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初中三年级物理

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首页 初中三年级物理知识 热量的计算 电阻的串联 电功率的计算 焦耳定律的变形公式的应用 试题正文
  • 计算题
    如图是研究电流热效应的实验装置图。两个相同的烧瓶中均装入0.1kg的煤油，烧瓶A中电阻丝的阻值为4Ω，烧瓶B中的电阻丝标识已看不清楚。当闭合开关，经过210s的时间，烧瓶A中的煤油温度由20℃升高到24℃，烧瓶B中的煤油温度由20℃升高到22℃。假设电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，电阻丝的阻值不随温度变化，电源电压保持不变a已知煤油的比热容c＝2.1×103J/（kg·℃）。求：
    （1）在此过程中烧瓶A中煤油吸收的热量；
    （2）烧瓶B中电阻丝的阻值；
    （3）电源的电压及电路消耗的总功率。

    本题信息：2011年江苏中考真题物理计算题难度极难 来源:牛青丹
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本试题 “如图是研究电流热效应的实验装置图。两个相同的烧瓶中均装入0.1kg的煤油，烧瓶A中电阻丝的阻值为4Ω，烧瓶B中的电阻丝标识已看不清楚。当闭合开关，经过210s的...” 主要考查您对

热量的计算

电阻的串联

电功率的计算

焦耳定律的变形公式的应用

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  • 热量的计算
  • 电阻的串联
  • 电功率的计算
  • 焦耳定律的变形公式的应用

计算公式：
①经某一过程温度变化为△t，它吸收(或放出)的热量．Q表示热量(J)，
Q=c×m×△t．
Q吸=c×m×（t－t0）
Q放=c×m×（t0－t）
（t0是初温；t是末温）
其中c是与这个过程相关的比热容

②固体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q放=mq　
气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q=Vq　
Q表示热量(J)，q表示热值(J/kg)，m表示固体燃料的质量(kg)，V表示气体燃料的体积(m3）。
q=Q放/m(固体）；q=Q放/v(气体） 
Q———某种燃料完全燃烧后放出的热量———焦耳J
m———表示某种燃料的质量———千克kg
q———表示某种燃料的热值———焦耳每千克J/kg

单位：
热量的单位与功、能量的单位相同．在国际单位制中热量的单位为焦耳(简称焦，缩写为J)．历史上曾定义热量单位为卡路里(简称卡，缩写为cal)，只作为能量的辅助单位，1卡=4.184焦．
注意：1千卡=1000卡=1000卡路里=4184焦耳=4.184千焦


例题详解：
例1 将100g水从20℃加热至90℃，要供给多少热量?一根铁钉的质量约10g，从1000℃的红热状态冷却至25℃，会放出多少热量?[c水=4．2× 103J／(kg·℃)；c铁=0．46×103J／(kg·℃)]

解析：水吸收的热量Q吸=c水m1(t1-t01)=4．2 ×103J／(kg·℃)×0．1kg×(90℃一20℃)=2．94× 104J，铁钉放出的热量Q放=c铁m2(t02一t2)=0．46× 103J／(kg·℃)×0．01kg×(1000℃一25℃)=4．485 ×103J。

答案：见解析


水果热量：
1、苹果100克/52大卡
苹果是最多人会选的瘦身水果，因为它有丰富的果胶，可以帮助肠胃蠕动和排除体内毒素，最棒的是还可以降低热量吸收，再加上苹果的钾质很多，可以防止腿部水肿。当然啰，苹果的卡路里也不高，所以才有专吃苹果的苹果减肥餐产生。

2、香蕉100克/125大卡
很多水果减肥餐都少不了香蕉，因为香蕉含有丰富纤维质、维他命A、钾质和果胶等，所以可以有效地整肠，这样就能帮助排便。香蕉也有排除水分的效果，不但是最佳瘦身水果，也是吃了会让肌肤水当当的美颜圣品，不过香蕉的热量较高，吃多了，会有变胖的疑虑。

3、葡萄柚100克/28大卡
欧美人都爱吃葡萄柚等酸性水果来塑身，因为酸酸的水果可以促进肠道消化功能，葡萄柚含有丰富的维他命C，可以消除疲劳，还能让肌肤美美的呢!加上葡萄柚的热量和含糖量少，是最佳的明星减肥水果。

4、凤梨100克/32大卡
凤梨也是属于酸性水果，可以整肠和助消化，加上凤梨富含酵素能有益毒素分解，促进排水，所以也是想要瘦的人可以适量食用的水果，不过吃凤梨最好不要在餐前吃哦，因为它会伤胃，所以一定要先吃点东西垫垫胃才能食用，所以啰，虽然好吃，也不能吃过量。

5、奇异果100克/50大卡
奇异果甜美多汁，又含有丰富维生素C的特色，成为最受欢迎的美容和塑身水果。带点酸甜好滋味的奇异果，能防止便秘、帮助消化和美化肌肤，即使拿来当减肥餐，也会让人吃得津津有味，而它也一样是属于低热量高营养成分的优质水果。
电阻的串联：
串联电路的总电阻等于各串联电阻之和
(1)把几个导体串联起来，相当于增加了导体的长度，其总电阻一定比每一个导体的电阻大。

(2)由R=R1+R2+…+R4可推出，n个阻值均为Rn的电阻串联，其总电阻为R=nR0。
串联电路中电压分配特点：
在串联电路中，导体两端的电压跟导体的电阻成正比，即。
  如图所示，在串联电路中，根据欧姆定律的变形公式U=IR可得：电阻R1两端的电压U1=IR1，电阻R2两端的电压U2=IR2，所以，即，该式表明串联电路的电压分配特点。


如何理解“串联分压与并联分流”问题：
1．分压原理：根据串联电路的电流特点及欧姆定律可知，变形得，这便是分压原理，即在串联电路中，电压的分配与电阻成正比。
2．分流原理：在并联电路中，由于并联电路电压相等，由变形得，这就是分流原理，即在并联电路中，电流的分配与电阻成反比。

例1在如图所示的电路中，两只电流表的规格相同，电流表有两个量程(0～0．6A以及0～3A)。闭合开关s，电阻R1与R2中均有电流流过，两只电流表的指针偏转角度相同，则R1与R2的比值为(   )

解析：电流表A2测通过R2的电流，A1测干路中的电流，两只电流表的偏转角度相同，说明干路中的电流是R2支路中电流的5倍(注意：电流表的两量程是5倍关系)，则通过R1的电流是通过R2电流的4 倍，故R1：R2=I2：I1=1：4。

答案：C


电功率的计算公式：
1. 定义式：P=W/t

2. 常用公式：P=W/t=UIt/t=UI，即P=UI
并、串联电路的总功率：
1．并联电路的总功率
因为P1=I1U，P2=I2U
P=IU=（I1+I2）U=I1U+I2U，所以P=P1+P2
即并联电路的总功率等于各并联用电器的电功率之和。
并联电路电功率的分配：
因为P1=I1U，P2=I2U，
所以
又因为，所以
即并联电路中，电功率的分配跟电阻成反比。

2. 串联电路的总功率
因为P1=I1U，P2=I2U
P=IU=（I1+I2）U=I1U+I2U，所以P=P1+P2
即串联电路中总功率等于各串联电器的电功率之和。
串联电路电功率的分配：
因为P1=I1U，P2=I2U
所以
又因为，所以

灯泡铭牌问题
  “铭牌问题”是电功率知识与实际生活相结合的热点问题，做这类题目时，首先要读懂用电器的“铭牌”。
如图：灯泡上的铭牌。“PZ”是“普通照明灯泡”中 “普”和“照”的汉语拼音的第一个字母，表示灯泡的型号。另外可知：U额=220V，P额=25W。

例：甲、乙两灯泡分别标有“220V 40W”和 “110V 40W”字样，将它们串联起来接入220V电路中，比较两灯的亮度，则(  )
A．甲灯亮B．乙灯亮 C．一样亮D．无法判断

解析：灯的亮度决定于灯的实际功率，串联时电流相同，根据P=I2R，电阻大的实际功率大，灯更亮一些。根据有。，R乙=，所以，甲灯更亮一些。


公式法计算电功率：
1.
     这是电功率的定义式，此公式适用于各种用电器和电路。
2. P=UI
     这是电功率的决定式，即电功率是由用电器两端的电压和通过它的电流之积来决定的。此公式适用于所有电路，它是“伏安法”测小灯泡电功率的理论依据。该公式表明，用电器的实际功率等于实际电压与实际电流的乘积。常常借助于用电器的铭牌用此公式来计算用电器的额定电流，进而计算用电器的电阻；当然这个公式的最大用处还是用来计算各类用电器实际消耗的电功率或电路的总功率。


纯电阻电路：
纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略。电压与电流同频且同相位。电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路。　基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。

事例：例如：电灯，电烙铁，熨斗，电炉等等，他们只是发热。它们都是纯电阻电路。但是，发动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，所以这些是非纯电阻电路。白炽灯把90%以上的电能都转化为热能，只有很少转化为光能。所以，在中学电学计算中，白炽灯也近似看做纯电阻。而节能灯则大部分能量转换成了光能所以节能灯属于非纯电阻电路。这也是为什么白炽灯远比节能灯耗电的原因（节能灯几乎将电能全部转化为了光能）

焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。

电热器的“双挡”问题：
1．“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡” 和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大。所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。
2．“双挡”的控制开关
(1)短路式
      两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。

      当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡。
(2)单刀双掷式
    主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。

    当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。


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