中考复习专题：焦耳定律

2020年中考物理复习之挑战压轴题（解答题）：焦耳定律（5题）一、解答题（共5小题）1．（2019•越秀区校级二模）2018年10月，华为发布新一代旗舰机20mate pro，如图甲。

多项黑科技吸引了全球科技圈的注意。

其中一个亮点就是“华为超级快充技术”，部分具体参数参见如表。

型号Mate20 pro屏幕尺寸 6.39 英寸电池容量57600 焦耳(4200毫安时）超级快充功率40 瓦特IP防水68（1）利用超级快充技术，不考虑充电时的电能损耗，需要把这款电池从电量为0%充到100%，需要的时间是多少。

（2）小伟在购买手机后，发现充电时间大概需要80分钟，所以觉得充电过程功率应该不是保持全程40W．因此他决定利用usb充电电流电压显示计（如图乙）来实时测量充电过程中充电器输出的电流和电压，并绘制图象如下。

请你帮助小伟求出第3分钟的充电功率及前20 分钟充电消耗的电能。

（3）若充电的数据线的阻值为0.5 ，请求出这个第20分钟至40分钟这个过程中数据线产生的热量。

（4）小伟发现如果使用其他手机的数据线对这台手机从没电的时刻开始充电，超级快充功能启动失败，经过测量发现此时的充电电流只有1A ，低于超级快充的电流。

查阅资料后小伟得知原来数据线有一项指标是”允许通过的最大电流”。

超过最大电流会导致发热严重，有可能造成损坏。

数据线允许通过的电流越大，就会设计得越粗。

请你从减少数据线发热的角度谈谈这样设计的原因是什么。

2．（2018秋•洛阳期末）如图甲是一种家用电暖器，如图乙为其简化的电路原理图，1R 、2R 为加热电阻，电暖器有“高、中、低”三个挡位，电源电压恒为220V ，加热电阻12R R >，且阻值不变。

（1）电热器利用电流的 效应工作，电热器的核心部件发热体的特点是电阻率 ，熔点 ； （2）电暖器在中温挡工作时，消耗的电功率为1100W ，干路中的电流为多少？ （3）电暖器在高温档工作时，消耗的电功率为1600W ，加热电阻1R 的阻值是多少？ （4）电暖器在低温档工作1h ，产生的热量是多少？3．（2019•准格尔旗一模）如图所示，电源电压18V 恒定不变，小灯泡L 标有“105V W ”字样，滑动变阻器R 标有“1201A Ω”字样，电压表使用的量程为015V -，电流表使用的量程为00.6A -，0R 为一定值电阻；当闭合开关S 、1S ，断开2S 时，灯泡L 恰好正常发光；忽略温度对灯丝电阻的影响，求：（1）小灯泡L 的电阻是多大？（2）闭合开关S 、1S ，断开2S 时，通电2min ，电流通过定值电阻0R 所产生的热量是多少？（3）当闭合开关S 、2S ，断开1S 时，在保证电表不超量程、灯泡L 两端的电压不超额定电压的情况下，滑动变阻器R 功率的变化范围是多少？4．（2019•昆明一模）生活中大多数电热器都有多个挡位，学习了电功率知识后，小龙同学利用电压为12V 的电源，两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路来探究电热器多挡位的问题。

已知110R =Ω，230R =Ω，请计算：（1）1S 、2S 断开，3S 闭合时，电路中的电流是多少？（2）1S 断开，2S 、3S 闭合时，通电10min 电路产生的热量是多少？ （3）1S 、3S 断开，2S 闭合时，1R 两端的电压是多少？ （4）该电路的最大功率是多少？5．（2019•遂宁）如图是某同学设计的调光台灯电路图，电源电压高于灯泡L 额定电压且恒定不变，灯泡L 上标有“6V 9W ”的字样，当S 闭合，1S 拨至“1”位置时，L 正常发光，0R 在10s 内产生的热量是45J ；当S 闭合，1S 拨至“2”位置，调节滑片P 使滑动变阻器接入电阻为滑动变阻器总阻值的13时，灯泡L 的实际功率为3.24W ．不考虑灯丝电阻受温度的影响求： （1）小灯泡L 的额定电流。

（2）电源电压。

（3）滑动变阻器的最大阻值。

（4）小灯泡L 能调节到的最小电功率。

2020年中考物理复习之挑战压轴题（解答题）：焦耳定律（5题）参考答案与试题解析一、解答题（共5小题）1．（2019•越秀区校级二模）2018年10月，华为发布新一代旗舰机20mate pro，如图甲。

多项黑科技吸引了全球科技圈的注意。

其中一个亮点就是“华为超级快充技术”，部分具体参数参见如表。

型号Mate20 pro屏幕尺寸 6.39 英寸电池容量57600 焦耳(4200毫安时）超级快充功率40 瓦特IP防水68（1）利用超级快充技术，不考虑充电时的电能损耗，需要把这款电池从电量为0%充到100%，需要的时间是多少。

（2）小伟在购买手机后，发现充电时间大概需要80分钟，所以觉得充电过程功率应该不是保持全程40W．因此他决定利用usb充电电流电压显示计（如图乙）来实时测量充电过程中充电器输出的电流和电压，并绘制图象如下。

请你帮助小伟求出第3分钟的充电功率及前20 分钟充电消耗的电能。

（3）若充电的数据线的阻值为0.5 ，请求出这个第20分钟至40分钟这个过程中数据线产生的热量。

（4）小伟发现如果使用其他手机的数据线对这台手机从没电的时刻开始充电，超级快充功能启动失败，经过测量发现此时的充电电流只有1A ，低于超级快充的电流。

查阅资料后小伟得知原来数据线有一项指标是”允许通过的最大电流”。

超过最大电流会导致发热严重，有可能造成损坏。

数据线允许通过的电流越大，就会设计得越粗。

请你从减少数据线发热的角度谈谈这样设计的原因是什么。

【考点】JA ：电功率的计算；JI ：焦耳定律的计算公式及其应用【专题】64：获取知识解决问题能力；54：电能和电功率；11：计算题；62：应用能力【分析】（1）由表格数据可知电池充满电时储存的电能和超级快充功率，不考虑充电时的电能损耗，根据WP t=求出把这款电池从电量为0%充到100%时需要的时间； （2）由图象可知，0~5min 内充电电压和充电电流，根据P UI =求出第3分钟的充电功率；由图象可知，5~20min 内的充电电压和充电电流，根据W UIt =求出前20 分钟充电消耗的电能； （3）由图可知，第20分钟至40分钟这个过程中数据线中的电流，根据2Q I Rt =求出这个过程中数据线产生的热量；（4）导体的电阻只与导体的材料、长度、横截面积有关，据此可知数据线电阻的大小，根据2Q I Rt =得出数据线允许通过的电流越大时产生的热量关系，据此进行解答。

【解答】解：（1）由表格数据可知，电池充满电时储存的电能57600W J =，超级快充功率40P W =， 因不考虑充电时的电能损耗， 所以，由WP t=可得，把这款电池从电量为0%充到100%时需要的时间： 5760014402440W J t s min P W====； （2）由图象可知，0~5min 内，充电电压10U V =，充电电流14I A =，则第3分钟的充电功率： 1110440P UI V A W ==⨯=；由图象可知，5~20min 内，充电电压10U V =，充电电流23I A =， 前20 分钟充电消耗的电能：411221045601031560 3.910W UI t UI t V A s V A s J =+=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯；（3）由图可知，第20分钟至40分钟这个过程中，数据线中的电流32I A =， 这个过程中数据线产生的热量：2233(2)0.520602400Q I Rt A s J ==⨯Ω⨯⨯=；（4）因导体的电阻只与导体的材料、长度、横截面积有关， 所以，数据线的材料和长度相同时，数据线越粗，其电阻越小，由2Q I Rt =可知，数据线允许通过的电流越大时，电阻越小，相同时间内产生的热量越少， 从而避免超过最大电流时导致发热严重，有可能造成损坏。

答：（1）不考虑充电时的电能损耗，需要把这款电池从电量为0%充到100%，需要24min ； （2）第3分钟的充电功率为40W ，前20分钟充电消耗的电能为43.910J ⨯； （3）第20分钟至40分钟这个过程中数据线产生的热量为2400J ；（4）因导体的电阻只与导体的材料、长度、横截面积有关，所以数据线的材料和长度相同时，数据线越粗，其电阻越小，由2Q I Rt =可知，数据线允许通过的电流越大时，电阻越小，相同时间内产生的热量越少，从而避免超过最大电流时导致发热严重，有可能造成损坏。

【点评】本题考查了电功率公式和电功公式、焦耳定律、影响电阻大小因素的应用，从题干和图象中获取有用的信息是关键。

2．（2018秋•洛阳期末）如图甲是一种家用电暖器，如图乙为其简化的电路原理图，1R 、2R 为加热电阻，电暖器有“高、中、低”三个挡位，电源电压恒为220V ，加热电阻12R R >，且阻值不变。

（1）电热器利用电流的 热 效应工作，电热器的核心部件发热体的特点是电阻率 ，熔点 ； （2）电暖器在中温挡工作时，消耗的电功率为1100W ，干路中的电流为多少？ （3）电暖器在高温档工作时，消耗的电功率为1600W ，加热电阻1R 的阻值是多少？ （4）电暖器在低温档工作1h ，产生的热量是多少？【考点】JA ：电功率的计算；JI ：焦耳定律的计算公式及其应用【专题】63：分析、综合能力；561：粒子与宇宙、材料世界；541：电能和电功率；12：应用题 【分析】（1）电流通过导体时向外放出热量的现象叫做电流的热效应；电热器主要利用发热体来发热的，由于它的长度短，温度高，故要用电阻率大，熔点高的材料制造； （2）电暖器在中温档工作时，根据P UI =求出电路中的电流；（3）分析开关闭合、断开时电路的连接方式，根据电阻的并联和12R R >比较三种情况下的总电阻关系，根据2U P UI R==可知，电源电压一定时，电路的总功率最大时，电暖气处于高温档，功率最小时处于低温档，否则处于中温档；电暖器在高温档工作时，加热电阻1R 的功率等于高温档功率减去中温档功率，根据并联电路的电压特点和2U P UI R==求出1R 的电阻；（4）只闭合1S 时，电路为1R 的简单电路，电暖器处于低温档，根据Q W Pt ==求出电暖器在低温档工作1h 时产生的热量。

【解答】解：（1）电热器在使用时，将电能转化为内能，是根据电流的热效应制成的加热设备； 电热器的主要组成部分是发热体，它是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的； （2）由P UI =可得，电暖器在中温挡工作时的电流：11005220P WI A UV===中； （3）由电路图可知，只闭合1S 时电路为1R 的简单电路，同时闭合1S 、2S 时1R 、2R 并联，只闭合2S 时电路为2R 的简单电路，因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，且12R R >，所以，只闭合1S 时电路的总电阻最大，同时闭合1S 、2S 时电路的总电阻最小，电源电压一定时，由2U P UI R==可知，只闭合1S 时，电路的总功率最小，电暖器处于低温档，同理可知，同时闭合1S 、2S 时电暖器处于高温档，只闭合2S 时电暖气处于中温档； 因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以，电暖器在高温档工作时，加热电阻1R 的功率：116001100500P P P W W W =-=-=中高， 因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，1R 的电阻：2211(220)96.8500U V R P W ===Ω；（4）只闭合1S 时，电路为1R 的简单电路，电暖器处于低温档， 则1500P P W ==低，电暖器在低温档工作1h ，产生的热量： 65003600 1.810Q W P t W s J ===⨯=⨯低低低。