2021年中考物理复习之挑战压轴题（选择题）：焦耳定律（含解析）

2021年中考物理复习之挑战压轴题（选择题）：焦耳定律（5题）

一、欧姆定律的应用（共1小题）

1．（2019•西宁）如图甲所示电路。电源电压保持不变，当闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P使阻值从最大变化到最小，两个电阻的“U﹣I”关系图象如图乙所示。则下列判断正确的是（　　）

A．电源电压为8V 

B．滑动变阻器的阻值变化范围为0～10Ω 

C．滑动变阻器阻值最大时，通电10s，R1产生的热量为8J 

D．滑动变阻器滑片在中点时，电路的总功率为1.8W

二、电功率的计算（共1小题）

2．（2019•德阳）如图电路，电源电压为12V且保持不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J．则下列结果正确的是（　　）

A．电路中的最大电流为1A 

B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J 

C．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8：1 

D．R1先后两次消耗的电功率之比为16：9

三、焦耳定律（共3小题）

3．（2020•五华区二模）为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量都相等，下列有关此探究活动的各种表述，错误的是（　　）

A．在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的，使用了转换法 

B．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关 

C．比较相同通电时间内a，c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关 

D．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多

4．（2019•马尾区模拟）如图所示，利用R1＝5Ω、R2＝10Ω两段镍铬合金丝“探究电流产生的热量跟哪些因素有关”，两个透明的容器中密闭了等量的空气。对此实验，下列说法正确的是（　　）

A．实验是通过观察U形管两侧液面高度差来判断电流产生热量的多少 

B．容器和U形管必须密封性好，装有带色水的U形管是连通器 

C．若R1、R2两段镍铬合金丝的长度相同，则R1的横截面积比R2小 

D．本实验可得结论：在通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多

5．（2019•鹿城区一模）如图装置，在两只相同烧瓶内装满等量煤油，瓶塞上各插入一根粗细相同的玻璃管，瓶内装入电阻丝R甲和R乙，R甲大于R乙，闭合开关，经过一段时间t1后，甲、乙玻璃管液面上升高度记为h甲、h乙；然后断开开关，当两根玻璃管液面回到原来高度后，向右移动滑片，再闭合开关，则甲玻璃管液面上升高度h甲时所需时间记为t2则下列说法正确的是（　　）

A．h甲＞h乙；t1＜t2 B．h甲＜h乙；t1＜t2 

C．h甲＞h乙；t1＞t2 D．h甲＜h乙；t1＞t2

2021年中考物理复习之挑战压轴题（选择题）：焦耳定律（5题）

参考答案与试题解析

一、欧姆定律的应用（共1小题）

1．（2019•西宁）如图甲所示电路。电源电压保持不变，当闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P使阻值从最大变化到最小，两个电阻的“U﹣I”关系图象如图乙所示。则下列判断正确的是（　　）

A．电源电压为8V 

B．滑动变阻器的阻值变化范围为0～10Ω 

C．滑动变阻器阻值最大时，通电10s，R1产生的热量为8J 

D．滑动变阻器滑片在中点时，电路的总功率为1.8W

【考点】欧姆定律的应用；电功率的计算；焦耳定律的计算公式及其应用．菁优网版权所有

【专题】计算题；电路和欧姆定律；电能和电功率．

【答案】D

【分析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压，V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。

（1）根据电压变化的范围进行判断即定值电阻两端电压不会等于零，据此判断两个电阻的“U﹣I”关系图象，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，根据图象读出电路中的最小电流和两电阻两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电源的电压，根据欧姆定律求出R1的阻值和滑动变阻器的最大阻值，利用Q＝I2Rt求出通电10s内R1产生的热量；

（2）变阻器滑片在中点时，根据电阻的串联和P＝UI＝求出电路消耗的总功率。

【解答】解：由电路图可知，R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压，V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。

（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，R1两端的电压最大，R2两端的电压为0，

由图象可知，斜向下的直线为滑动变阻器R2的U﹣I关系图象，斜向上的直线为电阻R1的U﹣I图象，

当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，

由U﹣I图象可知，电路中的最小电流I＝0.2A，R1两端的电压U1＝2V，R2两端的电压U2＝4V，

因串联电路中总电压等于各分电压之和，

所以，电源电压：

U＝U1+U2＝2V+4V＝6V，故A错误；

由I＝可得，定值电阻R1的阻值：

R1＝＝＝10Ω，

则通电10s，R1产生的热量：

Q1＝I2R1t＝（0.2A）2×10Ω×10s＝4J，故C错误；

滑动变阻器的最大阻值：

R2＝＝＝20Ω，

即滑动变阻器R2的阻值变化范围为0～20Ω，故B错误；

（2）因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

所以，变阻器滑片在中点时，电路消耗的总功率：

P＝＝＝1.8W，故D正确。

故选：D。

【点评】本题考查串联电路电流和电压的规律以及滑动变阻器的使用，关键是欧姆定律的应用，要明白电路各个用电器的连接情况，还要会看“U﹣I”关系图象。在电学中，有些题目的信息是通过图象给出的，所以要会读电路图中的信息和U﹣I图象中的信息。

二、电功率的计算（共1小题）

2．（2019•德阳）如图电路，电源电压为12V且保持不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J．则下列结果正确的是（　　）

A．电路中的最大电流为1A 

B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J 

C．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8：1 

D．R1先后两次消耗的电功率之比为16：9

【考点】欧姆定律的应用；电功与电能的计算；电功率的计算；焦耳定律的计算公式及其应用．菁优网版权所有

【专题】定量思想；电能和电功率；应用能力．

【答案】D

【分析】根据电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压；根据串联电路分压规律可知滑片从中点到b端时，电压表示数将增大，因此电压表示数增大了2V，然后根据串联电路电压规律以及Q＝t即可求出R1的阻值；

（1）当滑片在a点时，电路中的电流最大，根据欧姆定律即可求出电路中的最大电流；

（2）先根据欧姆定律求出滑片在中点时电路中的电流，然后根据W＝UIt求出10s内滑动变阻器R消耗的电能；

（3）根据P＝UI即可求出R先后两次消耗的电功率之比；

（4）根据P＝UI即可求出R1先后两次消耗的电功率之比

【解答】解：根据电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压；

滑片从中点到b端时，变阻器接入电路的阻值增大，由串联分压的规律可知，电压表示数（变阻器的电压）将增大，电压表示数增大了2V，即滑片在b点时电压表的示数为4V+2V＝6V；

在10s内定值电阻R1产生的热量为36J，由Q＝t可得R1的阻值：

R1＝t＝×10s＝10Ω；

A、当滑片在a点时，变阻器接入电路的阻值为0，电路中的电流最大，

则电路中的最大电流：I最大＝＝＝1.2A，故A错误；

B、串联电路中各处的电流相等，滑片在中点时，电路中的电流：I＝＝＝0.8A，

10s内滑动变阻器R消耗的电能：W滑＝U滑It＝4V×0.8A×10s＝32J，故B错误；

C、当滑片在b点时，变阻器接入的阻值最大，电路中的电流最小，电路中的最小电流：I最小＝＝＝0.6A，

由P＝UI可得，滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比：＝＝，故C错误；

D、由P＝UI可得，R1先后两次消耗的电功率之比：＝＝，故D正确。

故选：D。

【点评】本题考查了串联电路的特点、欧姆定律以及电功、功率计算公式的应用，要注意电表最小示数的判断。

三、焦耳定律（共3小题）

3．（2020•五华区二模）为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量都相等，下列有关此探究活动的各种表述，错误的是（　　）

A．在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的，使用了转换法 

B．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关 

C．比较相同通电时间内a，c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关 

D．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多

【考点】焦耳定律．菁优网版权所有

【专题】应用题；探究型实验综合题．

【答案】D

【分析】（1）由焦耳定律可知，瓶中电阻丝发热后放出热量，使瓶内液体温度升高，根据温度计示数变化的大小体现出来；转换法在物理学中有很多应用，主要用来演示一些不易直接观察的物理量的变化；

（2）由甲图可知，两电阻串联，则可知电路中电流一定相等，由焦耳定律可知两瓶中产生的热量应与电阻有关，故可探究电流产生的热量与电阻的关系；

（3）在电阻和通电时间相同的条件下，观察两只温度计示数变化情况，可以探究电流产生的热量与电流的关系；

（4）根据串并联电路的电压特点，分析两电阻在串联和并联时通过的电流大小，再根据焦耳定律判断产生热量的多少。

【解答】解：A、当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而使温度计示数上升，因此可根据温度计示数的大小可知温度升高的多少，是使用了转换法；故A正确；

B、甲中两电阻串联，则两电阻中的电流相等，则可知热量应由电阻有关，根据温度计示数的变化判断吸收热量的多少，则可知热量与电阻大小的关系，故B正确；

C、甲乙两图中，通过电阻R1的电流不同，比较相同通电时间内a，c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关；故C正确；

D、在电源电压和通电时间相同的条件下：

由串并联电路的电压关系可知，串联使用时各电阻两端电压小于电源电压，并联使用时各电阻两端电压等于电源电压，由Q＝I2Rt，I＝得，Q＝，可知各电阻并联时产生的热量多；

乙中，两电阻并联时，由Q＝可知，电压相等，R1＜R2，电阻R1产生的热量多，故c装置产生的热量最多；故D错误；

故选：D。

【点评】本题探究热量与电流及电阻的关系，要求能正确分析电路，掌握串并联电路的特点，并灵活应用焦耳定律分析解答。

4．（2019•马尾区模拟）如图所示，利用R1＝5Ω、R2＝10Ω两段镍铬合金丝“探究电流产生的热量跟哪些因素有关”，两个透明的容器中密闭了等量的空气。对此实验，下列说法正确的是（　　）

A．实验是通过观察U形管两侧液面高度差来判断电流产生热量的多少 

B．容器和U形管必须密封性好，装有带色水的U形管是连通器 

C．若R1、R2两段镍铬合金丝的长度相同，则R1的横截面积比R2小 

D．本实验可得结论：在通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多

【考点】焦耳定律．菁优网版权所有

【专题】控制变量法；转换法；电流和电路；电压和电阻；电能和电功率；压强、液体的压强．

【答案】A

【分析】A、电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的空气加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法；

B、上端开口底部连通的容器是连通器；

C、导体的电阻决定于导体的长度、材料、横截面积，在长度和材料相同时，横截面积越小电阻越大；

D、根据转换法结合串联电路电流的规律分析。

【解答】解：

A、该实验中通电电阻丝给等质量的空气加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，所以是通过观察U形管两侧液面高度差来判断电流产生热量的多少的，故A正确；

B、上端开口、底部连通的容器是连通器，而容器和U形管必须密封性好，所以装有带色水的U形管不是连通器，故B错误；

C、因R1＜R2，R1、R2两段镍铬合金丝的长度相同、材料相同，则R1的横截面积比R2大，故C错误；

D、根据串联电路电流的规律，通过两电阻丝的电流，通电时间也相等，且R1＜R2，由图知右管中液面高度差大，根据转换法，R2电阻丝产生的热量多，所以可得结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，故D错误。

故选：A。

【点评】本题“探究电流产生的热量跟哪些因素有关”，考查转换法和控制变量法的运用及串联电路的规律及焦耳定律的运用和连通器的定义、影响电阻大小的因素，综合性强。

5．（2019•鹿城区一模）如图装置，在两只相同烧瓶内装满等量煤油，瓶塞上各插入一根粗细相同的玻璃管，瓶内装入电阻丝R甲和R乙，R甲大于R乙，闭合开关，经过一段时间t1后，甲、乙玻璃管液面上升高度记为h甲、h乙；然后断开开关，当两根玻璃管液面回到原来高度后，向右移动滑片，再闭合开关，则甲玻璃管液面上升高度h甲时所需时间记为t2则下列说法正确的是（　　）

A．h甲＞h乙；t1＜t2 B．h甲＜h乙；t1＜t2 

C．h甲＞h乙；t1＞t2 D．h甲＜h乙；t1＞t2

【考点】焦耳定律．菁优网版权所有

【专题】定性思想；电与热、生活用电；应用能力．

【答案】A

【分析】由焦耳定律可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关。

实验时因为甲瓶中电阻丝的电阻大于乙瓶中电阻丝的电阻，电流通过甲瓶中电阻丝产生的热量多，使甲瓶中的煤油温度上升的高。

【解答】解：由题知，两电阻丝的阻值R甲＞R乙；

图中两电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，因为R甲＞R乙，所以根据Q＝I2Rt可知，电流通过甲瓶中电阻丝产生的热量多，使甲瓶中的煤油温度上升的高，则甲玻璃管液面上升高度h甲大于乙玻璃管液面上升高度h乙；

向右移动滑片，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电流减小，在电阻相同（对R甲来说）、产生的热量相同时（液面上升相同的高度h甲），电流越小，根据焦耳定律可知，所用的时间越长，即t2大于t1，故A正确，BCD错误。

故选：A。

【点评】焦耳定律Q＝I2Rt，即当通过导体的电流一定，通电时间一定时，导体产生的热量与导体的电阻有关，电阻越大，产生的热量越多。所以是利用控制变量法来设计、分析实验，从而得出实验结论。

考点卡片

1．欧姆定律的应用

【知识点的认识】

（1）相关基础知识链接：

①电流规律：

串联：I＝I1＝I2．串联电路电流处处相等。

并联：I＝I1+I2．并联电路干路电流等于各支路电流之和。

②电压规律：

串联：U＝U1+U2．串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。

并联：U＝U1＝U2．并联电路各支路两端电压相等，等于总电压。

③电阻规律：

串联：R＝R1+R2．串联电路总电阻等于分电阻之和。

并联：＝+．并联电路总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和。

④比例规律：

串联：＝．串联电路中电压与电阻成正比。

并联：I1R1＝I2R2．并联电路中电流与电阻成反比。

⑤欧姆定律：

I＝．导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。

【解题方法点拨】

（一）比例问题

解决这类问题一要掌握规则，二要弄清是哪两部分相比。

①串联电路电流处处相等，即电流之比为：I1：I2＝1：1；根据I＝可知电压与电阻成正比，＝。

②并联电路各支路电压相等，即电压之比为U1：U2＝1：1；根据U＝IR可知电流与电阻成反比，I1R1＝I2R2。

例一：R1＝3Ω，R2＝5Ω，如图甲，由于是串联电路，所以电流之比I1：I2＝1：1；电压之比等于电阻之比，所以电压之比U1：U2＝3：5；如果电路变式成乙图，则两电压表示数比为U1：U2＝（3+5）：5＝8：5。

例二：R1＝3Ω，R2＝5Ω，如图甲，由于是并联电路，所以电压之比U1：U2＝1：1；电流之比等于电阻之反比，所以电流之比I1：I2＝5：3；如果电路变成乙图，则两电流表示数之比为I1：I2＝5：（3+5）＝5：8。

（二）电表示数变化问题

（1）解决这类问题最重要的是弄清电路是串联还是并联，不同的连接方式有不同的判断规则。

①串联电路：

电流与电阻的变化相反，即电阻变大时电流变小，电阻变小时电流变大；按电阻的正比例来分配电压。

例如如图：当滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电阻变大，所以电流变小；电阻R1尽管大小没变，但它占总电阻的比例变小了，所以R1两端电压变小，R2占总电阻的比例增大了，所以R2两端电压变大。

②并联电路：

各支路的电压都与电源电压相等，所以电压是不变的；阻值变化的支路电流随之变化，阻值不变的支路电流也不变。

例如如图：当滑片向右滑动时，尽管R2的阻值在变，但它两端的电压总等于电源电压，所以R2两端电压不变，R1两端电压当然也不变；R2所在支路电阻变大，所以电流变小，R1所在支路电阻不变，所以电流也不变，干路电流等于各支路电流之和，所以干路电流变小。

③电压表与电流表示数的比值：

根据导出式R＝可知，电压表与电流表示数的比值代表了某个电阻的大小，只要电阻不变化，两表比值是不变的。

例如如图甲，电压表与电流表的比值代表了电阻R1的阻值，所以当滑片移动时，两表示数的比值不变；如图乙，电压表与电流表的比值代表了电阻R2的阻值，所以两表示数的比值在变大。

（但需要注意的是，当滑片移动时，R2两端电压的变化量与R1两端电压的变化量相等，所以电压表的变化量与电流表的变化量之比代表了电阻R1的阻值，是不变的。）

（2）解决这类电表示数变化的问题时，常在第一步判断串并联时出错。请注意下面的电路，例如图甲是串联电路，图乙是并联电路。

（滑片向右滑时，图甲：A变小，V变大；图乙A1变小，A2变小，V不变。）

（3）滑动变阻器连入电路的是哪一部分，没有判断清楚，也是解决电表示数变化问题常出现的错误。图甲滑动变阻器接入电路的是全部，图乙接入电路的是左半部分。注意滑片移动时对电流的影响有何不同。

（滑片向右滑动时，甲：A不变，V1不变，V2变大；乙：A变小，V1变小，V2变大）

综上所述，解决电表示数变化的问题要按照下面的程序进行：

①判断电路是串联还是并联；

②分析滑动变阻器接入的是哪一部分；

③找准各个表所测量的对象是哪里；

④按照串并联各自的规则来判断电流、电压的变化。

【命题方向】

欧姆定律的综合应用是电学部分的核心，也是最基础的内容，这一节知识是难点也是中考必考点。常结合日常生活生产中遇到的电路问题考查欧姆定律的应用，计算题多与后面的电功率计算结合在一起，作为中考的压轴题出现。训练时应足够重视。

例1：在图甲所示的电路中，当滑片P由b移到a的过程中，电压表示数U及滑动变阻器接入电路的电阻R2的变化情况如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．电阻R1的阻值为20Ω

B．滑片P移到b端时，R2两端的电压为6V

C．滑片P移到a端时，R1消耗的功率为0.2W

D．当滑片P移到中点时，通过R1的电流为0.3A

分析：（1）当滑片P移到b端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为0，电路为R1的简单电路，电压表的示数为电源的电压，根据图象读出电源的电压；

（2）滑片P移到a端时，R1与滑动变阻器的最大阻值串联，根据图象读出电压表的示数和滑动变阻器的最大阻值，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律和电路中的电流特点得出等式即可求出R1的阻值，根据P＝求出滑片P移到a端时R1消耗的功率；

（3）根据图象得出滑片P移到中点时电压表的示数，根据欧姆定律求出通过R1的电流。

解：（1）当滑片P移到b端时，电路为R1的简单电路，电压表的示数为电源的电压，此时滑动变阻器接入电路中的电阻为0，两端的电压为0，故B不正确；

由图象可知，电压表的示数为6V即电源的电压U＝6V；

（2）滑片P移到a端时，R1与滑动变阻器的最大阻值串联，

由图象可知，滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω，电压表的示数U1＝2V，

∵串联电路中总电压等于各分电压之和，

∴滑片P移到a端时，滑动变阻器两端的电压：

U2＝U﹣U1＝6V﹣2V＝4V，

∵串联电路中各处的电流相等，

∴＝，即＝，

解得：R1＝10Ω，故A不正确；

R1消耗的功率：

P1＝＝＝0.4W，故C不正确；

（3）由图象可知，当滑片P移到中点即R2′＝10Ω时，U1′＝3V，

通过R1的电流：

I1＝＝＝0.3A，故D正确。

故选D。

点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是根据图象读出滑片接入电路中不同电阻时对应电压表的示数。

例2：如图所示的电路，电源电压为12V，R1＝R3＝4Ω，R2＝6Ω，求：

（1）当S1、S2都断开时，电流表和电压表的示数各是多少？

（2）当S1、S2都闭合时，电流表和电压表的示数各是多少？

分析：（1）当S1、S2都断开时，R2与R3串联，电压表测R3两端的电压，电流表测电路中的电流，根据电阻的串联特点和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出R3两端的电压；

（2）当S1、S2都闭合时，R1与R2并联，电压表被短路，电流表测干路电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出各支路的电流，利用并联电路的电流特点求出干路电流。

解：（1）当S1、S2都断开时，R2与R3串联，电压表测R3两端的电压，电流表测电路中的电流，

∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

∴根据欧姆定律可得，电流表的示数：

I＝＝＝1.2A，

电压表的示数：

U3＝IR3＝1.2A×4Ω＝4.8V；

（2）当S1、S2都闭合时，R1与R2并联，电压表被短路即示数为0，电流表测干路电流，

∵并联电路中各支路两端的电压相等，

∴通过两电阻的电流分别为：

I1＝＝＝3A，I2＝＝＝2A，

∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和，

∴电流表的示数：

I′＝I1+I2＝3A+2A＝5A。

答：（1）当S1、S2都断开时，电流表的示数为1.2A，电压表的示数为4.8V；

（2）当S1、S2都闭合时，电流表的示数为5A，电压表的示数为0V

点评：本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律的应用，关键是开关闭合、断开时电路串并联的辨别和电表所测电路元件的判断。

2．电功与电能的计算

【知识点的认识】

电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。

计算公式：W＝UIt＝UQ＝Pt（适用于所有电路）

对于纯电阻电路可推导出：W＝I2Rt＝

①串联电路中常用公式：W＝I2Rt。

②并联电路中常用公式：W＝W1：W2＝R2：R1

③无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功，常用公式W＝W1+W2+…Wn

【解题方法点拨】

（1）当U、I、t均已知时，利用W＝UIt来计算电功较为方便。

（2）在串联电路中，通过各用电器的电流强度相等，且串联电路各用电器通电时间相等，经常用W＝I2Rt来取W1：W2比值，并进一步进行其他运算。

（3）在并联电路中，各用电器两端电压相等，且各用电器通电时间相等，使用W＝Pt来进行比较计算较为方便。

【命题方向】

电功的计算是电学部分综合性最强的试题，大多作为拉开分数差距的压轴题。主要考察用电器的实际功率和额定功率的计算、利用电能表测用电器的实际功率和实际电压等。

例：在图中，导体A、B是由同种材料做成的，A和B等长，但A比B的横截面积大，当S闭合后，在相同时间内，下列叙述正确的是（　　）

A．电流通过A、B所做的功是WA＞WB

B．电流通过A、B所做的功是WA＜WB

C．电流通过A、B所做的功是WA＝WB

D．无法比较电流通过A、B时做功的大小

分析：先根据影响电阻大小的因素判断电阻的大小，已知A、B串联；再利用公式W＝I2Rt比较电流做功的大小。

解：导体A、B是由同种材料做成的，A和B等长，但A比B的横截面积大，说明B的电阻大于A的电阻；

串联时电流相等，根据公式W＝I2Rt可知，在相同时间内，电阻越大，电流做的功越多；所以电流通过A、B所做的功是WA＜WB。

故选B。

点评：本题考查电流做功大小的比较，关键是电流做功公式的应用，重点记住影响电阻大小的因素是导体的材料、长度、横截面积和温度；还要记住串联电路电流的规律。

3．电功率的计算

【知识点的认识】

（1）定义式：P＝UI．即电功率等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积，该公式是电功率的普适公式，适用于所有的用电器。

P表示电功率，单位是W；U表示某段电路两端的电压，单位是V；I表示通过这段电路的电流，单位是A

（2）导出式：P＝I2R，P＝．这两个公式只适用于纯电阻电路，即能将电能全部转化为内能的用电器，如电炉子、电饭煲就属于纯电阻电路。

【解题方法点拨】

（1）分析比较用电器的电功率：

首先考虑公式P＝UI分析，如果不好使，可以考虑：

①对于串联电路，因为电流到处相等，用P＝I2R较为利便；

串联电路中电功率与电压、电阻的关系：串联电路：＝＝（电功率之比等于它们所对应的电压、电阻之比）

②对于并联电路，因为各并联电路两端电压相等，用P＝较为利便。并联电路中电功率与电流、电阻的关系：＝＝（电功率之比等于它们所对应的电流之比、等于它们所对应电阻的反比）

（2）计算用电器的电功率：计算每个用电器的电功率，无论串联、并联电路，都可以用P＝I2R计算，也都可以用P＝计算。选用哪个公式就看题目已知的是哪些量。

【命题方向】

第一类常考题：电功率计算公式的简单运用

标有“6V3W”的小灯泡，通过它的电流与电压的关系如图所示。若把它与一只阻值为8Ω的电阻并联接在电压为4V的电路中，则整个电路消耗的功率为（　　）

A．3W   B．3.3W   C．3.6W   D．5W

分析：从图象上可以看出当电源电压为4V时，通过灯泡的电流为I1＝0.4A，根据公式I＝可求通过电阻的电流，进一步求出总电流，根据公式P＝UI可求整个电路消耗的功率。

解：通过电阻的电流I2＝＝＝0.5A，电路总电流I＝I1+I2＝0.4A+0.5A＝0.9A，

则整个电路消耗的功率为P＝UI＝4V×0.9A＝3.6W。

故选C。

点评：本题考查并联电流和电功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，重点是并联电路电流的规律，还要学会从题目所给信息中找到有用的数据。

第二类常考题：变形公式的综合应用

如图所示，R1＝20欧，R2＝40欧，电源电压保持不变。

（1）当S1、S2都闭合时，电流表A1的示数是0.6安，小灯泡L恰好正常发光，求电源电压和小灯泡的额定电压；

（2）当S1、S2都断开时，电流表A2的示数是0.2安，求小灯泡的实际功率；

（3）小灯泡的额定功率是多少？

分析：（1）当当S1、S2都闭合时，R1和灯泡L并联，R2被短路。电流表A1的测R1的电流。由电流表A1的示数是0.6安，R1＝20欧可算出电源电压。小灯泡L恰好正常发光，电源电压和小灯泡的额定电压相等。

（2）当S1、S2都断开时，R2与L串联，R1被断路。由R2＝40欧，电流表A2的示数是0.2安，可算出R2的电压，由电源电压减去R2的电压，可算出灯泡实际电压，由电压和电流可由公式P＝UI算出灯泡功率。由R＝可算出灯泡电阻。

（3）小灯泡的额定电压已算出，再由电阻通过P＝算出额定功率。

解：（1）当S1、S2都闭合时，R1与L并联，R2被短路

U＝U额＝U1＝I1•R1＝0.6A×20Ω＝12V

（2）当S1、S2都断开时，R2与L串联，R1被断路

IL＝I2＝0.2A

UL＝U﹣U2＝U﹣I2•R2＝12V﹣0.2A×40Ω＝4V

RL＝＝＝20Ω

P实＝U实•IL＝4V×0.2A＝0.8W

（3）P额＝＝＝7.2W

答：（1）电源电压12V，小灯泡的额定电压12V；

（2）小灯泡的实际功率0.8W；

（3）小灯泡的额定功率7.2W。

点评：本题综合性较强，考查的内容较多。会辨别串、并联，会用欧姆定律计算，会用电功率公式计算，知道串、并联电路的电压规律，电流规律。需要注意的是：P＝I2R和P＝这两个公式在电功率计算题里要经常用到。

4．焦耳定律

【知识点的认识】

（1）内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律．

（2）公式：Q＝I2Rt，公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Ω），通过的时间t的单位要用秒（s）这样，热量Q的单位就是焦耳（J）．

（3）变形公式：Q＝t，Q＝UIt．

【解题方法点拨】

（1）在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即W＝Q；在非纯电阻电路中，电能大部分转化为其他能，已小部分转化为热能，电功大于电热，W＝Q+W其他．

（2）探究电热与哪些因素有关：

①怎样用转换法体现电热：用温度计升高的度数；用细管内液柱升高的高度；用气球膨胀的大小．

②怎样用控制变量法研究与电阻的关系：串联时控制电流和通电时间一定，并联时控制电压与通电时间一定．

【命题方向】

本知识点主要考查焦耳定律的应用，考察的形式主要是选择题、填空题．

第一类常考题：

如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值．比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是（　　）

A．U甲＝U乙，Q甲＝Q乙 B．U甲＜U乙，Q甲＞Q乙 C．U甲＜U乙，Q甲＜Q乙 D．U甲＞U乙，Q甲＜Q乙

分析：两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，

由U＝IR判断它们间的电压关系，由Q＝I2Rt判断它们产生的热量关系．

解：由于两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，

由题意知：R甲＜R乙，由U＝IR知：U甲＜U乙；由Q＝I2Rt知：Q甲＜Q乙；

故选C．

点评：本题考查了串联电路的特点，欧姆定律，焦耳定律，熟练掌握基础知识是正确解题的关键．

第二类常考题：

关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是（　　）

A．根据Q＝I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多

B．根据Q＝t可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少

C．根据Q＝UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关

D．根据Q＝I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多

分析：焦耳定律的定义式是Q＝I2Rt，导出式有Q＝t和Q＝UIt，如果不是纯电阻电路，只能用定义式来算，如果是纯电阻电路，关键是看控制什么因素一定，决定用哪个公式来计算，如电流一定时用Q＝I2Rt，电压一定时用Q＝t

解：A、没有说明控制电流一定，故缺少条件，结论不一定正确；

B、没有说明控制电压一定，故缺少条件，结论不一定正确；

C、此公式是导出式，只能说明电热在数值上等于电流、电压、时间的乘积，与电阻是否有关要看定义式，故结论不正确；

D、电流、时间一定时，电热与电阻成正比，故结论正确．

故选D．

判断电热的多少，一要判断是否纯电阻电路，决定导出式是否可用，如果非纯电阻，只能用Q＝I2Rt，如果是纯电阻，Q＝I2Rt和Q＝t都适用；二要找出U不变还是I不变，如果U不变，用Q＝t，如果I不变，用Q＝I2Rt．

5．焦耳定律的计算公式及其应用

【知识点的认识】

（1）公式：Q＝I2Rt．

      Q表示电热，单位是焦耳J；

      I表示电流，单位是安培A；

      R表示电阻，单位是欧姆Ω；

      t表示时间，单位是秒s．

（2）推导式：Q＝t和Q＝UIt．（仅适用于纯电阻电路）

（3）电热与电能的关系：纯电阻电路时Q＝W；非纯电阻电路时Q＜W．

【解题方法点拨】

（1）电热与电功的关系：

（2）公式Q＝I2Rt是电流产生热效应的公式，与W＝UIt不能通用．W＝UIt是电流做功的计算公式，如果电流做功时，只有热效应，则两公式是等效的；如果电流做功时，同时有其他能量转化，像电动机工作时，电能既转化为热能，也转化为动能，则Q＝I2Rt只是转化为电热的部分，W＝UIt则是总的电功．只有对纯电阻电路才有W＝Q，对非纯电阻电路Q＜W．

【命题方向】

第一类常考题：焦耳定律的简单运用

李同学自制了一个简易“电热驱蚊器”，它的发热元件是一个阻值为1.0×104Ω的电阻，将这个电热驱蚊器接在电源的两端，当电源两端电压为220V时，100s内产生的热量为　484　J．

分析：电热驱蚊器为纯电阻的电热器，可以利用焦耳定律Q＝I2Rt＝t求电热驱蚊器100s内产生的热量．

解：Q＝I2Rt＝t＝×100s＝484J．

故答案为：484．

点评：本题考查了焦耳定律的应用，焦耳定律Q＝I2Rt适用于任何用电器求电流产生的热量，Q＝t只适用于纯电阻用电器（电热器）求电流产生的热量．

第二类常考题：综合应用题

熔丝在电路中起保护作用，电流过大时，能自动切断电路．下表是一段熔丝的数据

（1）请计算当电路中电流达20A时，在0.5s内该熔丝温度将升高多少度？（设电阻的变化和散热不计）

（2）铜的熔点为1083℃，试说明为什么不能用铜丝代替熔丝．

分析：（1）电流通过导体时，由于电流的热效应，导体要发热；根据焦耳定律，产生的热量可以用Q＝I2Rt来计算；再根据热量计算公式Q＝cm△t的变形公式△t＝，计算熔丝升高的温度．

（2）保险丝是由电阻大、熔点低的材料制作的，当电路中电流过大时，保险丝由于温度过高熔断，从而起到保护电路的作用．

解：（1）①根据焦耳定律，熔丝产生的热量是：

Q＝I2Rt＝（20A）2×0.2Ω×0.5s＝40J

②根据热量公式Q＝cm△t变形得

答：当电路中电流达20A时，在0.5s内该熔丝温度将升高28℃．

（2）保险丝的作用是当电路中的电流过大时，能自动切断电路，它是利用了电流的热效应来工作的，故要用电阻率大、熔点低的合金制成．保险丝千万不能用铜丝代替，因为电流过大时，铜丝的熔点高，不易熔断，起不到保护电路的作用．

答：因为电流过大时，铜丝的熔点高，不易熔断，起不到保护电路的作用，所以不能用铜丝代替熔丝．

点评：（1）熔丝的质量的计算是容易出错的地方，要把它看成圆柱体，用m＝ρV＝ρSL计算，注意长度L和面积S的单位；

（2）考查了熔丝的作用和制作材料的特点，现在的家庭使用空气开关来代替熔丝，使用更方便．2021/3/29 16:32:48；用户：ZY李老师；邮箱：17863525058；学号：37