2020-2021中考物理备考之焦耳定律的应用问题压轴突破训练∶培优易错难题篇附详细答案(1)

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 两个发热电阻 R12121

2、2:R =1:4,当它们串联在电路中时，R、 R两端的电压之比 U :U =_；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W1W2U 2U 2(4V) 2(4V) 2tt10100s100s 200JR1R2403 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

3、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。【答案】552.64510【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 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：Q W P t880W 5 60s 2.64 105 J。R4 将阻值为R

4、 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 2t2U 2t2Q甲 = 4V60s =24J， Q乙 =4V60s =96JR甲40R乙10共产生的热量Q= Q甲 + Q乙 =24J+96J=120J5 电动机是将电能转化成机械能

5、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U6VR=2I3A2 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=90%W总W6V0.

6、3At6 如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气， U 形管中液面的高度的变化反映密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（）A该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系B将左边容器中的电阻丝换成10 的，可以探究电流产生的热量与电阻的关系C该实验装置是利用U 形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的D通电一段时间后，左侧电阻丝产生的热量比右侧电阻丝产生的热量多【答案】 AD【解析】【分析】【详解】A装置中一个 5的电阻与两个 5的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I 右

7、=I 左两个 5 的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I 右=I1+I2两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I1=I2所以右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，故 A 正确；B将左边容器中的电阻丝换成10的电阻丝后，左右容器中的电阻和电流都不同，没有控制好变量，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故B 错误；C该实验装置是利用U 形管中空气的热胀冷缩来反应热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U 形管液面高度差的变化来反映，故C 错误；D通过左边容器中的电阻丝的电流大，由Q=I2Rt 可知，左边电阻丝产生的热量多，温度升得较快，故

8、D 正确。故选 AD。7 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 的的电压为 3V 时，通过它的电

9、流为I-U 图象是倾斜的直线，则两个都是定值电阻，当0.6A ，那么 A 的电阻A 两端U3VR5I0.6 A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ABAB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 :Q

10、B=I A :I B=0.6A:0.3A=2:1故 D 符合题意。故选 ACD 。8 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、 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

11、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】1212L 断路不发光，且电路中的电阻最S 闭合， S、 S断开时， R和 R 组成串联电路，灯泡大，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、 S12同时处于闭合状态，21和灯泡 L 组成并联电路，灯泡L 发光，、 SR被短路， R且电路中的电阻最小，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 =IR t： I R t=R：R

12、=1：2，故 C 错；开关 S、 S12都处于闭合状态时，21、 SR被短路， R 和灯泡 L 组成并联电路； 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 ABD9 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 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

13、流以及通电时间，根据公式生的热量已知电动机两端的电压和通过的电流，根据公式Q=I2Rt 可求这台电动机1min 内产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

14、的效率： = P出/ P 总=2000W/ 2200W=90.9%10 如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（）A电视机B电暖气C电风扇D计算器【答案】 B【解析】【详解】A通电后，电视机是把电能转化为电视机影像的光能和喇叭的声能，不是利用电流热效应工作， A 项不合题意；B通电后，电暖气是把电能转化为内能，这是利用电流热效应工作，选项B 符合题意；C通电后，电风扇是把电能转化为扇叶的动能，不是利用电流热效应工作，C 项不合题意；D通电后，计算器是把电能转化为显示屏上的光能和喇叭的声能，不是利用电流热效应工作， D 项不合题意。11 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。

15、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果最明显（）A a 点Bb点C c 点D都一样【答案】A【解析】【详解】影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积，由图可知 a 点横截面积最小，故 a 的电阻 2故放在 a 点效果最明显。故选 A。12 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R1 、 R2 。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

16、【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。13 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QI 2 Rt ，R电熨

17、斗 R导线 ，所以产生的热量：Q电熨斗 Q导线 ，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。14 如图所示是“的实验装置。下探究在通电时间一定时，电流产生热量与哪些因素有关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

18、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 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

19、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。16 如图所示是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为 1，保护电阻R为 4，当闭合开

20、关S 后，两电压表的示数分别为6V 和 2V，则（）A电路中的电流为4A，电源电压为6VB电动机的功率为16W ，它两端的电压为4VC 1min 在电阻 R 上产生的热量是60J， 电动机线圈产生的热量是120JD电动机工作时将电能转化为机械能，若将儿阻R 换成滑动变阻器，可调节电动机的转速【答案】 D【解析】【分析】【详解】由电路图中可知，电动机与保护电阻串联，电压表V1 测量电源电压；电压表V2 测量保护电阻 R 两端的电压A.由题意可知，闭合开关后，电阻R 两端的电压为2V，则通过电阻R 的电流U R2VI= 0.5AR4因为串联电路电流处处相等，电路中的电流为0.5A，故 A 不符合题

21、意；B电压表 V 测量电源电压，则结合题中数据可知，电源电压为6V，因为串联电路总电压1电压各用电器电压之和，所以电动机的电压为UM =U-UR=6V-2V=4V电动机的功率为PM =UM I=4V 0.5A=2W故 B 不符合题意；C 1 分钟在电阻R 上产生的热量Q=I2Rt=(0.5A)2 4 60s=60J1 分钟电动机线圈产生的热量是Q 2I 2 Rt 0.5A1 60s =15J故 C 不符合题意；D电动机工作时把电能转化成机械能，将电阻R 换成滑动变阻器，可以调节电路中电流的大小，从而起到调节电动机转速的作用，故D 符合题意。故选 D。17 用电热水壶烧水，若不考虑能量损失和电热

22、水壶电阻的变化，当它两端电压为U 时，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（）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WUItU 2 t 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RU 220.8UttRR所用的时间tU 2125min2 t16min0.8U0.64故选 B。18 如图所

23、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 R2）分别按图中的四种方式连接放入水槽，并接入相同电源通电相同时间后，水温最高的是ABCD【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 R12Q=U 2 R 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，t 可R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19 如图电路，电源电压为12V 且保持不变，闭合开关S，当滑片P 置于变阻器的中点时，电压表的示数为 4V；当滑片 P 置于变阻器的 b 端时，电压表的示数变化了2V，在 10s内定值电阻 R1 产生的热量为 36J。则下列结果正确的是（）A电路中的最大电流为1AB滑片 P 在