中考物理压轴题专题焦耳定律的应用问题的经典综合题及答案.docx

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中考物理压轴题专题焦耳定律的应用问题的经典综合题及答案

一、初中物理焦耳定律的应用问题

1．如图是“探究影响电流热效应因素”的实验装置图。

其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量、初温相同的煤油，阻值不同的电阻丝

、

。

关于此电路说法中正确的是

A．探究的是电流产生的热量与电压的关系

B．温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻小

C．通电时间相同时两个烧瓶内电阻丝产生的热量相同

D．温度计示数变化的大小反映电流产生热量的多少

【答案】D

【解析】

【详解】

A．实验用不同阻值不同的电阻丝串联在一起，探究的是电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；

B．温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻大，故B错误；

C．通电时间相同时，烧瓶内电阻丝阻值大产生的热量多，故C错误；

D．本实验通过温度计示数变化的大小来反映电流产生热量的多少，故D正确。

2．一台电动机正常工作时，两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，则这台电动机1min内产生的热量是______J，这台电动机的效率是______．

【答案】1.2×10490.9%

【解析】

【分析】

【详解】

已知线圈的电阻和通过的电流以及通电时间，根据公式Q=I2Rt可求这台电动机1min内产生的热量．已知电动机两端的电压和通过的电流，根据公式P=UI可求电动机的总电功率；再根据公式P=I2R计算线圈消耗的功率，总功率减去线圈消耗的功率就是电动机的输出功率，输出功率与总功率的比值就是这台电动机的效率．

（1）这台电动机1min内产生的热量：

Q=I2Rt=（10A）2×2Ω×60s=1.2×104J；

（2）电动机的电功率：

P总=UI=220V×10A=2200W，

线圈消耗的功率：

P圈=I2R=（10A）2×2Ω=200W，

输出功率：

P出=P总-P圈=2200W-200W=2000W，

这台电动机的效率：

η=P出/P总=2000W/2200W=90.9%．

3．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

4．有甲乙两台电暖器，甲的额定功率为1200W，乙的额定功率为800W，下列说法正确的是

A．甲实际消耗的的电能可能比乙少B．电流通过甲做的功一定比乙多

C．正常工作时，甲消耗电能比乙快D．电流通过甲和乙做功一样快

【答案】AC

【解析】

【详解】

AB．甲的功率大于乙的功率，只能说甲做功快，不能说电流通过甲做功多；当甲的工作时间远小于乙的工作时间时，甲消耗的电能可能比乙少，电流通过甲做的功可能比乙少，故A正确，B错误；

CD、甲的功率大于乙的功率，说明电流通过甲做功快，在相同的时间内，甲消耗电能多，故C正确，D错误。

5．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。

6．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是

A．电冰箱B．电饭锅C．电视机D．电风扇

【答案】B

【解析】

【详解】

A．电冰箱的压缩机把电能转化为机械能，灯泡将电能转化为光能，故A不符合题意；

B．电饭锅把电能转化为内能，是利用电流热效应来工作的，故B符合题意；

C．电视机主要是把电能转化为光能和声能，没有利用电流热效应，故C不符合题意；

D．电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用电流热效应来工作，故D不符合题意。

7．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。

8．如图所示是研究焦耳定律实验装置中的部分电路．两瓶中的电阻丝是串联的，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值．比较通电后两根电阻丝两端的电压U甲、U乙．以及它们在相同时间内产生的热量Q甲、Q乙，以下关系式中正确的是（）

A．U甲=U乙，Q甲=Q乙B．U甲Q乙

C．U甲U乙，Q甲

【答案】C

【解析】

【详解】

由于两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，由题意知：

，由U=IR知：

；由焦耳定律Q=I2Rt知：

；故选C。

9．有许多重大火灾都是因用电线路连接处接触不良所造成的，当线路连接处接触不良时，该处的电阻将_____（减小／增大／不变），在该接触处就会局部过热引起升温，接触处的电阻又将随着温度的升高而_____（减小／增大／不变），从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾．

【答案】增大增大

【解析】

【分析】

【详解】

当线路连接处接触不良时，该处的电阻会增大；利用焦耳定律分析接触处局部过热，而金属电阻的阻值随温度升高而增大，据此分析．电路连接处与原来相比，由于接触不好，电流通过时受到的阻碍作用增大，因此电阻增大；连接处相对于其他地方电阻增大，根据焦耳定律Q=I2Rt，在电流相同、时间相同的情况下产生了更多的热量，因此导致局部温度升高，而金属导线的电阻随温度的升高而增大，电阻增大，产生的热量更多，温度升得更高，以致恶性循环引发火灾．

10．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。

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．如图所示是“探究在通电时间一定时，电流产生热量与哪些因素有关"的实验装置。

下列关于此实验的一些描述，正确的是

A．在甲图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系

B．在乙图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系

C．在甲图中，闭合开关一段时间后a容器连接的U型管液面高度差更明显

D．在乙图中，可得到结论：

相同时间内，电流越大，容器内空气吸收热量越少

【答案】A

【解析】

【详解】

A.在甲图中，两个电阻串联，电流相等，电阻阻值不同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系，故A正确；

B.在乙图中，两个电阻阻值相同，电流不同，所以探究的是电流产生热量与电流的关系，故B错误；

C.在甲图中，a容器中的阻值小于b容器中阻值，串联电路电流相同，由焦耳定律可知闭合开关一段时间后a容器内产生的热量小于b容器内，因此b容器内连接的U型管液面高度差更明显，故C错误；

D.在乙图中，探究的是电流产生热量与电流的关系，可得到结论是相同时间内，电流越大，容器内空气吸收热量越多，故D错误。

13．在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热,甚至引起火灾，原因是连接处（）

A．电流比别处大，产生的热量多

B．电流比别处小，产生的热量多

C．电阻比别处小，产生的热量多

D．电阻比别处大，产生的热量多

【答案】D

【解析】

【分析】

由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。

导线相互连接处因为接触不良，易造成电阻变大，因为导线连接处与其他导线串联在电路中，通电时间是相同的，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多，据此分析。

【详解】

在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾。

故选D。

14．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。

15．两个定值电阻

并联在电路中，如图甲所示，通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示。

闭合开关

，经过相同的时间，

产生的热量之比为（　　）

A．

B．

C．

D．

【答案】B

【解析】

【分析】

本题考查热量的计算，应用并联电路的特点及I-U图象。

【详解】

由题可知R1、R2并联连接，结合图乙知，当U=3.0V时，通过R1、R2的电流分别为I1=0.6A，I2=0.2A，即通过两电阻的电流之比

I1:

I2=0.6A:

0.2A=3:

1

由Q=UIt得，在相同的时间内，R1、R2产生的热量之比

Q1:

Q2=UI1t:

UI2t=I1:

I2=0.6A:

0.2A=3:

1

故ACD不正确，B正确。

故选B。

16．两根导线的电阻之比是3:

4，通过的电流之比是4:

3，在相同时间内两根导线中产生的热量之比为（）

A．1:

1B．4:

3

C．3:

4D．16:

9

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

由题意可知

，

，

由Q＝I2Rt可得，在相同时间内产生的热量之比

故选B。

17．如图所示，在四个相同水槽中盛有质量相等和温度相同的纯水，现将阻值为R1、R2的电阻丝（R1

A．

B．

C．

D．

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

由串并联电路特点可知，串联电路电阻越串越大，并联电路电阻越并越小；由电路图及已知R1＜R2可知，图D中电路总电阻最小，四个电路电压相等，通电时间相等，Q=

t可知，D产生的热量最多，水吸收的热量越多，水的温度最高，故选D。

【点评】

电路产生的热量越多，水吸收的热量越多，水的温度越高，由串并联电路的特点判断各电路的阻值大小、熟练应用电功公式是正确解题的关键．

18．在综合实践活动课上，小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路。

电源电压恒定，R1为定值电阻。

闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动，直至灯泡L正常发光。

此过程中，电流表A的示数随两电压表V1、V2（电压表V2未画出）示数变化关系图像如图乙所示。

下列说法正确的是（　　）

A．电源电压为5V

B．电路允许的最大功率为1W

C．小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为26.25J

D．再串联一个3Ω的电阻后，R2的滑片可自由移动，灯泡能正常发光且安全

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

该电路为串联电路，滑片P由最右端向左移动，V2示数减小，说明V2测滑动变阻器两端电压，则当电流为0.1A时，R1两端电压为

R1阻值表达式为

①

当电流为0.25A时，R1两端电压为

R1阻值表达式为

②

联立①②解得

R1=5Ω

U=4.5V

A．由上述分析可知，电源电压为4.5V，故A错误；

B．小灯泡正常工作时，电路最大电流为0.25A，则电路允许的最大功率为

故B错误；

C．小灯泡正常发光时，电流为0.25A，定值电阻R1在1min内产生的热量为

故C错误；

D．当滑动变阻器阻值为0时，再串联一个3Ω的电阻后，当小灯泡正常发光时，电流为0.25A，两定值电阻分得电压为

则灯泡两端电压为

为灯泡正常发光时的电压。

故D正确。

故选D。

19．如图，电源电压不变，

、

是两个相同的电阻，当闭合开关

，断开

、

，通电10min，电路产生的热量为Q；同时闭合

、

，断开

，若要产生相同的热量Q，则通电时间为（　　）

A．2.5minB．10minC．20minD．40min

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

由题可知，R1、R2是两个相同的电阻，设

R1=R2=R

由图可知，当闭合开关S1，断开S2、S3时，两电阻串联，总电阻为2R，电源电压不变，由焦耳定律可得，通电10min电路产生热量

Q=

×10×60s

闭合S2、S3，断开S1时两电阻并联，总电阻为

，产生相同热量，则

Q=

×t=

×t

×10×60s=

×t

t=150s=2.5min

故选A。

20．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。