焦耳定律的应用与分析 专题辅导 不分版本.doc

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1、焦耳定律的应用与分析江苏傅金菊焦耳定律是初中物理电学中的重点内容，熟练地运用焦耳定律及相关电学知识解题，对于学习和提高电学知识的综合运用能力有着极其重要的作用。现就其学习与应用解析如下：一.应用焦耳定律公式Q=l2Rt定性分析与定量计算电流通过金属导体时放出的热量图1例1.如图1所示，由同种金属制成的两质量相等的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1=5R2，另用两根相同的火柴棒分别与它们相接触，则两火柴棒被点燃的次序是：（）A.同时点燃B.R1上火柴棒先点燃C.R2上火柴棒先点燃D.无法确定解析：因为R1、R2串联，所以电路中流经R1、R2的电流相等，根据焦耳定律公式Q=I2Rt，当I、t相

2、等时，Q与R成正比，而R1=5R2，故有Q1=5Q2。根据物体吸热与温度关系：Q=cm△t，当c、m一定时，△t与Q成正比，所以R1升高的温度大于R2升高的温度，由此可知，与R1接触的火柴棒先点燃，所以本题应选B。例2.如图2所示电路，电源电压不变，灯L的额定电压为6V（设灯泡工作时灯丝电阻不变），滑动变阻器的最大阻值为20。当开关S闭合，调节滑动变阻器滑片P处于中点位置时，灯L刚好正常发光；当滑片滑到最大阻值位置时，测量灯两端电压为4V。求：当变阻器连入电路的阻值为最大时，电流通过它3分钟所产生的热量。解析：滑动变阻器滑片P处于中点位置时：U=U灯+UR=6V+10×（1）滑动变阻器滑片P

3、处于变阻器最大值时：（2）由（1）（2）得：6V+10×=4V+20×所以R灯=10，U=12VI===0.4AQ=I2Rt=（0.4A）2×20×3×60s=576J二.应用焦耳定律变换式Q=定性分析与定量计算电流通过金属导体时放出的热量。例3.如图3所示，由同种金属制成的两质量相等的电阻丝R1、R2，并联在电路中，且R1=5R2，另用两根相同的火柴棒分别与它们相接触，则两火柴棒被点燃的次序是：（）A.同时点燃B.R1上火柴棒先点燃C.R2上火柴棒先点燃D.无法确定解析：因为R1、R2，并联，所以加在R1、R2两端的电压U相等。根据焦耳定律变换式Q=，在通电时间相等的情况下，Q与R成反比，

4、因R1=5R2，所以有Q1=。根据物体吸热与温度关系：Q=cm△t，当c、m一定时，△t与Q成正比，所以R1升高的温度小于R2升高的温度，由此可知，与R2接触的火柴棒先点燃，所以本题应选C。例4.一个电炉工作时，在7s内产生的热量为Q，如果要使电炉产生2Q的热量，分析下列说法中正确的是：（）A.把外加电压增大为原来的两倍B.把电炉丝的电阻增大为原来的两倍C.把电炉丝的电阻减小为原来的D.把外加电压、电炉丝电阻及通电时间都增大为原来的2倍解析：对于A，假定电阻、通电时间均不变，外加电压增大为原来的2倍，根据Q=得=，所以Q2=4Q，可见将产生4Q的热量，不合题意；对于B，假定电压、通电时间均不

5、变，而电阻增大为原来的2倍，根据Q=得=，所以Q2=，可见将产生的热量，不合题意；对于C，依据B中的分析有，所以Q2=2Q，可见将产生2Q的热量，符合题意；对于D，根据，电压、电阻、时间同时增大为原来的2倍，故Q2=4Q，可见将产生4Q的热量，不合题意；所以本题应选C。三.根据电功W=UIt与焦耳定律Q=I2Rt，计算电功与电流产生的热量，正确区分两公式的不同适用范围。例5.某电动机的线圈电阻为5Ω，在220V照明电路中正常工作时，电流为4A，试求：（1）该电动机工作1分钟电流做了多少功？（2）该电动机在1分钟内放出的热量是多少？解析：（1）W=UIt=220V×4A×60s=52800J（

6、2）Q=I2Rt=（4A）2×5Ω×60s=4800J说明：从本题中可以看出，电流流过电动机1分钟内电流所做的功不等于电流1分钟内放出的热量，这是因为电流1分钟内所做的功W，一部分转化为热量Q，另一部分转化为机械能，其数量为W-Q=52800J-4800J=48000J，因此在应用焦耳定律时应注意其公式的适用范围。四.应用焦耳定律解释一些常见的电热现象。例6.电炉工作时，电炉丝热得发红，而供电的电线却不怎么热，为什么？答：这是因为电线和电炉丝串联接在电路中，通过的电流相等，而电线的电阻比电炉丝的电阻小得多，根据焦耳定律公式Q=I2Rt可知，电线上产生的热量也比电炉丝上产生的热量小得多，所以电

7、炉丝热得发红，而电线却不怎么热。小结：应用焦耳定律时，需要注意以下几点：（1）应用焦耳定律时，只有当电流流过某段金属导体时，这时电流做的功才全部转化为热量，而当电流流过电动机、电解槽等用电器时，电流做的功只有一部分转化为热量。因此，电功W=UIt总是大于产生的热量Q，其差值W-Q将转变成其它性质的能。（2）焦耳定律公式除Q=I2Rt外，还有变换式Q=。在串联电路中，由于通过所有导体的电流强度都相等，因而，用焦