《焦耳定律》焦耳定律

1单选题

有一台电风扇的额定电压为220V，额定电功率为50W，线圈电阻为0.4Ω，电风扇接入电压为220V的电路中，关于它每分钟产生的热量是多少，有四位同学计算如下，其中正确的是（　　）

Q=Pt=3000J

Q=IUt=3000J

Q=I²Rt=1.2J

Q=$\frac {U^2t}{R}$=7.26×10⁶J

题目答案

答案解析

分析：

已知电流和线圈的电阻以及通电时间，由Q=I²Rt就可计算出线圈产生的热量．

解答：

解：电风扇正常工作时产生的热量是由于内阻发热产生的，所以每分钟产生的热量为Q=I²Rt=($\frac {50}{220}$)²×0.4×60J=1.2J故选：选项3-

点评：

本题考查了电动机正常工作时产生热量的计算，是一道基础题，关键是正确理解电功和电热的关系以及各自的求解方法．

2多选题

(多选)一个电热箱的电热丝烧断了，观察铭牌上标有“额定电压220V 额定功率1000W”字样，若只有规格为“220V 500W”“220V 2000W”的两种电热丝，现想修复此电热箱，可行的方案是（　　）

将两根“220V 500W”的电热丝串联，以替换烧断的电热丝

将两根“220V 500W”的电热丝并联，以替换烧断的电热丝

将两根“220V 2000W”的电热丝串联，以替换烧断的电热丝

将两根“220V 2000W”的电热丝并联，以替换烧断的电热丝

题目答案

答案解析

分析：

(1)由电热箱铭牌信息可知额定电压和额定功率，由功率公式P=$\frac {U}{R}$可求得电热丝的电阻；

(2)要使电热箱正常工作，只需接入总电阻为48.4Ω的电热丝即可，分别求得两电热丝的电阻值，根据电热丝的电阻值与电热箱电阻值的关系，可利用串并联电路的规律得出合适的方法．

解答：

解：∵P=$\frac {U}{R}$

∴电热箱电热丝的电阻：

R=$\frac {U}{P}$=$\frac {(220V)}{1000W}$=48.4Ω；

“220V 500W”电热丝的电阻：

R$_1$=$\frac {U}{P$_1$}$=$\frac {(220V)}{500W}$=96.8Ω，

两根这样的电热丝并联后的总电阻：

R_并=$\frac {R$_1$}{2}$=$\frac {96.8Ω}{2}$=48.4Ω；

“220V 2000W”电热丝的电阻：

R$_2$=$\frac {U}{P$_2$}$=$\frac {(220V)}{2000W}$=24.2Ω，

两根这样的电阻丝串联后的总电阻：

R_串=2R$_2$=2×24.2Ω=48.4Ω；

所以，想修复此电热箱，可以将两根“220V 500W”的电热丝并联，或将两根“220V 2000W”的电热丝串联，以替换烧断的电热丝．

故选BC．

点评：

本题考查学生应用物理知识解决问题的能力，要求学生能准确找出题目中的信息，并能准确应用物理规律求解．

3单选题

有两根阻值分别为R$_1$，R$_2$的电阻丝，分别采用下图所示的四种方法接在同一电源上后，相同时间内产生的热量最大的是（　　）

题目答案

答案解析

分析：

因为题中已知电源电压相同，通电时间也相同，所以要比较四个电路产生的热量关系，我们应采用公式Q=$\frac {U}{R}$t去进行分析．由此公式可知，在电压和通电时间都相同时，电流产生的热量与电阻成反比，所以只要分析出四个电路的电阻关系就可以知道它们谁产生的热量最大．

电阻的串联：串联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大；

电阻的并联：并联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小．

解答：

解：因为串联后的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大，并联后的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小，所以在四个电路中，并联电路的总电阻最小．

根据公式Q=$\frac {U}{R}$t可知，当电源电压和通电时间都相同时，电阻小的产生的热量多．因为并联电路的总电阻最小，所以并联电路产生的热量最大．

故选 D．

点评：

解答本题需要用公式进行分析，而用哪个公式去分析这值得注意：我们一定要根据题中的条件即等量关系去选择公式，不要一味的只用课本上的公式，有时它的变形式会让我们的分析、解答变得非常简单．本题同时也考查了电阻的串联和并联，是一道比较好的综合题．

4单选题

两电阻丝阻值之比为3：2，串联在同一电源上，在相同时间内产生的热量之比为，并联在同一电源上，相同时间内产生的热量之比为（　　）

9：4 4：9

3：2 2：3

2：3 3：2

4：9 9：4

题目答案

答案解析

分析：

根据串联电路与并联电路特点，应用电功公式W=I_Rt即可求出热量之比．

解答：

解：两电阻串联时，通过它们的电流I相同，

电阻产生的热量Q=W=I_Rt，

在相同时间内电阻产生的热量之比$\frac {Q$_1$}{Q$_2$}$=$\frac {I_R$_1$t}{I_R$_2$t}$=$\frac {R$_1$}{R$_2$}$=$\frac {3}{2}$；

两电阻并联时，它们两端的电压U相等，

在相等时间内，它们产生的热量之比$\frac {Q$_1$′}{Q$_2$′}$=$\frac {$\frac {U}{R$_1$}$t}{$\frac {U}{R$_2$}$t}$=$\frac {R$_2$}{R$_1$}$=$\frac {2}{3}$；

故选B．

点评：

熟练应用串并联电路特点及电功率公式即可正确解题．

5单选题

一台电动机的额定电压是220V，额定电流为5A，电动机线圈的电阻是0.4Ω．当该电动机正常工作时，每秒钟产生的热量是（　　）

1100J

110J

1210J

10J

题目答案

答案解析

分析：

已知电流和线圈的电阻以及通电时间，由Q=I_Rt就可计算出线圈产生的热量．

解答：

解：电流是5A，线圈电阻是0.4Ω，则线圈每秒钟产生的热量：

Q=I_Rt=(5A)_×0.4Ω×1s=10J．

故选：D

点评：

本题考查了产生热量的计算方法，注意电动机是非纯电阻电路，不能根据Q=UIt求解，是一道基础题，掌握相应的公式可正确解题．

6单选题

通过电阻R的电流强度为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流强度为$\frac {I}{2}$，则在时间t内产生的热量为（　　）

$\frac {Q}{2}$

$\frac {Q}{4}$

题目答案

答案解析

分析：

根据Q=I_Rt去求电阻变为2R，电流强度变为$\frac {I}{2}$，在时间t内产生的热量．

解答：

解：根据Q=I_Rt得，电阻变为原来的2倍，电流强度变为原来的$\frac {1}{2}$，时间不变，则热量变为原来的$\frac {1}{2}$．故C正确，A、B、D错误．

故选C．

点评：

解决本题的关键掌握焦耳定律热量的公式Q=I_Rt．

7单选题

在阻值是100的纯电阻电路中，当两端电压是200V时，在5min内消耗的电能是（　　）

1×10_J

2×10_J

6×10_J

1.2×10_J

题目答案

答案解析

分析：

根据电功的公式W=$\frac {U}{R}$·t即可求出消耗的电能．

解答：

解：5min=300s

由于是纯电阻电路，所以在5min内消耗的电能是：W=$\frac {U}{R}$·t=$\frac {200}{100}$×300=1.2×10_J

故ABC错误，D正确．

故选：D

点评：

该题考查电能的计算，在解答该类题目时，要注意公式W=$\frac {U}{R}$.t只适用于纯电阻电路．

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