《焦耳定律的適用條件》-1215

——焦耳定律的適用條件一、要點(diǎn)解析純電阻電路電路總功：W=UItW=Q=UIt=I2Rt=電阻產(chǎn)生熱量：Q=I2Rt非純電阻電路電路總功：W=UItW≠Q(mào)W=Q+W2電阻產(chǎn)生熱量：Q=I2Rt電動(dòng)機(jī)做功：W2=U2It二、典例引領(lǐng)例1.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，額定電壓為100V，電阻為1Ω.正常工作時(shí)，通過(guò)的電流為5A，則電動(dòng)機(jī)因發(fā)熱損失的功率為（）A.500WB.25WC.1000WD.475W解析：電動(dòng)機(jī)的熱功率P=I2r=（5A）2×1Ω=25W，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。答案：B。例2.通過(guò)電阻R的電流為I時(shí)，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，若電阻為2R，電流為，則在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為（）A.4QB.2QC.D.解析：根據(jù)Q＝I2Rt得，電阻變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，電流變?yōu)樵瓉?lái)的，時(shí)間不變，則熱量變?yōu)樵瓉?lái)的。C正確。答案：C。例3.如圖所示是一直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖。電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r=0.8Ω，電路中另一電阻R=10Ω，直流電壓U=160V，電壓表示數(shù)UV=110V。試求：（1）通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流；（2）輸入電動(dòng)機(jī)的電功率；（3）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率。解析：（1）由電路中的電壓關(guān)系可得電阻R的分壓：UR=U－UV=160V－110V=50V通過(guò)電阻R的電流：即通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流：IM＝IR＝5A（2）電動(dòng)機(jī)的分壓：UM＝UV＝110V輸入電動(dòng)機(jī)的功率：P入＝UMIM＝550W（3）電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率：電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率：P出＝P入－P熱＝530W答案：（1）5A；（2）550W；（3）530W。三、真題演練1．（2023湖北武漢）在學(xué)校舉行的勞動(dòng)技術(shù)成果匯報(bào)展示活動(dòng)中，小強(qiáng)同學(xué)展示了一輛自己組裝的玩具車，它具有“原地?zé)艄庑恪薄罢{(diào)速前進(jìn)”和“定速后退”三種工作模式。通過(guò)控制開(kāi)關(guān)S1、S2和滑動(dòng)變阻器R1來(lái)改變燈L的亮度，實(shí)現(xiàn)“原地?zé)艄庑恪?；通過(guò)改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)“調(diào)速前進(jìn)”或“定速后退”，如圖所示。已知電源電壓不變，標(biāo)有“0.6A”燈L的電阻不變且RL=10Ω，定值電阻R2=5Ω。當(dāng)玩具車工作在“原地?zé)艄庑恪蹦Ｊ綍r(shí)，電流表A的最大示數(shù)為0.4A。關(guān)于下列結(jié)論：①電源電壓為9V②玩具車“調(diào)速前進(jìn)”時(shí)，電流表A的最大示數(shù)小于0.6A③玩具車“定速后退”時(shí)，電路消耗的總功率小于2.4W④S閉合，S1接1，S2接2時(shí)，玩具車處于“原地?zé)艄庑恪蹦Ｊ狡渲姓_的是（）A.①③B.②④C.①④D.②③【答案】D【解析】當(dāng)開(kāi)關(guān)S1接1、S2接1時(shí)，滑動(dòng)變阻器與定值電阻R2和燈泡串聯(lián)，因?yàn)槭窃厮圆恍枰尤腚妱?dòng)機(jī)，此時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器可以實(shí)現(xiàn)“原地?zé)艄庑恪蹦Ｊ?；玩具車前進(jìn)且能調(diào)速，故前進(jìn)電路中應(yīng)有可以控制電路中的電流的裝置，即應(yīng)有滑動(dòng)變阻器且與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，此時(shí)S1接1、S2接2時(shí)，是“調(diào)速前進(jìn)”；玩具車后退時(shí)，以恒定速度后退，即電動(dòng)機(jī)應(yīng)與R2和燈泡串聯(lián)，S1接2、S2接1時(shí)，是“定速后退”狀態(tài)。由題意知，當(dāng)玩具車工作在“原地?zé)艄庑恪蹦Ｊ綍r(shí)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器不接入電路時(shí)，電流表A的最大示數(shù)為0.4A。此時(shí)電源電壓為U=I（RL+R2）=0.4A×（10Ω+5Ω）=6V，當(dāng)玩具車前進(jìn)時(shí)電動(dòng)機(jī)、燈泡RL和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電源電壓6V，RL=10Ω，當(dāng)滑動(dòng)變阻器不接入電路時(shí)，電路中電流最大為：，玩具車“定速后退”時(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)、R2和燈泡串聯(lián)，由得：，故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。2．（2023湖南衡陽(yáng)）如圖甲所示，電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓為6V，閉合開(kāi)關(guān)S后，當(dāng)滑片Р從R的一端滑到另一端的過(guò)程中，小燈泡的IU關(guān)系圖像如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（）A.電源電壓為9VB.小燈泡的額定功率為6WC.滑動(dòng)變阻器的最大電阻為6ΩD.滑動(dòng)變阻器阻值最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為22.5J【答案】BD【解析】A.由電路圖可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0時(shí)，電路為燈泡的簡(jiǎn)單電路，由圖像乙可知，此時(shí)小燈泡正常發(fā)光，則電源電壓U=UL=6V，故A錯(cuò)誤；B.由圖像乙可知，當(dāng)燈泡兩端的電壓為6V時(shí)，電流為1.0A，則小燈泡的額定功率：P額=U額I額=6V×1.0A=6W，故B正確；C.由電路圖可知，燈泡L與R串聯(lián)，當(dāng)R接入電路的電阻最大時(shí)，電路中的電流最小，由圖像乙可知，電路中電流最小為Imin=0.5A，此時(shí)燈泡的電壓為UL′=1.5V，此時(shí)華變阻器的電壓：U滑=U－UL′=6V－1.5V=4.5V，滑動(dòng)變阻器的最大電阻：，故C錯(cuò)誤；D.滑動(dòng)變阻器阻值最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q=Imin2Rmaxt=（0.5A）2×9Ω×10s=22.5J，故D正確。故選BD。3．（2023江蘇蘇州）如圖甲，R1阻值為20Ω，圖乙為小燈泡L的U~I圖像。閉合開(kāi)關(guān)S、S1，斷開(kāi)S2，電流表示數(shù)為0.4A，再閉合開(kāi)關(guān)S2，電流表示數(shù)變?yōu)?.6A。求：（1）電源電壓；（2）R2的阻值；（3）若只閉合S，1min內(nèi)電阻R1產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮浚?）8V；（2）40Ω；（3）108J【解析】（1）閉合開(kāi)關(guān)S、S1，只有R1接入電路，則電源電壓：U=U1I1=0.4A×20Ω=8V（2）再閉合開(kāi)關(guān)S2，R1與R2并聯(lián)，則通過(guò)R2的電流：I2=I－I1=0.6A－0.4A=0.2AR2的阻值：（3）若只閉合S，R1與L串聯(lián)，由于電源電壓為8V，利用圖乙分析可知，通過(guò)R1的電流為0.3A，則1min內(nèi)電阻R1產(chǎn)生的熱量：Q1=I′2R1t=（0.3A）2×20Ω×60s=108J4.（2023四川涼山）某電吹風(fēng)的簡(jiǎn)化電路圖如圖所示，R1、R2是電熱絲，M是電動(dòng)機(jī)，開(kāi)關(guān)S閉合，S1、S2斷開(kāi)時(shí)吹冷風(fēng)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為0.5A；S、S1閉合，S2斷開(kāi)時(shí)吹溫風(fēng)，R1的阻值為110Ω；S、S1、S2均閉合時(shí)吹熱風(fēng)，電吹風(fēng)的總功率為1100W。求：（1）吹冷風(fēng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率；（2）吹溫風(fēng)時(shí)電路中的總電流；（3）R2的阻值?！敬鸢浮浚?）110W；（2）2.5A；（3）88Ω【解析】解：（1）由電路圖可知，開(kāi)關(guān)S閉合、S1、S2斷開(kāi)時(shí)，只有電動(dòng)機(jī)M接入電路，此時(shí)吹冷風(fēng)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為I=0.5A，故由P=UI可得，吹冷風(fēng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率為：P=UI=220V×0.5A=110W（2）當(dāng)S、S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)M與R1并聯(lián)，此時(shí)吹溫風(fēng)，由歐姆定律可得，此時(shí)流過(guò)電阻R1的電流