内容正文:
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中考衔接点11 焦耳定律
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子母题组练考点
中考新考法
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中考早知道:①以简答、选择形式,分析电热的利用与防止;②围绕“探究电流产生热量的影响 因素”实验,考查控制变量法应用、实验现象分析以及电路设计逻辑;③结合电热器、家庭电路等场景,利用焦耳定律公式计算热量。
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电流热效应的应用(2024菏泽)下列家用电器,利用电流的热效应工作的是( )
A. 电冰箱 B. 洗衣机 C. 电脑 D. 电饭煲
D
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焦耳定律实验(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。
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(1)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。
(2)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, 。
(3)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
甲、乙
串联
通过导体的电流越大,产生的热量越多
B
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焦耳定律的有关计算如图所示,电源电压不变,灯泡 L 标有“6 V 6W”字样。闭合开关 S₁, 灯泡 L 正常发光,此时灯泡L 的电阻为 Ω;再闭合开关S₂, 前后两次电流表的 示数之比为2:3,则电阻R 的阻值为 Ω,电阻R 在10 s 内产生的热量为 J。
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子题3.1(2024威海)小明家有一款多功能厨房神器,它的内部结构主要由两个电热丝和一个 电动机构成,通过旋转开关可实现常温搅拌、高温翻炒、低温慢炖、高温蒸煮(电动机可实现搅拌、翻炒功能)。参数如表所示,内部电路简图如图所示。已知R₂ 的阻值为66Ω。
请解答下列问题:
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(1)画出该机器高温翻炒功能的等效电路图,并求出R₁的阻值;
解:电由图可知,当闭合开关S, S接触点“0”和“1”时只有电动机接入电路,该机器处于
常温搅拌挡,此时功率P₁=100W,当闭合开关S,开关S₁ 接触点“1”和“2”时电动机和
电阻R₁并联,该机器处于高温翻炒挡,等效电路图如图所示:
R₁的功率 P=P₂-P₁=2300 W-100 W=2200 W
则R₁的阻值R₁===22Ω
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(2)小明早晨想利用该机器的低温慢炖功能将质量为400 g、初温为20℃的牛奶加热到 55℃,他把加热时间设置为1 min,请通过计算说明这种设置是否合理?[不计热量损失,
C 牛奶 = 2.5×10³ J/(kg·℃)]
解:当闭合开关S, 开关S₁ 接触点“3”和“4”时,电阻R₁与R₂串联,处于低温慢炖挡,
通电1 min放出的热量
Q放=t=t==60s=3.3×10⁴J
牛奶需要吸收的热量
Q吸=C牛奶m(t₂-t₁)=2.5×10³J/(kg·℃)×0.4kg×(55℃-20℃)=3.5×10⁴J >Q放,
故这种设置不合理。
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4.科技成就( 2024盐城)芯片体积小,元件密集。当芯片中有电流通过时,由于芯片元件有 ,不可避免地会产生热量,这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片的性能,通常让散热部件与芯片紧密结合,来降低芯片的温度,这是通过 的方式改变芯片内能。
电阻
热
热效应
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