2020-2021中考物理(焦耳定律的应用问题提高练习题)压轴题训练含答案解析

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1a 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1：2B将 a 和 b 串联接入电路中，a,b 消耗的功率之比是 2： 1C将 a 和 b 并联接人电路中，通过a、 b 的电流之比是1： 2D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Pa : PbU a

2、 I :U b I U a I : 2U a I A 1: 2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Qa : QbI a2 Ra t : I b2 Rb tUI at :UI bt2 :1故 D 错误。2 从产品说明书得知，一台“6 V3 W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值0.1 ，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P3WI0.5AU6V电路中通过线圈的电流为产生的热

3、量为Q=I2 Rt=(0.5A) 2 0.1 2 60s=3J3 将阻值为R 甲=40 和 R 乙 =10 的两个电阻串联后接在电源上，相同时间内，两电阻中产生热量较多的是_。若将两电阻并联后接在4 V 的电源上，1 min内两电阻产生的总热量为_J。【答案】R 甲120【解析】【分析】【详解】1 已知 R 甲 R 乙，根据焦耳定律 Q= I 2Rt ，两个电阻串联后，通过的电流相等，相同时间内，电阻 R 甲 产生热量较多。2 两电阻并联，由 Q= I 2 Rt , I= U 得，RU 2t4V260sU 2t4V260sQ甲 =24J， Q乙 =96JR甲40R乙10共产生的热量Q= Q甲

4、+ Q乙 =24J+96J=120J4 电动机是将电能转化成机械能的机器，但由于线圈内部有电阻，所以同时还有一部分电能转化成内能。若一台玩具电动机接在6V 的电源两端，使其正常转动时，通过电动机中的电流为 0.3A；短暂地卡住电动机转轴，使其不能转动，通过电动机中的电流为3A。则这台电动机线圈的电阻为_，正常转动时的效率是_。【答案】 290%【解析】【分析】【详解】1 电动机转轴卡住时电流为3A，故电动机线圈电阻为U 6VR=2I 3A2 设电动机正常运转时，在t 时间内消耗的电能为W=UIt =6V 0.3A t在 t 时间产生的热量为Q=I2Rt=(0.3A)2 2 t电动机正常运转时的

5、效率W有W -Q 6V0.3At- 0.3A22 t=6V0.3A=90%W总Wt5 两定值电阻RA和 RB 中的电流与其两端电压的关系如图所示，若将两电阻串联在电压为3V 的电源两端，电路的总功率为_ W，通电一段时间后，RA 和 RB产生的热量之比是_ 【答案】 0.61：2【解析】【分析】【详解】由图象知，U=3V 时， IA=0.6A， IB=0.3A，根据 RU，电阻IU3VRA5，I A0.6AU3VRB10，I B0.3A两电阻串联时，电路总电阻R=RA+RB=5 +10 =15，电路总功率U 2(3V)2P150.6W ；RA、 B 两电阻串联流过它们的电流I 相等，通电一段时

6、间产生的热量之比QAI2 R tR51AAQBI 2 RBt RB1026 下列说法不正确的是（）A两个用电器组成的电路，通过它们的电流不相等，则它们一定是并联B三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器，则它们一定是并联C家庭电路中若电热水壶被短路，则空气开关一定跳闸D功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h，产生的电热一定相等【答案】 D【解析】【分析】【详解】A两个用电器组成的电路，只有并联时通过它们的电流才不相等，故A 正确， A 不符合题意；B三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器，则它们一定是并联，若其中两个或三个串联，则必须同时工作，故B 正确， B 不符合题意

7、；C家庭电路中若电热水壶被短路，电路中电流过大，则空气开关一定跳闸，故C 正确，C不符合题意；D功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h 消耗的电能相同，但因为电热水壶把电能几乎全部转化成热能，而电风扇主要是把电能转化成机械能，二者产生的电热不同，故误， D 符合题意。故选 D。D 错7 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

8、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。8 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1mm 2 提升到 1.5mm 2。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1mm 2 提升到1.5mm 2，从而减小导线的电阻，根据焦耳定律Q I 2 Rt 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。9 两个发

9、热电阻R1:R2 =1:4,当它们串联在电路中时，R1、 R2 两端的电压之比 U1:U2=_；已知 R1=10 ,那它们并联在4V 电路中 ,两个电阻在100s 内产生的热量是 _J【答案】 1： 4200【解析】【分析】【详解】两电阻串联在电路中时时，电流相等，根据UIR 得， R1、 R2 两端的电压之比：U 1IR1R11U 2IR2R24 ；已知 R110，则R24R14 10 40；根据 QWU 2t 得两个电阻在100s 内产生的热量为：RQ总W1 W2U 2tU 2t(4V) 2100s (4V) 2100s 200JR1R2104010 在相等的时间内，电热丝甲比电热丝乙放出

10、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WD 符合题意。t 可知，甲的功率小，故P故选 D。11 如下图所示，当滑动变阻器的滑片9min ；当滑片P 滑至 b 端时，定值电阻ab 的中点时，若定值电阻R 再产生热量P 滑至 a 端时，

11、定值电阻R 产生热量 Q 用时是R 产生相同热量Q 的用时是36min ，当滑片P 滑至Q 的用时是（）A20.5minB 20.05minC 20.25minD 22.25min【答案】 C【解析】【详解】当滑动变阻器的滑片P 滑至 a 端时，电路为R 的简单电路，产生热量等于消耗电能，则可W由 P得，产生热量Q 所用时间为tt1WQQRP1U 2U 2R当滑片 P 滑至 b 端时，电路为R 与整个滑动变阻器串联电路，根据串联分压定律可求R 两端电压为URURR滑产生热量等于消耗电能，则可由PW得，产生热量Q 所用时间为tt2WQQQ(R R滑 )2P2U 2RU 22RU 2RRR滑当滑片

12、 P 滑至 ab 的中点时，电路为R 与变阻器串联电路，此时滑动变阻器接入阻值为总阻值的一半，根据串联分压定律可求R 两端电压为URUR1 R滑2产生热量等于消耗电能，则可由PWQ 所用时间为t 得，产生热量WQQQ(R1R滑 )2t32P3U 2RU 2RU22RR 1 R滑2由于第一次用时9min，第二次用时36min ，带入式子求解可得，t3=20.25min ，故选 C。12 一个电炉的电阻是200，通电 10s3产生 810J 的热量，那么通过这只电炉的电流是（）A2AB 4AC 20AD 40A【答案】 A【解析】【详解】根据焦耳定律的公式Q I 2 Rt 可知，通过这只电炉的电流

13、是Q8 103J2AI200 10sRt故选 A。13 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 0.5 ，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14400JD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

14、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 0.5 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。14 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（）A6 倍B 9 倍C 18 倍D 1.5 倍【答案】 C【解析】【详解】2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QWUt ，现在R的电压为 3

15、U，电阻为 0.5R，通电时间为t，电流产生的热量为Q：2Q3Ut180.5 R；QU 21tR故 C 正确。15 如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U 甲 、 U 乙 以及它们在相同时间内分别产生的热量 Q 甲、 Q 乙 的大小，下面关系中正确的是（）A U 甲 U 乙 ， Q 甲 Q 乙BU 甲 U 乙， Q 甲 Q 乙C U 甲 U 乙， Q 甲 Q 乙D U 甲 U 乙， Q 甲 Q 乙【答案】 A【解析】【详解】从图中可以看到，这两个灯泡是串联的，流过的电流大小相等，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值，根据 U

16、IR 可知， U 甲 U 乙 ；根据 QI 2 Rt 可知，时间相同，流过的电流大小相同，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值，那么Q甲 Q乙 。故选 A。16 如图所示，电源电压为 6V ， R1 10 ， R2 20， R3 5 。闭合开关S1 后，当S2 ， S3 全部闭合和全部断开时，在相同的时间内电流通过R 产生的热量之比是（）1A4 9B 94C 2 3D 3 2【答案】 B【解析】【分析】【详解】当开关都闭合时 ， R3121两端的电压为电源电压1被短路 ， R与 R并联 ，此时 RU。 当开关 S闭合 ， S2、 S3 全部断开时 ， R2 被开路 ， R1 与 R3 串联 ，此时

17、R1 U 1 10 2R3U 351则此时 R1 两端的电压为U1 2U，则相同的时间内电流通过R1 产生的热量之比是3U22t U2 9Q R1UQ U 12 tU12 U4R13故选 B。17 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（）A1: 1B4: 3C 3: 4D 16: 9【答案】 B【解析】【分析】【详解】由题意可知R13 I14t11R24 ， I 23， t21由 Q I2Rt 可得，在相同时间内产生的热量之比QI 2 Rt231 41 I2 1 1 42Q2R2t2341 3故选 B。18 在综合实践活动课上，小明设计了如

18、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5VB电路允许的最大功率为1WC小灯泡正常发光时，定值电阻R1 在1min内产生的热量为26.25JD再串联一个【答案】 D【解析】【分析】【详解】3的电阻后，R2 的滑片可自由移动，灯泡能正常发光且安全该电路为串联电路，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，

19、R1 两端电压为U R1U -0.5V-3.5V= U -4VR1 阻值表达式为R1U -4V0.1A当电流为 0.25A 时， R1 两端电压为U R1U -0.75V-2.5V= U -3.25VR1 阻值表达式为U -3.25VR1 0.25A联立解得R1=5U=4.5VA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PmaxUI max4.5V0.25A=1.125W故 B 错误；C小灯泡正常发光时，电流为10.25A，定值电阻 R 在 1min 内产生的热量为Q放 =I 2 Rt25 60s=18.75J0.25A故 C 错误；D当滑动变阻器阻值为0 时，再串联一个3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U 12I LR130.25A5+3 =2V则灯泡两端电压为U LUU 124.5V-2V=2.5V为灯泡正常发光时的电压。