物理 焦耳定律的应用问题的专项 培优 易错 难题练习题含答案.docx

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物理焦耳定律的应用问题的专项培优易错难题练习题含答案

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．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

3．一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%．

4．有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电阻0.5Ω。

这台电动机正常工作1min，消耗的电能为_______J。

产生的热量为_______J，输出的机械能为_______J。

【答案】18030150

【解析】

【分析】

根据

，求出消耗的电能；根据

求出在1min内电流产生的热量；消耗的电能减去产生的热量即为电动机获得的机械能。

【详解】

[1]这台电动机正常工作，电动机1min消耗的电能

[2]产生的电热

[3]输出的机械能

【点睛】

本题考查了电动机产生热量、电功、输出机械能的计算，关键是知道只有在纯电阻电路中电能才完全转化成内能。

5．为了将发电厂的电能输送到远处的用户家中，在两地间架设了两根等长的输电线。

两根输电线的总电阻为r。

已知位于电厂处的两根输电线间的电压为U，输送电能的功率为P，由于电流通过输电线发热会损失电能，该输电线路输送电能的效率为__________。

（输电效率为用户得到的电能与发电厂输出电能的比值）

【答案】

【解析】

【分析】

【详解】

由

得：

通过输电线的电流

输电线的总电阻

，则输电线上消耗的功率

则用户实际得到的电功率

则输电线输送电能的效率为

所以输电线输送电能的效率为

。

6．从产品说明书得知，一台“6V3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值0.1Ω，则小风扇正常工作2min电动机线圈产生的热量为____J。

【答案】3

【解析】

【分析】

【详解】

电路中线圈的电流为

电路中通过线圈的电流为产生的热量为

Q=I2Rt=（0.5A）2×0.1Ω×2×60s=3J

7．电炉工作时，电炉丝很快变热但连接的电线却不怎么热，这是因为（　　）

A．电炉丝的电阻较大

B．电炉丝与导线是并联的

C．电炉丝的横截面大

D．通过电炉丝的电流较大

【答案】A

【解析】

【详解】

电炉丝横截面积小，电阻大，电炉子在使用时，电炉丝和导线串联，I电炉丝＝I导线，通电时间t相同，由焦耳定律Q＝I2Rt，R电炉丝＞R导线，可知Q电炉丝＞Q导线，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。

故选A。

8．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。

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．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。

11．根据以下新闻信息，下列选项正确的是

材料和测试>行业动态>新闻正文

石墨烯也能变成绝缘体？

会产生什么样颠覆性影响？

发布者：

甄可信时间：

2019/5/2013：

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石墨烯又称单层墨，仅由一层碳原子组成，石墨烯是目前世界上最薄最坚硬的纳米材料，它的熔点超过3000℃，它具有优良的导热性，而且由于它特殊的电子结构，电阻会随着光照程度改变，在功能上比硅覆盖面更广更优秀，有可能代替硅成为新的半导体材料，近些年来科学家一直致力于挖掘石墨烯更多隐藏的性质，近日英国曼斯特大学的科学家们在《NATURE》上撰文，描述了他们用两块硝酸硼和两块石墨烯组装成一个“巨无霸汉堡”，这是科学家们首次将一般为半导体的石墨烯变成绝缘体……

A．石墨烯将来可以顶替硅制作光敏电阻

B．石墨烯所制作的半导体导电性好，电阻可以为零

C．电热丝如果用硝酸硼和石墨烯组装而成的绝缘体材料制作，能产生更多的热量

D．因为石墨烯有优良的导热性，所以石墨烯适合用来制成保温隔热材料

【答案】A

【解析】

【详解】

A．由文章内容可得，石墨烯电阻会随着光照强度改变，因此可以顶替硅制作光敏电阻，故A选项正确；

B．半导体材料是指其导电性能会随外界条件改变而改变，电阻并不可以为零，故B选项错误；

C．用绝缘材料制作电阻丝，通过电流极小，根据公式

可知，无法产生很大的热量；故C选项错误；

D．石墨烯有良好的导热性，因此热量容易散失，不适合用来制作保温隔热材料，故D选项错误。

12．电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这主要是因为

A．导线的电阻远小于电熨斗的电阻，导线消耗的电能很少

B．通过导线的电流小于电熨斗的电流

C．导线散热比电熨斗快

D．导线的绝缘皮隔热

【答案】A

【解析】

【详解】

电熨斗跟导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等；因为

，

，

所以产生的热量：

，

即相同时间内导线产生的热量远小于电熨斗产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故A正确，BCD错误。

13．a和b两个定值电阻的电流与电压的关系如图所示，下列说法正确的是（）

A．将a和b串联接入电路中，a、b两端的电压之比是1：

2

B．将a和b串联接入电路中，a,b消耗的功率之比是2：

1

C．将a和b并联接人电路中，通过a、b的电流之比是1：

2

D．将a和b并联接入电路中，相同时间内电流通过a、b产生的热量之比是4：

1

【答案】A

【解析】

【详解】

A．由图可知若将a和b串联接入电路中，a、b两端的电压之比是1：

2，故A正确；

B．由图可知若将a和b串联接入电路中，a、b消耗的功率之比为

故B错误；

C．由图可知若将a和b并联接人电路中，通过a、b的电流之比是2：

1，故C错误；

D．由图可知若将a和b并联接入电路中，相同时间内电流通过a、b产生的热量之比为

故D错误。

14．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。

15．一个电炉的电阻是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。

16．电路两端电压增为原来的3倍，电路的电阻降为原来的0.5倍，在相同时间内，电流产生的热量是原来的（）

A．6倍B．9倍C．18倍D．1.5倍

【答案】C

【解析】

【详解】

若原来电压为U、原来电阻为R，通电时间为t，电流产生的热量为

，现在的电压为3U，电阻为0.5R，通电时间为t，电流产生的热量为Q′：

；

故C正确。

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．下列表述不正确的是（　　）

A．

两灯串联在220V的电路中，甲灯较亮

B．

细绳悬挂的两轻质带电小球保持静止，则两球一定带同种电荷

C．

验证焦耳定律实验中，装置通电一分钟后，右管中的液面较高

D．

每消耗

的电能，电能表上的转盘转过3000转

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

A．由图可知

，甲乙两灯额定电压相同，由

得

甲乙两灯串联在电路中，所以电流相等，由

得

灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，所以乙灯较亮，故A错误，A符合题意；

B．细绳悬挂的两轻质带电小球保持静止，两球相互排斥，则两球一定带同种电荷，故B正确，B不符合题意；

C．装置通电一分钟后，由焦耳定律可知，右侧电阻较大，产生的热量较多，所以右管中的液面较高，故C正确，C不符合题意；

D．由表上的信息可知，每消耗

的电能，电能表上的转盘转过3000转，故D正确，D不符合题意。

故选A。

19．如图所示是电热吹风机的内部电路原理图，电热吹风机由一个电动机和一个电热丝并联组成。

电动机中有电流通过时会有风吹出，电热丝中有电流通过时会有热量产生。

当开关S1、S2都闭合，二者都正常工作，下列说法不正确的是（　　）

A．电动机和电热丝在相同时间内产生的热量不同

B．电动机和电热丝在相同时间内消耗的电能不同

C．电动机和电热丝消耗的电功率相同

D．电动机消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．电动机与电热丝电阻与电流均不同，根据

可得，两者在相同时间内产生的热量不同，故A正确，不符合题意；

B．电动机和电热丝并联，两者电压相同，但电流不同，根据公式

可得两者相同时间内消耗的电能不同，故B正确，不符合题意；

C．电动机和电热丝两端的电压相同，但电流不同，根据

可得，两者电功率不同，故C错误，符合题意；

D．电动机主要是将电能转化为机械能，少部分电能转化为内能，故D正确，不符合题意。

故选C。

20．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。