2020-2021备战中考物理培优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 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QI 2 Rt 可知，通过这只电炉的电流是Q8 103JI2ARt200 10s故选 A。2 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

2、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。3 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_，正常工作吹热风5min 电热丝产生的热量是_J。5【答案】 552.6410【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

3、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：P电热丝P热PM1000W120W880W ；并联电路中各支路两端的电压相等，由PU2可得电热丝的电阻：RU 22220VR电热丝55；P电热丝880W2 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：QWPRt880W560s2.64105 J 。4 如图所示当甲电路中的开关S 闭合时，两个电压表所选量程不同，测量时的指针位置均为如图乙所示，则电阻R11212两端的电压为 _V， R R =_，当电阻 R 、 R 并联在电路中时，在相同的时间内电流通过R1

4、2所产生的热量之比12、 RQ Q =_。【答案】 104： 11：4【解析】【详解】12 从图甲可以看到，开关S 闭合时，电压表 V 测的是电源电压，示数较大，电压表V12测的是 R2两端的电压，示数较小，因为测量时的指针位置均为如图乙所示，那么电压表1V的量程应该是 0 到 15V，它的读数是 12.5V，电压表 V2 的量程应该是0 到 3V，它的读数是2.5V，根据串联电路电压规律可知，电阻R 两端的电压为1U 1 U - U 212.5V - 2.5V 10V电阻 R1 大小是U 110VR1II电阻 R2 大小是U 22.5VR2II那么R1： R210V2.5V4：1I：I3 当

5、电阻 R1、 R2 并联在电路中时，R1 、R2 两端的电压是相同的，在相同的时间内电流通过R1、 R2 所产生的热量之比是Q1：Q2U 2U 211R2：R11：4R1t： tR1：R2R25 电阻 A 和 B 连接在某一电路，通过它们的电流与其两端电压的关系如图所示。由图中信息可知（）A电阻 A 的阻值为5B当通过电阻B 的电流为0A 时，电阻B 的阻值为0C当电阻 A、 B 串联在电压为3V 的电源两端时，它们的电功率之比为PA : PB 1: 2D当电阻 A、 B 并联在电压为3V 的电源两端时， 5min 它们产生的电热之比 QA : QB 2 :1【答案】 ACD【解析】【分析】本

6、题考查串联、并联电路的特点，电功率的计算，电热的计算，应用I -U 图象和欧姆定律解题。【详解】A 由图象可知，电阻A 、 B 的I-U图象是倾斜的直线，则两个都是定值电阻，当A 两端的电压为3V时，通过它的电流为0.6A，那么A 的电阻U3V5R0.6 AI故 A 符合题意；B导体的电阻是其本身的一种性质，其两端有无电压，不会影响其电阻的大小，故B 不符合题意；C由图象可知，电阻A、 B 串联，电源电压为 3V时，通过电路的电流应该是0.2A ，此时A 、 B 两端的电压分别为1.0V 和 2.0V ，根据 P=UI得，各电阻的电功率之比为PA:PB =U A :U B=1.0V:2.0V=

7、1:2故 C 符合题意；D当电阻A 、 B 并联在电压为3V 的电源两端时，由图象可知，通过两电阻的电流分别为0.6A 和 0.3A ，根据 Q=UIt 得，在 5min 内，两电阻产生的电热之比QA :QB=I A :I B=0.6A:0.3A=2:1故 D 符合题意。故选 ACD 。6 如图是养鸡场冬季用来调控光照和室温设备的原理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 R1： R2 ：RL=1： 2： 2， S1、 S2 可以同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求开关S 闭合（）A S1

8、、 S2 同时断开时，设备运行处于白天用电状态B S1、 S2 也同时闭合时，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R1 和R2 产生的热量之比为2： 1D S1、S2 也同时闭合时，若电流表示数为6A，则R1 的实际功率为880W【答案】 ABD【解析】S 闭合， S1 、 S2断开时， R1 和 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 P=U2 /R 可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天，故A 正确；开关 S、 S1221L 发光，、 S同时处于闭合状态， R被短路， R 和灯泡 L 组成并联电路，灯泡且电路中的电阻

9、最小，由公式P=U2/R 可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以是晚上；故B 正确；121212212212S 闭合， S、 S断开时， R和 R串联， Q： Q=I R t： I R t=R：R =1：2，故 C 错；开关 S、 S1221L 组成并联电路；、 S都处于闭合状态时， R被短路， R 和灯泡 I=U/R， R1 ： RL =1： 2， I1 ： IL =RL ： R1 =2： 1， I=6A， I1 =4A， IL =2A， UL =U1=U=220V， P1 =U1 I1 =220V 4A=880W，故 D 正确 ；故选 ABD7 下列用电器中，主要是利用电流热效应来

10、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 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】

11、【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 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

12、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】

13、 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 10， 滑动变阻器R2 的规格为“ 200.5A” ，电压表量程为03V，电流表量程为00.6 A。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210 D当变阻器 R2 接入电路中的阻值是 8时，通电 1m

14、in 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

15、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8时，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据 Q I 2Rt求出 1min1电阻 R 产生的热量。【详解】A由电路图可知，R与 R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，故A122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“20 0.5A”，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

16、RU6V12I0.5A滑动变阻器接入电路中的最小电阻R小 R R112 10 2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10，故 C 正确；D当变阻器 R2 接人电路中的阻值是8时，电路的总电阻R R1R210 8 18此时电路中的电流IU6V1 AR183通电 1min 电阻 R1 产生的热量QI 2 R1t(1 A) 210 1 60s 66.7J3故 D 错误。故选 C。12 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】若原来电压为 U、原来电

17、阻为R，通电时间为t ，电流产生的热量为 Q WU 2t ，现在R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：3U2tQ0.5 R18QU 2；1tR故 C 正确。13 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

18、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 UIR 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。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PI 2 R 可得，较窄处的电功率更大，故ABC不符合题意 , D

19、符合题意。15 从产品说明书得知，一台“ 6V 3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为 0.1 。当小风扇正常工作时，则下列说法中正确的A小风扇1min 消耗的电能为18JB小风扇1min 将 180J 电能转化成机械能C电动机线圈1min 产生的热量为1.5JD电动机线圈1min 产生的热量为15J【答案】 C【解析】【详解】A由 PW得，小风扇 1min 消耗的电能为：t；W Pt 3W 60s 180J故 A 项错误；BCD由 P UI 得，电路中线圈的电流为：P3WI0.5A ；U6V电路中通过线圈的电流为产生的热量为：Q I2Rt （0.5A21.5J ；） 0.1 60s所以小风扇

20、 1min 内电能转化成的机械能小于180J；故 BD 项错误； C 项正确。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 1:9D 9 :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并联连接，结合图乙知，当U=3.0V 时，通过 R1、R2 的电流分别为12I =0.6A， I =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

21、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 用电热水壶烧水，若不考虑能量损失和电热水壶电阻的变化，当它两端电压为用 16min 可烧开一壶水，若它两端电压为0.8U 时，烧开同样一壶水所用的时间为（U 时，）A10minB 25minC 30minD 40min【答案】B【解析】【分析】电热水壶的原理是将电能转化为内能，在两端电压为U 将水烧开和在0.8U 的电压下烧开一壶水消耗的电能相等，根据WUIt2Ut 得出等式，据此求出在0.8U 的电压下烧开R一壶水需要的时间。【详解】烧开同样一壶水消耗的电能相等，设电热水壶的电阻为R，由 W UItU 2t 可得R220.8UU ttRR所用的时间tU 2125min2 t16min0.8U0.64故选 B。18 如右图所示，两透明容器中密封着等质量的空气，通电热），下列说法正确的是（ ）t 秒后（两容器都不向外放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