用焦耳定律解决电学计算题解题策略
知识回顾
1.电流通过导体产生的热量求解公式 （1）焦耳定律：Q＝I2Rt
（2）纯电阻电路中，Q＝W=Pt=U2t/R=UIt=I2Rt 2.在利用焦耳定律求解计算题注意
（1）涉及的四个物理量要一一对应，简单来说就是导体的电阻为R，通过这个导体的电流为I，通电时间为t，则电流通过导体产生的热量为Q＝I2Rt
（2）公式中各个物理量的单位必须都得是国际单位，即电流I 的单位是安培（A）、电阻R的单位是欧姆（Ω）、时间t的单位是秒（s），则热量的单位是焦耳（J）
类型与典例突破
类型1.利用焦耳定律直接求解
【例题1】（2024北京）如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1的阻值为10Ω．当开关S闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.4A．求： （1）通电10s电阻丝R1产生的热量； （2）电源两端的电压。
【答案】（1）通电10s电阻丝R1产生的热量为16J； （2）电源两端的电压为6V。
【解析】（1）通电10s电阻丝R1产生的热量： Q＝I2R1t＝（0.4A）2×10Ω×10s＝16J。 （2）由I＝
得，R1两端的电压：
U1＝IR1＝0.4A×10Ω＝4V，
根据串联电路电压规律可知，电源电压： U＝U1+U2＝4V+2V＝6V。
类型2.结合图像获取信息，利用焦耳定律求解
【例题2】（2017?淄博）如图甲所示。电源电压保持不变，R0为定值电阻。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，电压表示数U与电流表示数I间的关系图象如图乙所示。求：
（1）电源电压、R0的阻值、滑动变阻器的最大阻值。 （2）当滑片在a端时，通电1min电阻R0产生的热量。
【答案】（1）电源电压为12V，R0的阻值为10Ω，滑动变阻器的最大阻值为20Ω； （2）当滑片在a端时，通电1min电阻R0产生的热量为96J。
【解析】（1）当滑片位于b端时，电路为R0的简单电路，电压表测电源的电压，电流表测电路中的电流， 此时电路中的电流最大，由图乙可知，电源的电压U=12V，电路中的最大电流I大=1.2A， 由I=R0=
可得，R0的阻值： =
=10Ω；
当滑片位于a端时，R0与R串联，电流表测电路中的电流，电压表测R0两端的电压，此时电路中的电流最小，
由图乙可知，电路中的电流I小=0.4A，U0=4V， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，滑动变阻器两端的电压： U滑=U﹣U0=12V﹣4V=8V， 则滑动变阻器的最大阻值： R=
=
=20Ω；
（2）当滑片在a端时，通电1min电阻R0产生的热量： Q0=I小2R0t=（0.4A）2×10Ω×60s=96J。 类型3.焦耳热等于电功的计算
【例题3】（2024湖南郴州）如图所示，电源电压恒为12V，定值电阻R1＝10Ω，R2＝15Ω，滑动变阻器R3的最大阻值为18Ω，则R1上每秒钟发热的最小值为 J，R3的电功率的最大值为 W。
【答案】0.9；6。
【解析】（1）由图知，R1与R2并联后与变阻器R3串联，根据串联电路的分压原理知，当变 阻器连入阻值最大时，并联部分两电阻分得电压最小，此时R1上每秒钟发热最少， 并联部分的总电阻：R＝
＝
＝6Ω，
由串联电路特点和欧姆定律有：＝，
则：＝＝＝，
又因为：U并+U滑＝U＝12V， 所以U1＝U并＝
U＝
×12V＝3V，
则R1上每秒钟发热的最小值：Q1最小＝W1最小＝
t＝＝0.9J；
，
（2）由串联电路特点和欧姆定律可得，电路中的电流：I＝
滑动变阻器消耗的电功率：P3＝I2R3＝（）2R3＝
?R3，
所以，当R3＝R并＝6Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，最大为： P3最大＝
?R3＝
＝
＝6W。
备战2024年中考物理电学计算题解题方法全攻略
