2020-2021中考物理培优易错难题之焦耳定律的应用问题附详细答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 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BU 甲 Q 乙C U 甲 U乙 ， Q 甲 U 乙 ，Q 甲 Q【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：R甲R乙 ，由U=IR 知： U 甲 U 乙 ；由焦耳定律Q=I2Rt 知： Q甲 Q乙 ；故选 C。2 一台电动机正常工作时，两端

2、的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2，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 2 60s=1.24J； 10（2）电动机的电

3、功率：P 总 =UI=220V10A=2200W，线圈消耗的功率：P 圈 =I2R=（10A） 2 2 =200W，输出功率：P 出 =P 总 -P 圈 =2200W-200W=2000W ，这台电动机的效率： = P出/ P 总=2000W/ 2200W=90.9%3 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1 的R阻值是 _实验时，电源电压保持5 V 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_1内产生的热量为_W此时，电阻 R 在 10 minJ【答案】

4、100.460【解析】【分析】【详解】当 P 在 b 端时R2=0，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=U 总=5V=10 a端时，R2两端电压U2=U 总 -U1=5V-I0.5A当滑动变阻器的滑片移到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。4 有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电阻0.5 。这台电动机正常工作 1min ，消耗的电能为 _J。产生的热量

5、为 _J，输出的机械能为 _J。【答案】 180 30 150【解析】【分析】根据 W =UIt ，求出消耗的电能；根据QI 2 Rt 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WUIt3V1A60s180J2 产生的电热22QI Rt （1A）0.560s30J3 输出的机械能W机械WQ180J30J150J【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 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，

6、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 2V6V，则灯泡的额定功率是_W ，R1 的阻值为 _，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PUI6V0.6A3.6W2 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

7、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UU LI 大 R1即12V6VR10.6A解得R1103 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UU L小I小 R1U 2滑动变阻器R2 两端的最大电压U 212V2V0.4A106V4 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R2U 2 =6V15I

8、小0.4A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R2715715则U U LI R1I R2由图分析可知，当电流LI=0.5A ，灯泡两端电压 U =3.5V 时，等式12V3.5V+0.5A 10+0.5A 7成立，即此时通过R2 的电流为0.5A，则通电 1min R2 产生的热量为Q放I 2 R2t27 60s=105J0.5A6 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

9、路中通过线圈的电流为产生的热量为Q=I2 Rt=(0.5A) 2 0.1 2 60s=3J7 如图所示，灯泡L 上标有 “6 V 6 W字”样 (不计灯丝电阻的变化)。电源电压6 V且保持不变。定值电阻R40。只闭合开关S1 和S3，电阻R 在100 s 产生的热量是_J；电路在工作状态下整个电路消耗的最小功率是_W。【答案】 900.78【解析】【详解】1 只闭合开关S1 和 S3 ，定值电阻R和灯泡 L 并联接在电路中，定值电阻R 两端的电压U RU 6V那么电阻 R 在 100 s 产生的热量是226VQU R t100s 90JR40U22 电路在工作状态下整个电路消耗的功率最小，根据

10、P可知，要求总电阻最大；灯R泡 L 的电阻是U L226VRL6PL6W当电阻 R 与灯泡 L 串联在电路中时，此时电路中的电阻最大，只需要闭合开关S2 ，这种情况下电路消耗的最小功率是U 2U 226VPR RL0.78WR总40 68 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

11、，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效率W有 W -Q6V0.3At- 0.3A22 t=6V0.3A=90%W总Wt9 如图所示的是探究灯泡灯丝的电阻特性的实验电路，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压 2.5V，额定电流 0.25A）、电压表 V（量程 15V，内阻未知）、电流表 A（量程 0.6A，内阻 0.2 ）、阻值为 30 的定值电阻 R0、滑动变阻器 R、恒定电源（电压 15V，内阻不计）、开关S、导线若干。闭合开关S，

12、调节滑动变阻器的滑片到某一位置，当电流表的示数为 0.55A 时，小灯泡L 正好正常发光。(1)小灯泡 L 正常发光时的电阻是多少？(2)此时电压表的示数是多少？(3)通电 1min ，电流表 A 消耗的电能是多少？【答案】 (1) 10 ； (2) 6.5V； (3) 3.63J【解析】【分析】【详解】(1)小灯泡 L 正常发光时的电阻是R额U 额 = 2.5V10I 额0.25A(2)由图像可知电压表与灯L 串联后与定值电阻R 并联，小灯泡L 正好正常发光，则电压表0与灯 L 串联支路的电流为0.25A，由并联分流可知，定值电阻R0 的电流为0.55A-0.25A=0.3A则两支路的路端电

13、压为U 0 =I 0 R00.3A30 = 9V由串联分压可知电压表的示数为9V-2.5V=6.5V(3)通电 1min ，电流表 A 消耗的电能是QI 2 RA t0.55A 20.2 60s=3.63J答： (1)小灯泡 L 正常发光时的电阻是10；(2) 电压表的示数为 6.5V；(3) 通电 1min ，电流表 A 消耗的电能是 3.63J。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【

14、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。11 如下图所示，当滑动变阻器的滑片P 滑至 a 端时，定值电阻R 产生热量 Q 用时是9min ；当滑片 P 滑至 b 端时，定值电阻 R 产生相同热量 Q 的用时是 36min ，当滑片 P 滑至 ab 的中点时，若定值电阻 R 再产生热量 Q 的用时是（ ）A20.5minB 20.05minC 20.25minD 22.25min

15、【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，则可由 PWQ 所用时间为t 得，产生热量t1WQQRP1U 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tWQQQ(R R滑 )2t2U 2RU 2RU 2P22RRR滑当滑片 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 P

16、WQ 所用时间为t 得，产生热量WQQQ(R1 R滑 )2t32PU 2RU 2RU 232RR 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 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QI 2 RtPt 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

17、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 如图 (甲 )所示，两电热丝R1 与 R2 并联， R120，电源电压保持不变，闭合开关，电流表 A1 和电流表A2 表盘指针均指如图(乙 )所示位置，则以下判断不正确的是（）A R1: R2 5： 1B电源电压是10 VC R2 的电功率是20WD R1 工作2 分钟所放出的热量为600J【答案】 A【解析】【详解】由电路图可知， R1 与 R2 并联，电流表 A1 测干路电流，电流表 A2 测 R1 支路的电流；B因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且两电流表指针的位置相同，所以，电流表 A1 的量程为0 3A

18、，分度值为0.1A，干路电流 I=2.5A，电流表 A2 的量程为0 0.6A，分度值为 0.02A，通过 R1 的电流 I1=0.5A，根据并联电路的电流特点可得，通过R2 的电流：I 2I I1 2.5A 0.5A 2A ，U因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由I可得，电源的电压：RUI 1R10.5A20 10V，故 B 正确，不符合题意；A则2R 的阻值：R2U 10V =5 ，I 22A则R1： R220：5 41：，故 A 错误，符合题意；2的电功率：C RP2UI 210V2A20W ，故 C 正确，不符合题意；D R1工作 2 分钟所放出的热量：Q1 I12 R1t220

19、 260s600J ，0.5A故 D 正确，不符合题意。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

20、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 一只电热水壶有两根电阻丝R1 、 R2 ，其阻值 R1R2 ，现把这只电热水壶接入照明电路中将一壶水加热至沸腾，则下列说法正确的是（）A只接入 R1所用时间最短B只接入 R2 所用时间最短C两根电阻丝串联接入电路所用时间最短D两根电阻丝并联接入电路

21、所用时间最短【答案】 D【解析】【分析】【详解】将一壶水加热至沸腾时，产生的热量相同，根据热量的公式QU 2 t 可知，电源电压不R变，接入电路的电阻越小，产生相同热量的时间越少，并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，两根电阻丝并联接入电路时，总电阻最小，加热时间最短。故选 D。16 两个定值电阻R1、 R2 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S ，经过相同的时间，R1、 R2 产生的热量之比为（）A 1: 3B 3:1C 1:9D9 :1【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

22、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。17 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

23、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 Q I 2Rt 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WUIt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PUI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。18

24、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V，线圈电阻为2 ，线圈中电流为10A。这台电动机正常工作1 s 消耗的电能为W，产生的热量为Q，则A W=3 800 J， Q=200 JB W=3 800 J， Q=3 800 JC W=72 200 J， Q=200 JD W=72 200 J， Q=3 800 J【答案】 A【解析】【详解】电动机正常工作1s 消耗的电能：W=UIt =380V 10A=1s3800J，电动机正常工作1s 产生的热量：Q=I2Rt=(10A)2 2=200J1s，故选 A。19 小明同学在活动课上表演了一个小魔术：用金属片点燃火柴。他将一金属片接在学生电源上（如图所示），则将火柴放在哪个位置效