2020-2021中考物理焦耳定律的应用问题解答题压轴题提高专题练习附详细答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 如图是科技小组为养鸡场设计的调控光照和室温设备的电路图。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， L 为照明灯泡（ L 的电阻不随温度变化），2R1R2R1 。 S1、 S2，同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求。开关S 闭合时，下列说法错误（）A S 、S同时断开时，设备运行处于白天用电状态12B S 、 S 同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态12C S1、 S2 同时断开时，在相同时间内和产生的热量之比为2 1D S 、 S 同时闭合时，若电流表示数

2、为6A，则的实际功率为 880W12【答案】 C【解析】【分析】【详解】1212组成串联电路，灯泡 L 断路不发光，且电路中的电阻最S 闭合， S 、 S同时断开时， R、 R大，由公式 PU2可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天在相同时R间内 R12、 R 产生的热量之比QQ2I 2Rt I 2R2t R1R212开关 S、 S1、 S2 同时处于闭合状态，R2 被短路， R1 和灯泡 L 组成并联电路，灯泡L 发光，且U2电路中的电阻最小，由公式P可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以RU是晚上，因为I，所以RR R121L所以I IR R211LL1因为 R1=

3、6A所以I1=4AI2=2A因为U LU 1U220V所以P1UI 1220V4A880W故选 C。2 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，电源电压12V不变， R1为定值电阻，21R 为滑动变阻器，闭合开关S ，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

4、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，电压表示数为路中的电流为6V，由图象可知，这时电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

5、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20.5A，则通电 1min R 产生的热量为Q放I 2 R2t27 60s=105J0.5A3 从产品说明书得知，一台“6 V3 W”的迷你型小风

6、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量为Q=I2 Rt=(0.5A) 2 0.1 2 60s=3J4 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 B

7、0.3A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，通电一段时间产生的热量之比QAI2 R tR51AAQBI 2 RBt RB1025 下列关于物理中常见电现象和磁现象的说法中一定正确的是（）A两个轻质小球放在一起时相互排斥，则两球一定带同种电荷B一个开关能同时控制两盏灯，则这两盏灯一定是串联的C两盏白炽灯串联通电发光，则更亮一点的电阻一定更大D电功率相同的电热水壶和电风扇工作相同的时间，发热一定相等【答案】 AC【解析】【分析】【详解】A据“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”知，两个

8、轻抚小球放在一起相互排斥，则两球一定带同种电荷，故A 正确；B一个开关同时控制两盏灯，则这两盏灯可能是串联，也有可能是并联，因为两灯并联，开关在干路，则可同时控制两盏灯，故 B 错误；C串联电路中，通过两盏灯的电流相等，据 P=I2 R 得，电阻越大，实际功率越大，则亮度越亮，故 C 正确；D电功率相同的电热水壶和电风扇在额定电压下工作相同时间，消耗的电能相等，但发热是电热水壶的大于电风扇的。因为电热水壶基本将所有的电能上转化为内能，而电风扇将大部分电能转化为机械能，小部分电能转化为内能。故D 错误。故选 AC。6 有甲乙两台电暖器，甲的额定功率为1200W，乙的额定功率为800W ，下列说法

9、正确的是A甲实际消耗的的电能可能比乙少B电流通过甲做的功一定比乙多C正常工作时，甲消耗电能比乙快【答案】 ACD电流通过甲和乙做功一样快【解析】【详解】AB 甲的功率大于乙的功率，只能说甲做功快，不能说电流通过甲做功多；当甲的工作时间远小于乙的工作时间时，甲消耗的电能可能比乙少，电流通过甲做的功可能比乙少，故A 正确， B 错误；CD、甲的功率大于乙的功率，说明电流通过甲做功快，在相同的时间内，甲消耗电能多，故 C 正确， D 错误。7 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

10、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

11、保温状态，所以是白天，故A 正确；开关 S、 S1 、 S2 同时处于闭合状态，R2 被短路， R1 和灯泡 L 组成并联电路，灯泡L 发光，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；S 闭合， S1 、 S2 断开时， R1 和 R2 串联， Q1 ： Q2 =I2 R1 t： I2R2 t=R1 ：R2 =1：2，故 C 错；开关 S、 S1 、 S2 都处于闭合状态时，R2 被短路， R1 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

12、 =4A， IL =2A， UL =U1=U=220V， P1 =U1 I1 =220V 4A=880W，故 D 正确 ；故选 ABD8 如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器R的滑片 P 在 a 点时，电流表示数为0.5A，将滑片 P 从 a 点移动到最右端的过程中，通过滑动变阻器的电流随电阻变化图像如图乙所示，则下列选项正确的是（）A电源电压为5VB R 的阻值为15C 10s 内定值电阻R 产生的电热为9JD若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，则一定是【答案】 BR断路【解析】【分析】【详解】A由图乙可知，当滑片P 在 a 点时， R=10 ，电流 I1=0.3

13、A，此时滑动变阻器的电压 U1 I 1R 0.3A 10 3V滑动变阻器与定值电阻并联，所以滑动变阻器的电压等于电源电压UU 13V故 A 错误；B滑动变阻器R的滑片 P 在 a 点时，电流表示数为0.5A，此时定值电阻的电流I 2 I I10.5A 0.3A0.2A定值电阻的电阻 RU3VR15I 20.2A故 B 正确；C 10s 内定值电阻R 产生的电热为Q I 22Rt26J0.2A15 10s故 C 错误；D若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，有可能是R断路，也有可能是滑动变阻器 R两个下接线柱接在电路中，故D 错误。故选 B。9 有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电

14、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 Q I 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

15、成内能。10 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。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P 滑至 a 端时，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

16、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【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WQ 所用时间为t 得，产生热量Pt1WQQRP1U 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

17、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 )22t3U 2RU 2RU2P32RR 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 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

18、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。13 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

19、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。14 在相等的时间内，电热丝甲比电热丝乙放出的热量少，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

20、量少，即电热丝甲消耗的电能较少，W根据 P可知，甲的功率小，故D 符合题意。t故选 D。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 UIR 可知， U 甲

21、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 甲、乙两个容积相等的电热水器，接在照明电路上，甲的电热丝阻值为121 ，乙的电热丝阻值为72.6，将它们都盛满温度相同的冷水后接入家庭电路中，通电6min 后乙电热水器中的水被烧开，则甲电热水器将水烧开需要的时间为（）A4 minB 6 minC 8 minD 10 min【答案】 D【解析】【分析】【详解】由题意可知容积相等即水的质量相等，接入家庭电路中即工作电压相等，水都烧开即升高222温度相同，则水吸收热量相等，由公式QU t 可知 QUUt甲 、 Qt

22、乙 ，由这两个式RR甲R乙子化简可得t乙R甲6 mint甲121 10 minR乙72.6故选 D17 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W UItU 2t 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，

23、由 WUItU 2t 可得RU 220.8UttRR所用的时间tU 2116min25min2 t0.640.8U故选 B。18 一台电动机正常工作时线圈两端的电压为A。这台电动机正常工作1 s 消耗的电能为380 V，线圈电阻为2 ，线圈中电流为W，产生的热量为Q，则10A 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=

24、(10A)2 2=200J1s，故选 A。19 在综合实践活动课上，小明设计了如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3的电阻后， R2 的滑片可自由移动，灯泡能正常发光且安全【答案】 D【解析】【分析】【详解】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， R1 两端电压为U R1 U -0.5V-3.5V= U -4VR1