题目

在学习了电学知识后，同学们尝试“设计电路和编制习题”，老师提供了以下器材：电源、两个 “12V 18W”的电阻和若干开关、导线。  （1）小虎第一个完成设计，他设计的电路如图甲所示。他编制的试题是：“在图甲所示的电路中，闭合开关S1，通电5min产生多少热量?”请你解答此题。  （2）小华思考一会儿，设计了能提供两种功率工作的电路。编制的试题是：“在小虎设计的电路上再加一个开关，使电路能以两种功率工作，其大、小功率之比是___________。” 请你在图甲中完成小华的设计，并将电路大小功率之比填入空格中。  （3）小明经过认真思考后，用了三个开关，设计了能提供三种功率工作的电路。请你在图乙的方框内，画出小明所设计的电路图。

题型：探究题难度：偏难来源：竞赛题

所属题型：探究题 试题难度系数：偏难

答案

（1）电阻的阻值： R=U2／P= (12V)2／18W=8Ω          通过电阻的电流： I=U／R串=U／2R=12V(2×8Ω)=0.75A          电路通电5min产生的热量： Q=I2R串t=(0.75A)2×2×8Ω×60×5s=2.7×103J （2）2∶1；见下图

（3）见下图

考点梳理

初中三年级物理试题“在学习了电学知识后，同学们尝试“设计电路和编制习题”，老师提供”旨在考查同学们对 焦耳定律及计算公式、 电路图及元件符号、 测量电功率的实验、 ……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：

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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初三物理。

• 焦耳定律及计算公式
• 电路图及元件符号
• 测量电功率的实验

考点名称：焦耳定律及计算公式

焦耳的定律及公式：
焦耳定律或焦耳－冷次定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。1841年，英国物理学家詹姆斯·焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电流I的平方、导体的电阻R和通电时间t成比例。而在1842年时，俄国物理学家海因里希·楞次也独立发现上述的关系，因此也称为“焦耳－冷次定律”。
采用国际单位制时，焦耳定律的表达式为：
Q = I2Rt 或 P = I2R
其中Q（热量）、I（电流）、R（电阻）、t（时间）、P（热功率）各量的单位依次为焦耳、安培、欧姆、秒和瓦特。
焦耳定律是设计电照明，电热设备及计算各种电气设备温升的重要公式。

与欧姆定律的关系：
根据欧姆定律：
U=IR
焦耳定律的公式亦可表示为：

关于焦耳定律的历史：
关于导体中通过的电流与所产生的热量之间的定律。1840年由詹姆斯·普雷斯科特·焦耳提出。定律揭示了电流通过导线时所产生的热量和导线的电阻与电流平方的乘积成比例，即
H＝0.24IRt
式中H 为产生的总热量，单位为卡；I 为电流，单位为安；R 为电阻,单位为欧；t为时间，单位为秒；0.24为由实验定出的比例常量。
焦耳是通过实验测定发现这个定律的。但是从理论上也不难理解，当电流的大小不变，产生的热量全部来源于电荷通过导体失去的势能。电荷的数量为It，失去的势能为W，W＝RIt。因此,在单位时间中转变为热的电能为RI（焦），或者说在导体上消耗的电功率P为
P＝RI（瓦）
焦耳定律是设计电照明，电热设备及计算各种电气设备温升的重要公式。
焦耳定律在串联电路中的运用：
在串联电路中，电流是相等的，则电阻越大时，产生的热越多。
焦耳定律在并联电路中的运用：
在并联电路中，电压是相等的，通过变形公式，W=Q=Pt=(U^2/R)×t，当U定时，R越大则Q越小。
需要注明的是，焦耳定律与电功公式W=UIt适任何元件及发热的计算，即只有在像电热器这样的电路（纯电阻电路）中才可用Q=W=UItq=I^2×Rt =(U^2/R)×t。
另外，焦耳定律还可变形为Q=IRq（后面的Q是电荷量，单位库仑（c））。
在热力学中指，气体的内能只是温度的函数，与体积无关。即内能对体积的偏导数为零。

考点名称：电路图及元件符号

电路图：电路图主要由元件符号、连线、结点、注释四大部分组成，用规定的符号表示电路连接情况的图叫做电路图;

元件符号：表示实际电路中的元件，它的形状与实际的元件不一定相似，甚至完全不一样。但是它一般都表示出了元件的特点，而且引脚的数目都和实际元件保持一致。

几种常见的元件符号如下：

常见元器件作用：

电路图的功能及作用：

①电路图主要用来讲述电路的工作原理。

②它能够完整地表达某一级电路的结构和工作原理，有时还全部标出电路中各元器件的参数，如标称阻值、标称容量和三极管型号等。

③它对深入理解电路的工作原理和记忆电路的结构、组成很有帮助。

考点名称：测量电功率的实验