中考物理培优之焦耳定律的应用问题及答案解析

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 如图所示，电源电压为 6V ， R1 10 ， R2 20， R35 。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， R3 被短路 ， R1 与 R2 并联 ，此时 R1 两端的电压为电源电压U。 当开关闭合 ， S2、 S3 全部断开时 ， R2 被开路 ， R1 与 R3 串联 ，此时S1R1 U 1 10 2R3U 351则此时 R1 两端的电压为U12R1 产生的热量之比是U，则相同的时间内电流通过3U

2、22t U2 9Q R1UQ U 12 tU12 U4R13故选 B。2 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 _ 4【答案】 1.21090.9%【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（

3、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 ，这台电动机的效率： = P出/ P 总=2000W/ 2200W=90.9%3 小明将线圈电阻为4.84 的电动机接人220V 的家庭电路中，关闭其它用电器，只让电动机工作时，观察到他家标有2000imp/(kW.h) 的电能表3min 内闪烁了 100 次，则电动机在这段时间内消耗的电能为

4、_kW.h，电动机线圈产生_J 的热量。【答案】 0.051.8104【解析】【分析】【详解】1 电动机在这段时间内消耗的电能为WnkWh=100kWh0.05kWhn020002 根据公式 WUIt 可以求出电动机线圈的电流为IW0.053.6106 J100 AUt220V360s22电动机线圈产生热量为QI 2Rt (100 A) 2 4.84 180s=18000J=1.8 104 J 224 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

5、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。5 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

6、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

7、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=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

8、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 S1、S2同时断开时，设备运行处于白天用电状态B S1、 S2 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，在相同时间内和产生的热量之比为2 1D S1、 S2同时闭合时，若电流表示数为6A，则的实际功率为 880W【答案】 C【解析】【分析】【详解】S 闭合， S 、 S 同时断开时， R 、 R 组成串联电路，灯泡L 断路不发光，且电路中的电阻最1212大，由公式 PU2可知，此时

9、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 R1、 R2 产生的热量之比QQ2I 2Rt I 2R2t R1R2 12开关 S、 S12同时处于闭合状态，21L 发光，且、 SR被短路， R 和灯泡 L 组成并联电路，灯泡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= 6A所以I1=4AI2=2A因为U LU 1U220V所以P1UI 1220V4A880W故选 C。7 电冰箱起动时，与电冰箱并联的台灯变暗。关于这一现象，下列说法中不正确的是（）A进户线中电流变大B线路中

10、电阻变大C线路中热损耗变大D灯泡两端的电压变小【答案】 B【解析】【分析】【详解】A当使用大功率的电冰箱时，电路中的总功率过大，家庭电路的电压一定，由PUI 可知，干路中的电流变大，故A 正确，不符合题意；B因电冰箱和台灯是并联的，根据并联电路电阻的特点知，线路中的总电阻变小，故B错误，符合题意；C干路中的电流变大，由QI 2 Rt 知，线路中的热损耗变大，故C 正确，不符合题意；D因干路中的电流变大，由UIR 知，线路电阻分压变大，台灯两端的电压变小，所以台灯将变暗，故D 正确，不符合题意。故选 B。8 以下原理与应用上下对应正确的是（）ABCD【答案】C【解析】【分析】【详解】A原理为电磁

11、感应原理；扬声器是利用通电导体在磁场中受力的作用，故A 错误；B原理为通电导体在磁场中受力的作用；麦克风是利用电磁感应原理，故B 错误；C原理为电流的磁效应即电流周围存在磁场；电铃是利用电流的磁效应，使电磁铁吸引衔铁击打铃盖发出声音，故 C 正确；D原理为电流的热效应，电流做功将电能转化为内能；电风扇是利用电流做功将电能转化为机械能，故 D 错误。故选 C。9 如图，电源电压保持不变，R1=10 ，开关 S 闭合， S0 拔至 b 时电压表的示数是拔至a时的三分之一，则 R2=_；若电源电压为3 V，当开关01在 10 min内产S拔至 b 时， R生的热量是 _J。【答案】 20【解析】【分

12、析】【详解】1 闭合开关60S，开关S0 拨至b 时，两电阻串联，电压表测R1 两端的电压；闭合开关S，开关 S0 拨至 a 时，两电阻串联，电压表测电源的电压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，且开关S0 拨至 b 时电压表示数是拨至 a 时的三分之一，所以，两电阻两端的电压之比U1U 3 1U 2UU 32因串联电路中各处的电流相等，所以，由I U 可得，两电阻的阻值之比RU1R1 I U1 1R2U 2U 22I则 R2 的阻值R2 2R1 2 10 202 若电源电压为 3V，当开关 S0 拨至 b 时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路中的电流IU3V 0.1AR1R21

13、0 20R1 在 10min 内产生的热量Q1 I2R1t (0.1A)2 10 600s60J10 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 符合题意。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

14、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【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 2P22RR

15、R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 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

16、联接入电路所用时间最短D两根电阻丝并联接入电路所用时间最短【答案】 D【解析】【分析】【详解】2将一壶水加热至沸腾时，产生的热量相同，根据热量的公式QUt 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。13 从产品说明书得知，一台“6V3W”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

17、为15J【答案】 C【解析】【详解】A由 PWt 得，小风扇 1min 消耗的电能为：WPt 3W60s 180J；故 A 项错误；BCD由 P UI 得，电路中线圈的电流为：IP3W0.5A ；U6V电路中通过线圈的电流为产生的热量为：Q I2Rt（0.5A20.1 60s1.5J ；）所以小风扇 1min 内电能转化成的机械能小于180J；故 BD项错误； C 项正确。14 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【

18、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。15 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

19、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，由 WUItU 2t 可得R20.8U2U ttRR所用的时间U 22 t1t16min 25min0.8U0.64故选 B。16 如右图所示，两透明容器中密封着等质量的空气，通电t 秒后（两容器都不向外放热），下列说法正确的是（）A两容器中电阻产生的热

20、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【解析】【分析】根据焦耳定律 Q I 2 Rt 判断两容器中电阻产生热量的多少，产生的热量越多，空气吸收热量越多， U 形管中液柱越高；电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。【详解】A由图示可知，两个电阻丝是串联的，电流相同，电阻不同，所以相等的时间内产生的热量是不相同的，故 A 错；BCD右边容器中的电阻是左边容器电阻的二倍，所以右边容器中产

21、生的热量是左边容器产生热的二倍，由于两个器中空气的质量相同，故可得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，故C 正确、 BD 错误。应选 C。17 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=3800J1s，电动机正常工

22、作1s 产生的热量：Q=I2Rt=(10A)2 2=200J1s，故选 A。18 如图所示，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 R1 R2 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，Q=U 2t 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

23、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SP置于变阻器的中点，当滑片时，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 在中点时， 10s 内滑动变阻器R 消耗的电能为60JC R1 先后两次消耗的电功率之比为16:9D滑动变阻器R 先后两次消耗的电功率之比为8:1【答案】 C【解析】【分析】【详解】A根据电路图可知，定值电阻R1 与滑动变阻器R 串联，电压表测R 两