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专题3　焦耳定律
焦耳定律的应用
1.（2025格尔木二模）快充技术取得巨大突破，5min就可充满4 100mA·h的手机电池，即快充充电器输出的　电功率　较大，从而提高电能传输速度；其正常工作时，通过快充充电线中的电流较大，根据　焦耳定律　，为了减小数据线上电能的损耗，其充电线比普通手机充电线要粗一些。
焦耳定律相关计算
2.（2024西宁）如图是RA和RB两个定值电阻的U－I图像，由图像可知RA∶RB＝　2∶1　；若将RA和RB串联接在6V的电源两端，电路中的电流为　0.2　A；若将RA和RB并联接在6V的电源两端，通电10s电路产生的热量为　54　J。
3.（2023青海）如图是一款家用电热水壶，有保温和加热两个挡位。当闭合S和S1时，电热水壶处于加热状态；当闭合S、断开S1时，电热水壶处于保温状态。
额定电压：220V
加热功率：880W
保温功率：110W
请你解决以下问题：
（1）该电热水壶最多可以装多少升水？
（2）R2的阻值是多少？
（3）电热水壶装满初温为32℃的水，加热至沸腾需要多长时间（结果保留整数）？[当地水的沸点约为92℃，水的比热容c＝4.2×103J/（kg·℃），加热效率η＝90％，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3]
解：（1）由图乙可知，该电热水壶最多可以装5.0L水。
（2）由图甲可知，当闭合S和S1时，电热水壶处于加热状态，此时电路中只有R2工作，故R2的阻值R2＝＝＝55Ω
（3）电热水壶中装满水时水的体积V＝5.0L＝5.0×10－3m3
由ρ＝可知，水的质量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×5.0×10－3m3＝5kg
水吸收的热量Q吸＝cm（t－t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×5kg×（92℃－32℃）＝1.26×106J
电热水壶消耗的电能W＝＝＝1.4×106J
由P＝可知，加热需要的时间t'＝＝＝1 591s
4.（2024青海）如图甲是“飞天”兴趣小组为月球科研基地工作人员设计的一款节能水暖电热毯，主要特点是A、B两区既可以单独使用，也可以同时使用，从而达到节能高效的目的。简化电路如图乙所示，电源电压U＝220V，RA、RB均为电热丝，RA＝RB＝440Ω。已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg·℃），求：
（1）单独使用A区时，若将电热毯中质量为0.5kg的水从20℃加热到50℃，用时600s。求：
①水吸收的热量Q吸；
②消耗的电能W；
③正常工作时的加热效率η（结果精确到0.1％）。
解：①水吸收的热量Q吸＝cm（t－t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×0.5kg×（50℃－20℃）＝6.3×104J
②当闭合S和S1时，A区单独工作，RA单独工作的功率PA＝＝＝110W
则消耗的电能WA＝PAt＝110W×600s＝6.6×104J
③正常工作时的加热效率η＝×100％＝×100％＝95.5％
（2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P。
解：当S、S1、S2都闭合时，A、B两区同时工作，RA、RB并联，且RA＝RB，根据P＝可知，RA、RB功率相等，则如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P＝2PA＝2×110W＝220W
探究电流产生的热量与哪些因素有关
5.（2023西宁）如图所示，甲、乙两个透明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。通电一定时间后，　甲　（选填“甲”或“乙”）容器连接的U形管液面高度差较大，由此可以得出结论：在电流和通电时间相同时，导体的　电阻　越大，产生的热量越多；当电流为0.3A时，通电10s后，甲容器中的电阻产生的热量是　9　J。
6.（2025西宁二模）如图是用来探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟电流大小关系的装置。若R1＝10Ω、R3＝5Ω，则R2的阻值应为　10　Ω。若通过电阻R2的电流为1A，通电2min后R2产生热量为　1 200　J。
1.（2025北京）下列利用电流的热效应工作的用电器是（　A　）
A.电热水壶　　B.吸尘器 C.电冰箱 D.电视机
2.（上海中考）如图是电烙铁工作的原理图。它正常工作时，两端的电压为220V。在预热状态时，通过它的电流较小；在加热状态时，通过它的电流较大，则下列选项中正确的是（　D　）
A.闭合开关S，此时小灯熄灭，处于预热状态
B.断开开关S，此时小灯发光，处于加热状态
C.闭合开关S，此时小灯发光，处于预热状态
D.闭合开关S，此时小灯熄灭，处于加热状态
3.（达州中考）如图是某品牌电热毯内部电路简化图，该电热毯具有高、低两挡加热功能，下列说法正确的是（　C　）
A.只闭合开关S1时，电路处于高温挡
B.只闭合开关S2时，电路处于低温挡
C.同时闭合开关S1、S2时，电路处于高温挡
D.同时闭合开关S1、S2时，电路处于低温挡
4.（重庆中考）小刘同学利用如图所示的电路测量电阻R的阻值。闭合开关S，将滑片P移至某一位置时，电压表示数为2V，电流表示数为0.4A。下列说法正确的是（　B　）
A.图中的甲是电压表、乙是电流表
B.将滑片P向左移时R的功率增大
C.一次实验就能精确测出R的阻值
D.电流为0.4A时，R一分钟产生的热量为0.8J
5.（2025黑龙江）如图是探究电流通过导体时产生的热量跟电阻大小的关系的实验装置，实验中通过观察　U形管中液面高度差　来比较电阻产生的热量。若通过电阻的电流是0.2A，则阻值为5Ω的电阻在1min内产生的热量为　12　J。
6.（2025安徽）图示电路中，电源电压保持不变，R1、R2均为定值电阻，其中R1＝10Ω。闭合开关S，电流表的示数为0.20A，通电10s整个电路共产生6J的热量，则电阻R2产生的热量为　2　J。
7.（盐城中考）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　电阻　，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的　热　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　热传递　的方式改变芯片的内能。
8.（2025深圳）某简易植物工厂，为了给植物提供光和热，君君、辉辉、阳阳共同设计了如图所示的电路图。小灯泡L的规格是“12V　6W”。电源电压为12V，R为加热电阻，阻值大小为6Ω，求：
（1）请帮助君君同学算出只闭合S2通过R的电流。
（2）请帮助辉辉同学算出只闭合S1灯泡L的电阻。
（3）阳阳同学闭合S1、S2后，通电10min，求R产生的热量和电路消耗的总电能。
解：（1）只闭合S2，通过R的电流IR＝＝＝2A
（2）只闭合S1，灯泡L的电阻RL＝＝＝24Ω
（3）闭合S1、S2后，通电10min，R产生的热量Q＝Rt＝（2A）2×6Ω×10×60s＝1.44×104J
通过灯泡L的电流IL＝＝＝0.5A
干路电流I＝IL＋IR＝0.5A＋2A＝2.5A
电路消耗的总电能W＝UIt＝12V×2.5A×10×60s＝1.8×104J专题3　焦耳定律
焦耳定律的应用
1.（2025格尔木二模）快充技术取得巨大突破，5min就可充满4 100mA·h的手机电池，即快充充电器输出的 较大，从而提高电能传输速度；其正常工作时，通过快充充电线中的电流较大，根据 ，为了减小数据线上电能的损耗，其充电线比普通手机充电线要粗一些。
焦耳定律相关计算
2.（2024西宁）如图是RA和RB两个定值电阻的U－I图像，由图像可知RA∶RB＝ ；若将RA和RB串联接在6V的电源两端，电路中的电流为 A；若将RA和RB并联接在6V的电源两端，通电10s电路产生的热量为 J。
3.（2023青海）如图是一款家用电热水壶，有保温和加热两个挡位。当闭合S和S1时，电热水壶处于加热状态；当闭合S、断开S1时，电热水壶处于保温状态。
额定电压：220V
加热功率：880W
保温功率：110W
请你解决以下问题：
（1）该电热水壶最多可以装多少升水？
（2）R2的阻值是多少？
（3）电热水壶装满初温为32℃的水，加热至沸腾需要多长时间（结果保留整数）？[当地水的沸点约为92℃，水的比热容c＝4.2×103J/（kg·℃），加热效率η＝90％，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3]
4.（2024青海）如图甲是“飞天”兴趣小组为月球科研基地工作人员设计的一款节能水暖电热毯，主要特点是A、B两区既可以单独使用，也可以同时使用，从而达到节能高效的目的。简化电路如图乙所示，电源电压U＝220V，RA、RB均为电热丝，RA＝RB＝440Ω。已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg·℃），求：
（1）单独使用A区时，若将电热毯中质量为0.5kg的水从20℃加热到50℃，用时600s。求：
①水吸收的热量Q吸；
②消耗的电能W；
③正常工作时的加热效率η（结果精确到0.1％）。
（2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P。
探究电流产生的热量与哪些因素有关
5.（2023西宁）如图所示，甲、乙两个透明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。通电一定时间后， （选填“甲”或“乙”）容器连接的U形管液面高度差较大，由此可以得出结论：在电流和通电时间相同时，导体的 越大，产生的热量越多；当电流为0.3A时，通电10s后，甲容器中的电阻产生的热量是 J。
6.（2025西宁二模）如图是用来探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟电流大小关系的装置。若R1＝10Ω、R3＝5Ω，则R2的阻值应为 Ω。若通过电阻R2的电流为1A，通电2min后R2产生热量为 J。
1.（2025北京）下列利用电流的热效应工作的用电器是（　 　）
A.电热水壶　　B.吸尘器 C.电冰箱 D.电视机
2.（上海中考）如图是电烙铁工作的原理图。它正常工作时，两端的电压为220V。在预热状态时，通过它的电流较小；在加热状态时，通过它的电流较大，则下列选项中正确的是（　 　）
A.闭合开关S，此时小灯熄灭，处于预热状态
B.断开开关S，此时小灯发光，处于加热状态
C.闭合开关S，此时小灯发光，处于预热状态
D.闭合开关S，此时小灯熄灭，处于加热状态
3.（达州中考）如图是某品牌电热毯内部电路简化图，该电热毯具有高、低两挡加热功能，下列说法正确的是（　 　）
A.只闭合开关S1时，电路处于高温挡
B.只闭合开关S2时，电路处于低温挡
C.同时闭合开关S1、S2时，电路处于高温挡
D.同时闭合开关S1、S2时，电路处于低温挡
4.（重庆中考）小刘同学利用如图所示的电路测量电阻R的阻值。闭合开关S，将滑片P移至某一位置时，电压表示数为2V，电流表示数为0.4A。下列说法正确的是（　 　）
A.图中的甲是电压表、乙是电流表
B.将滑片P向左移时R的功率增大
C.一次实验就能精确测出R的阻值
D.电流为0.4A时，R一分钟产生的热量为0.8J
5.（2025黑龙江）如图是探究电流通过导体时产生的热量跟电阻大小的关系的实验装置，实验中通过观察 来比较电阻产生的热量。若通过电阻的电流是0.2A，则阻值为5Ω的电阻在1min内产生的热量为 J。
6.（2025安徽）图示电路中，电源电压保持不变，R1、R2均为定值电阻，其中R1＝10Ω。闭合开关S，电流表的示数为0.20A，通电10s整个电路共产生6J的热量，则电阻R2产生的热量为 J。
7.（盐城中考）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 的方式改变芯片的内能。
8.（2025深圳）某简易植物工厂，为了给植物提供光和热，君君、辉辉、阳阳共同设计了如图所示的电路图。小灯泡L的规格是“12V　6W”。电源电压为12V，R为加热电阻，阻值大小为6Ω，求：
（1）请帮助君君同学算出只闭合S2通过R的电流。
（2）请帮助辉辉同学算出只闭合S1灯泡L的电阻。
（3）阳阳同学闭合S1、S2后，通电10min，求R产生的热量和电路消耗的总电能。

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