备战中考物理焦耳定律的应用问题综合题汇编及详细答案.docx

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备战中考物理焦耳定律的应用问题综合题汇编及详细答案

一、初中物理焦耳定律的应用问题

1．在相等的时间内，电热丝甲比电热丝乙放出的热量少，则（　　）

A．甲的电阻一定比乙的小B．通过甲的电流一定比乙的小

C．甲两端的电压一定比乙的小D．甲消耗的电功率一定比乙的小

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

由焦耳定律可知电热丝产生的热量与电流大小、电阻大小和通电时间有关。

ABC．仅知道通电时间相同、电热丝甲放出的热量少，不能直接判定电阻、电流与电压的大小，故ABC不符合题意；

D．在相等的时间内，电热丝甲比电热丝乙放出的热量少，即电热丝甲消耗的电能较少，根据

可知，甲的功率小，故D符合题意。

故选D。

2．小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图象可知定值电阻R1的阻值是____Ω．实验时，电源电压保持5V不变，当滑片P位于a端时，由图象可得滑动变阻器消耗的电功率是_____W．此时，电阻R1在10min内产生的热量为_____J．

【答案】100.460

【解析】

【分析】

【详解】

当P在b端时R2=0Ω，此时电压示数和电流示数最大，且均为R1的数据，所以R1的阻值为：

R1=

=10Ω．当滑动变阻器的滑片移到a端时，R2两端电压U2=U总-U1=5V-1V=4V，由图象知，当R1的电压是1V时，电流为0.1A，根据串联电路的电流处处相等，∴I2=I1=0.1A，∴P2=U2I2=4V×0.1A=0.4W，Q1=W1=U1It=1V×0.1A×600s=60J。

3．小明将线圈电阻为4.84Ω的电动机接人220V的家庭电路中，关闭其它用电器，只让电动机工作时，观察到他家标有2000imp/（kW.h）的电能表3min内闪烁了100次，则电动机在这段时间内消耗的电能为________kW.h，电动机线圈产生________J的热量。

【答案】0.05

【解析】

【分析】

【详解】

[1]电动机在这段时间内消耗的电能为

[2]根据公式

可以求出电动机线圈的电流为

电动机线圈产生热量为

4．如图甲所示，为额定电压为6V的灯泡L的I-U图像．如图乙所示的电路，电源电压12V不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S1，滑片P从最右端移动到最左端，电压表示数变化范围为2V~6V，则灯泡的额定功率是____W，R1的阻值为_____Ω，滑动变阻器R2两端的最大电压为_____V，移动滑片P使R2接入电路的阻值为变阻器最大阻值的7/15，通电1minR2产生的热量为_____J。

【答案】3.6106105

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由灯泡L的I-U图象可知，当额定电压U=6V时，灯泡的额定电流I=0.6A，则灯泡额定功率

[2]当滑片P在在最左端时，变阻器没有连入电路，电压表示数为6V，由图象可知，这时电路中的电流为

I大=0.6A

由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压

即

解得

[3]由电路图可知，当滑片P在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，R1与R2灯泡串联，电

压表测灯泡两端电压，此时电压表示数最小，为

U小=2V

由图象可知，这时电路中的电流为

I小=0.4A

由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压

滑动变阻器R2两端的最大电压

[4]当滑片P在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，通过的电流为

I小=0.4A

则此时滑动变阻器的阻值为

移动滑片P使R2接入电路的阻值为变阻器最大阻值的7/15，则此时滑动变阻器的阻值为

则

由图分析可知，当电流

，灯泡两端电压UL=3.5V时，等式

成立，即此时通过R2的电流为0.5A，则通电1minR2产生的热量为

5．家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如表。

则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是___________Ω，正常工作吹热风5min电热丝产生的热量是___________J。

【答案】552.64×105

【解析】

【详解】

（1）[1]由表格数据可知，电吹风吹冷风时的功率，即电动机的功率为120W，由图知，电吹风正常工作且吹热风时，电动机和电热丝并联，因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以电热丝的功率：

；

并联电路中各支路两端的电压相等，由

可得电热丝的电阻：

；

[2]电吹风正常工作且吹热风时，5分钟内电流通过电热丝产生的热量：

。

6．如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器R'的滑片P在a点时，电流表示数为0.5A，将滑片P从a点移动到最右端的过程中，通过滑动变阻器的电流随电阻变化图像如图乙所示，则下列选项正确的是（　　）

A．电源电压为5V

B．R的阻值为15Ω

C．10s内定值电阻R产生的电热为9J

D．若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，则一定是R'断路

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A．由图乙可知，当滑片P在a点时，R'=10Ω，电流I1=0.3A，此时滑动变阻器的电压

滑动变阻器与定值电阻并联，所以滑动变阻器的电压等于电源电压

故A错误；

B．滑动变阻器R'的滑片P在a点时，电流表示数为0.5A，此时定值电阻的电流

定值电阻的电阻R

故B正确；

C．10s内定值电阻R产生的电热为

故C错误；

D．若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，有可能是R'断路，也有可能是滑动变阻器R'两个下接线柱接在电路中，故D错误。

故选B。

7．下列用电器中，主要是利用电流热效应来工作的是

A．电风扇B．电视机

C．电饭锅D．LED灯

【答案】C

【解析】

【详解】

A．电风扇工作是电能主要转化为机械能，利用通电导体在磁场中受到力的作用，故A不符合题意；

B．电视机工作是电能主要转化为光能，故B不符合题意；

C．电饭锅工作是电能主要转化为内能，主要是利用电流热效应来工作，故C符合题意；

D．LED灯工作是电能主要转化为光能，故D不符合题意。

8．如图是科技小组为养鸡场设计的调控光照和室温设备的电路图。

此设备的作用是，夜晚对鸡舍内加温，同时增大光照量，白天只进行适当保温，不进行灯光照射，可增大鸡的产蛋量。

电路图中R1、R2，是电热丝，L为照明灯泡（L的电阻不随温度变化），

。

S1、S2，同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求。

开关S闭合时，下列说法错误（　　）

A．S1、S2同时断开时，设备运行处于白天用电状态

B．S1、S2同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态

C．S1、S2同时断开时，在相同时间内和产生的热量之比为2∶1

D．S1、S2同时闭合时，若电流表示数为6A，则的实际功率为880W

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

S闭合，S1、S2同时断开时，R1、R2组成串联电路，灯泡L断路不发光，且电路中的电阻最大，由公式

可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天在相同时间内R1、R2产生的热量之比

开关S、S1、S2同时处于闭合状态，R2被短路，R1和灯泡L组成并联电路，灯泡L发光，且电路中的电阻最小，由公式

可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以是晚上，因为

，所以

所以

因为R1=6A

所以

I1=4A

I2=2A

因为

所以

故选C。

9．如图，电源电压保持不变，R1=10Ω，开关S闭合，S0拔至b时电压表的示数是拔至a时的三分之一，则R2=_____Ω；若电源电压为3V，当开关S0拔至b时，R1在10min内产生的热量是_____J。

【答案】2060

【解析】

【分析】

【详解】

[1]闭合开关S，开关S0拨至b时，两电阻串联，电压表测R1两端的电压；闭合开关S，开关S0拨至a时，两电阻串联，电压表测电源的电压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，且开关S0拨至b时电压表示数是拨至a时的三分之一，所以，两电阻两端的电压之比

因串联电路中各处的电流相等，所以，由I＝

可得，两电阻的阻值之比

则R2的阻值

R2＝2R1＝2×10Ω＝20Ω

[2]若电源电压为3V，当开关S0拨至b时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路中的电流I＝

＝0.1A

R1在10min内产生的热量

Q1＝I2R1t＝（0.1A）2×10Ω×600s＝60J

10．新的国家标准对延长线插座配用的导线横截面积要求做了修改，额定电流16A的延长线插座，导线最小横截面积由1mm2提升到1.5mm2。

这样做的目的是

A．增大导线的电阻B．减小通过导线的电流

C．增大导线上的电压D．减小导线的发热功率

【答案】D

【解析】

【详解】

当材料、长度相同时导体的电阻跟横截面积成反比，将导线最小横截面积由1mm2提升到1.5mm2，从而减小导线的电阻，根据焦耳定律

知道，当通电时间一定时，电阻越小，导体产生的热量越少，因此这样做可以减小导线发热的功率，故选D。

11．如图所示电路，电源电压恒为6V，定值电阻R1为10Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”，电压表量程为0~3V，电流表量程为0~0.6A。

则（　　）

A．电压表测量的是电阻R1两端的电压

B．当变阻器R2的滑片P向左移动时，电压表的示数变小

C．为了保证电路中各元件安全工作，变阻器R2接入电路的阻值范围是2~10Ω

D．当变阻器R2接入电路中的阻值是8Ω时，通电1min电阻R1产生的热量是53.3J

【答案】C

【解析】

【分析】

（1）根据电压表的正确使用判断所测的电路元件；

（2）由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知电压表的示数变化；

（3）比较滑动变阻器允许通过的最大电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，此时变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值；当电压表的示数最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出变阻器接入电路中最大阻值，从而得出答案；

（4）当变阻器R2接入电路中的阻值是8Ω时，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据

求出1min电阻R1产生的热量。

【详解】

A．由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，故A错误；

B．由电路图可知，滑动变阻器滑片右侧接入电路，当变阻器R2的滑片P像左移动时，接入电路的电阻增加，电压表的示数变大，故B错误；

C．因为滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”，所以接入滑动变阻器的最大电流是0.5A，电路的最小电阻是

滑动变阻器接入电路中的最小电阻

当电压表的最大测量值为3V时，滑动变阻器接入的电阻最大，为10Ω，故C正确；

D．当变阻器R2接人电路中的阻值是8Ω时，电路的总电阻

此时电路中的电流

通电1min电阻R1产生的热量

故D错误。

故选C。

12．如图所示，物理课上李老师给电炉通电后，电炉丝热得发红，而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手。

这是因为

A．电炉丝的电阻比导线的电阻小

B．电流通过导线时没有产生热效应

C．导线中的电流比电炉丝中的电流小

D．导线消耗的电功率比电炉丝消耗的电功率小

【答案】D

【解析】

【详解】

根据焦耳定律

可以知道，当通电时间一样时，电阻大的，电功率大，其产生的热量多，由于电炉丝的电阻远大于与之相连导线的电阻，所以当电炉丝热得发红，而与之连接的导线却没有发热，故选D。

13．电冰箱起动时，与电冰箱并联的台灯变暗。

关于这一现象，下列说法中不正确的是（　　）

A．进户线中电流变大B．线路中电阻变大

C．线路中热损耗变大D．灯泡两端的电压变小

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A．当使用大功率的电冰箱时，电路中的总功率过大，家庭电路的电压一定，由

可知，干路中的电流变大，故A正确，不符合题意；

B．因电冰箱和台灯是并联的，根据并联电路电阻的特点知，线路中的总电阻变小，故B错误，符合题意；

C．干路中的电流变大，由

知，线路中的热损耗变大，故C正确，不符合题意；

D．因干路中的电流变大，由

知，线路电阻分压变大，台灯两端的电压变小，所以台灯将变暗，故D正确，不符合题意。

故选B。

14．一个电炉的电阻是200Ω，通电10s产生8×103J的热量，那么通过这只电炉的电流是（　　）

A．2AB．4AC．20AD．40A

【答案】A

【解析】

【详解】

根据焦耳定律的公式

可知，通过这只电炉的电流是

故选A。

15．电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示，断开S后，充电插口可以外接充电器对电池进行充电，电动自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A，电动机线圈的电阻是0.5Ω，下列说法正确的是（　　）

A．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源

B．电动自行车的电动机把电能全部转化为机械能

C．电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为14400J

D．电动机正常工作1min，消耗的电能为14400J

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．对蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来，则蓄电池相当于用电器，故A错误；

B．由于电动机会发热，则电动自行车的电动机把电能转化为机械能和内能，故B错误；

C．电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为

Q=I2Rt=（5A）2×0.5Ω×60s=750J

故C错误；

D．电动机正常工作1min，消耗的电能为

W=UIt=48V×5A×60s=14400J

故D正确。

故选D。

16．小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看作导体）接在干电池正负两极上取火。

如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧，这是因为长度相同的锡箔纸较窄处比较宽处的

A．电阻小B．电流大C．电压小D．电功率大

【答案】D

【解析】

【详解】

较窄处更细，横截面积更小，电阻更大，所以在串联电流相等的前提下，根据公式

可得，较窄处的电功率更大，故ABC不符合题意,D符合题意。

17．将阻值为40Ω的电阻丝接在电源两端，通电10min，电流产生的热量是1.5×103J；若将阻值为10Ω的电阻丝接入同一电源的两端，通电20min，电流产生的热量是（　　）

A．1.2×104JB．3.75×102J

C．7.5×102JD．6.0×103J

【答案】A

【解析】

【详解】

将阻值10Ω的电阻丝接入同一电源两端，电源电压一定，设为U，

由

可得：

40Ω电阻丝产生的热量

，

10Ω电阻丝产生的热量

，

则

，

即

，故A正确为答案．

18．甲、乙两个容积相等的电热水器，接在照明电路上，甲的电热丝阻值为

，乙的电热丝阻值为

，将它们都盛满温度相同的冷水后接入家庭电路中，通电6min后乙电热水器中的水被烧开，则甲电热水器将水烧开需要的时间为（）

A．4minB．6minC．8minD．10min

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

由题意可知容积相等即水的质量相等，接入家庭电路中即工作电压相等，水都烧开即升高温度相同，则水吸收热量相等，由公式

可知

、

，由这两个式子化简可得

故选D．

19．如右图所示，两透明容器中密封着等质量的空气，通电t秒后（两容器都不向外放热），下列说法正确的是（）

A．两容器中电阻产生的热量相同

B．右边容器中空气的温度是左边容器中空气温度的两倍

C．右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍

D．右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的四倍

【答案】C

【解析】

【分析】

根据焦耳定律

判断两容器中电阻产生热量的多少，产生的热量越多，空气吸收热量越多，U形管中液柱越高；电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。

【详解】

A．由图示可知，两个电阻丝是串联的，电流相同，电阻不同，所以相等的时间内产生的热量是不相同的，故A错；

BCD．右边容器中的电阻是左边容器电阻的二倍，所以右边容器中产生的热量是左边容器产生热的二倍，由于两个器中空气的质量相同，故可得右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍，故C正确、BD错误。

应选C。

20．如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（）

A．

电视机

B．

电暖气

C．

电风扇

D．

计算器

【答案】B

【解析】

【详解】

A．通电后，电视机是把电能转化为电视机影像的光能和喇叭的声能，不是利用电流热效应工作，A项不合题意；

B．通电后，电暖气是把电能转化为内能，这是利用电流热效应工作，选项B符合题意；

C．通电后，电风扇是把电能转化为扇叶的动能，不是利用电流热效应工作，C项不合题意；

D．通电后，计算器是把电能转化为显示屏上的光能和喇叭的声能，不是利用电流热效应工作，D项不合题意。