实际电压为200 V，他只让家中电热中药壶通电工 作，使其处于“加热”状态6 min，电热中药壶产生的热量。 解：（3）当实际电压为200 V时，实际功率为P实＝＝1 000 W， 只让家中电热中药壶通电工作，使其处于“加热”状态6 min产生的热量为： Q＝W＝P实t＝1 000 W×6×60 s＝3.6×105 J。 方法点拨：两电阻一起工作串联时，由“串低并高”可知对应低温挡。求 电阻的思路：R1＝。 中考总复习 · 物理 4. （物理与日常生活）（2022·惠州市博罗县模拟）如图甲是某品牌电压力 锅，图乙所示是它的简化电路图，R1、R2是定值电阻。电压力锅的加热功率 为700 W，保压功率为200 W。S、S1都闭合时是一种状态，只闭合S时是另一 种状态。家庭电路的电压是220 V。[水的比热容c＝4.2×103 J/（kg·℃）， 水的密度为1.0×103 kg/m3] 中考总复习 · 物理 （1）求R1、R2的阻值。 解：（1）由图乙可知，S、S1都闭合时，R1、R2并联，只闭合S时，电路为R1 的简单电路，则R1的电阻：R1＝＝＝242 Ω，则R2的电功率： P2＝P加热－P保压＝700 W－200 W＝500 W，R2的电阻：R2＝＝＝ 96.8 Ω； 中考总复习 · 物理 （2）当锅内气压达到202 kPa，锅内水的沸点为115 ℃时，电压力锅切 换到保压状态。锅内2 L初温为20 ℃的水加热到保压状态时，吸收的热 量是多少？ 解：（2）锅内水的体积：V＝2 L＝2 dm3＝2×10－3m3， 水的质量：m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×2×10－3m3＝2 kg， 锅内水的沸点为115 ℃，则水吸收的热量： Q吸＝cm（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×2 kg×（115 ℃－20 ℃）＝ 7.98×105 J； 中考总复习 · 物理 （3）若加热的效率为95％，计算将上述水加热到115 ℃需要的时间是多 少分钟？ 解：（3）由η＝可得，电压力锅消耗的电能： W＝＝＝8.4×105 J， t'＝＝＝1 200 s＝20 min。 方法点拨：（1）两电阻一起工作并联时，由“串低并高”可知对应高温挡。 （2）求电阻的思路：①R1＝；②R2＝。 （3）“效率”解题思路：W＝Pt，Q吸＝cmΔt。 中考总复习 · 物理 一　探究电流产生热量与哪些因素有关问题 第1题图 1.（物理学与日常生活）（2023·中山市纪中集团三模）如图是焦耳定律的实验装置，实验中用U形管内液面的 　 　⁠反映导体产生热量的多少。通电后，通过R1的电流为0.2 A，100 s内R2产生的热量为 　 　J。若将R3拆下，R1换成10 Ω的电阻，此装置还能探究电流产生的热量与 　 　⁠的关系。 5 电阻 高度差 中考总复习 · 物理 二 利用焦耳定律进行简单计算 2. （2024·汕头市龙湖区校级一模）如图所示为电阻R1和R2的I－U图像，其 中R1的阻值为 　10　Ω。将两电阻串联接在6 V的电源两端，R1两端的电压与 R2两端的电压之比为 　2∶1　；通电1 min，R2产生的热量为 　48　J。 10　 2∶1　 48　 第2题图 中考总复习 · 物理 三 高低温挡计算 3. （物理学与日常生活）（2023·揭阳市二模）如图为一款养生壶的电路简 图。该壶有“加热”和“保温”两挡，电源电压为220 V，电阻丝R1、R2的阻 值分别为44 Ω、356 Ω。养生壶在“加热”挡工作时，电功率为 　1 . W；现将壶内1 kg的养生茶从20 ℃加热至75 ℃，加热过程中若不计热 量损失，所需时间为 　210　s；养生茶的内能增加是通过 　热传递　的方式 实现的。[已知c水＝4.2×103 J/（kg·℃）] 1 100　 210　 热传递　 中考总复习 · 物理 1. （物理学与日常生活）（2020·广东中考）如图所示为“探究电流通过导 体产生的热量跟 　电阻　的关系”的实验装置。实验中用U形管内液面高度 差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 　转换　（选填 “控制变量”或“转换”）法。通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热 量比右侧的 　少　（选填“多”或“少”）。 电阻　 转换　 少　 第1题图　　　　　 中考总复习 · 物理 2. （物理学与日常生活）（2021·广东中考）如图是探究电流通过导体产生 的热量与 　电流　关系的实验装置。实验中用U形管内液面的 　高度差　反 映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器 　甲　（选填“甲”或 “乙”）内电阻丝产生的热量较多。 第2题图 电流　 高度差　 甲　 中考总复习 · 物理 3. （科技前沿）（2023·广东中考）如图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画 时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。加热电路 简化后如图乙所示，电源电压恒为6 V，R1和R2为发热电阻丝。只闭合S1时低 温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4∶3， R1＝4 Ω，忽略电阻丝阻值随温度的变化。求： （1）通过R1的电流； 解：（1）电源电压恒为6 V，R1＝4 Ω， 则通过R1的电流为：I1＝＝＝1.5 A； 中考总复习 · 物理 （2）低温挡的功率； 解：（2）只闭合S1时低温挡工作，此时 电路为只有R1的简单电路，则低温挡的 功率为：P低＝＝＝9 W； 3. （科技前沿）（2023·广东中考）如图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画 时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。加热电路 简化后如图乙所示，电源电压恒为6 V，R1和R2为发热电阻丝。只闭合S1时低 温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4∶3， R1＝4 Ω，忽略电阻丝阻值随温度的变化。求： 中考总复习 · 物理 （3）R2的电阻值。 解：（3）高温挡和低温挡的功率比为4∶3，则高温挡功率为： P高＝P低＝×9 W＝12 W， S1、S2都闭合时为高温挡，此时R1、R2并联，因R1前后电压不变，电阻不 变，所以功率不变，故R2的功率为：P2＝P高－P低＝12 W－9 W＝3 W， 则R2的电阻值为：R2＝＝＝12 Ω。 中考总复习 · 物理 4. （物理与日常生活）（2022·广东中考）某电热取暖器的简化电路如图所 示，R1、R2为发热电阻。取暖器工作时，通过开关S1和S2实现低温、高温的 挡位控制。已知高温挡功率为1 320 W，R1＝55 Ω。求： （1）取暖器工作时通过R1的电流； 解：（1）当闭合S1、S2时，R1、R2并联，所以U＝U1＝U2＝220 V， 取暖器工作时通过R1的电流：I1＝＝＝4 A。 中考总复习 · 物理 （2）取暖器处于低温挡时，工作1 min产生的热量； 解：（2）当只闭合S1时，只有R1工作，当闭合S1、S2时，R1、R2并联，根据 并联电路的电阻特点可知，并联的总电阻小于任一分电阻，电压是一定的， 根据P＝可知，当只闭合S1时，只有R1工作，电路中的电阻最大，电功率最 小，电热取暖器处于低温挡，取暖器处于低温挡时，工作1 min产生的热量： Q＝I2R1t＝（4 A）2×55 Ω×1×60 s＝5.28×104 J。 中考总复习 · 物理 （3）R2的阻值。 解：（3）低温挡的额定功率：P低＝＝＝880 W， 当闭合S1、S2时，R1、R2并联，电路中的电阻最小，电功率最大，电热取暖 器处于高温挡； R2的电功率：P2＝P高－P低＝1 320 W－880 W＝440 W； 由P＝UI可知，通过电阻R2的电流：I2＝＝＝2 A； R2的阻值：R2＝＝＝110 Ω。 中考总复习 · 物理 （物理学与日常生活）（2024·深圳市福田区期中）阅读材料，回答问题。 深圳“空中的士” 　　 2024年2月，被称为“空中的士”的eVTOL航空器从深圳到珠海仅仅用 时20 min，标志着全球跨海电动航空器的首次飞行成功。 　　某型eVTOL飞行器的相关参数如表。相对于传统的民航飞机，eVTOL 飞行器可以实现垂直起降，其典型任务包括起飞、巡航、悬停、降落。 　　eVTOL飞行器以锂离子电池组为能源，锂离子电池充放电原理如图甲。 功率密度是指电池组输出的功率与整个电池组质量的比值，一般使用最大功 率密度（W/kg）描述电池输出功率的能力。 中考总复习 · 物理 飞行相关参数 部件名称 参数 数值 基数参数 飞机质量/kg 2 300 机翼面积/m2 13.3 翼展/m 12 电池组 单块电池容量/Ah 3.6 单块电池恒压/V 3 单块电池质量/kg 0.04 中考总复习 · 物理 飞行相关参数 电池组 电池总数目 50 000 电机 电机电阻/Ω 0.03 （1）在水平匀速巡航阶段，空气对eVTOL飞行器的作用力 　等于　（选填 “大于”“等于”或“小于”）飞行器的重力。民航飞机在该阶段获得升力 的原理是 　流体压强与流速的关系　（选填“流体压强与流速的关系”或 “相互作用力”）。 等于　 流体压强与流速的关系　 中考总复习 · 物理 （2）单块锂离子电池充满电储存的电能为 　1.08×10－2　kW·h。在锂离子 电池放电工作时，将 　化学　能转化为电能， 　LixC6 　（选填“Li1－ xCoO2”或“LixC6”）是负极材料。 1.08×10－2　 化学　 LixC6 　 （3）电池组电压和电流在不同飞行时间下的具体数值如图丙、丁所示，飞 机在起飞后第480 s到510 s都处于悬停阶段，悬停时输出功率近似不变。飞行 器悬停阶段，电路中总电阻随时间不断 　变小　（选填“增大”或“减 小”），悬停阶段功率密度为 　615 　W/kg。 变小　 615 　 中考总复习 · 物理 （4）飞行器垂直起飞用时84 s，此阶段平均功率密度是悬停阶段功率密度的 1.2倍。请问该飞行器垂起阶段消耗的电能，能使 　147　个这样的电热水壶 （如图乙）把水烧开，已知电热水壶均装满初温是20 ℃的水，环境在一个标 准大气压下[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）]。 147　 中考总复习 · 物理 $$