中考物理焦耳定律的应用问题(大题培优易错难题)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，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 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R1 两端的电压为 _V， R1 R2 =_，当电阻 R1、 R2 并联在电路中时，在相同的时间内电流通过R1、 R2 所产生的热量之比Q1 Q2=_。【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 V1 测的是电源电压，示数较大，电压表V2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V1的量程应该是 0 到 15V，它的读数是12.5V，电压表

3、 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R1 两端的电压为U 1 U - U 2 12.5V - 2.5V10V电阻 R1大小是R1U 110VII电阻 R2大小是R2U 22.5VII那么R1： R210V2.5V4：1I：I3 当电阻 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12R 、 R 所产生的热量之比是Q1：Q2U 2U 211R2：R11：4R1t： tR1：R2R23 将阻值为R 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

4、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 2t2U2t =2Q甲 = 4V60s =24J， Q乙 =4V60s =96JR甲40乙10R共产生的热量Q= Q甲 + Q乙 =24J+96J=120J4 电烙铁和电风扇上都标有“ 220V 60W ”的字样，使它们分别在额定电压下工作相同的时间。以下判断中正确的是A它们在工作时通过的电流一

5、定相等B它们在工作过程中消耗的电能一定相等C它们在工作过程中产生的电热一定相等D它们在工作过程中的电功率一定相等【答案】 ABD【解析】【详解】A根据 PUI 得它们在额定电压下工作时通过的电流相等，故A 正确；B根据 WPt 得它们在在额定电压下工作相同的时间消耗的电能相等，故B 正确；C电烙铁工作时主要把电能转化为内能，电风扇工作时主要把电能转化为风能，所以它们在工作过程中产生的电热不相等，故C 错误；D它们在额定电压下工作的电功率都等于60W，故 D 正确。5 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

6、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

7、，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、 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；121212212212S 闭合， S、 S断开时， R和 R 串联， Q： Q =I Rt： I Rt=R：R =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

8、=6A， I1 =4A， IL =2A， UL =U1=U=220V， P1 =U1 I1 =220V 4A=880W，故 D 正确 ；故选 ABD6 如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关SR的滑片P在a点时，滑动变阻器电流表示数为 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R断路【答案】 B【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=

9、0.3A，此时滑动变阻器的电压U1I 1R 0.3A103V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 II10.5A0.3A0.2A定值电阻的电阻RRU3V15I 20.2A故 B 正确；C 10s 内定值电阻 R 产生的电热为Q I 22Rt215 10s 6J0.2A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。7 电炉工作时，电炉丝很快变热但连接的电线却不怎么

10、热，这是因为（）A电炉丝的电阻较大B电炉丝与导线是并联的C电炉丝的横截面大D通过电炉丝的电流较大【答案】 A【解析】【详解】电炉丝横截面积小，电阻大，电炉子在使用时，电炉丝和导线串联，I 电炉丝 I 导线 ，通电时间 t 相同，由焦耳定律 Q I2Rt， R 电炉丝 R 导线 ，可知 Q 电炉丝 Q 导线 ，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。故选 A。8 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（

11、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 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， S1、 S2 同时断开时， R1、 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 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

12、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。9 一台电动机正常工作时，两端的电压为220V10A，若此线圈的电，通过线圈的电流为阻为 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

13、_4【答案】 1.2 10 90.9%【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）电动机的电功率：P 总 =UI=220V10A=2200W，线圈消耗的功率：P 圈 =I2R=（10A） 2 2 =200W

14、，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%10 如图是探究电流通过导体时产生热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通电一段时间后，左侧U 形管中液面的高度差比右侧的小B若容器外面的电热丝R3 发生了断路，若与没断时的通电时间相同，则左侧U 形管中液面高度差变小C将右边并联的两根5 的电阻丝都放入到容器内，通电一段时间后，右侧U 形管中液面的高度差比左侧的大D该实验装置是利用【答案】 BU

15、 形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少【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=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；由Q=I2 Rt 可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，左侧U 形管中液面的高度差更大，故 A 错误；B R3 发生断路前，左侧的电阻为5，右侧的电阻为 2.5

16、 ，则电路的总电阻为 R 总 =5+2.5 =7.5 R3 发生断路后，电路中只有R1 和R2 串联，则总电阻为R总=5+5=10R3 发生断路后，整个电路的总电阻增大了，根据欧姆定律可知，电路中的总电流减小了，在电阻、通电时间不变时，电流减小，则产生的热量变少，所以左侧U 形管中液面高度差变小，故B 正确；C将右边并联的两根5的电阻丝都放入到容器内，右侧的电阻为和通电时间相同，左侧的电阻大于右侧的电阻，则左侧产生的热量多，右侧2.5 ，左右两侧的电流U 形管中液面的高度差比左侧的小，故C 错误；D该实验装置是利用容器中空气的热胀冷缩来反应放热的多少，产生热量的多少不能直接观察，通过 U 形管

17、液面高度差的变化来反映，故 D 错误。故选B。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【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t1WQQRPU 2U 21R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

18、，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2W产生热量等于消耗电能，则可由 P得，产生热量Q 所用时间为tWQQQ(R1R滑 )2t32P3U 2RU 2RU22RR 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 将阻值为 40 的电阻丝接在电源两

19、端，通电 10 min ，电流产生的热量是31.5 10 J；若将阻值为 10 的电阻丝接入同一电源的两端，通电 20 min ，电流产生的热量是()A1.242 10JB3.75 10JC 7.523 10JD 6.0 10J【答案】 A【解析】【详解】将阻值 10的电阻丝接入同一电源两端，电源电压一定，设为U，2U2由 QU t 可得： 40电阻丝产生的热量Q1t1 ，RR110电阻丝产生的热量Q2U 2t2，R2Q1U 2t1R2t11010min1R1，则U 2Rt4020min8Qt2221R2即 Q28Q18 1.5103 J1.2104 J ，故 A 正确为答案13 下列表述不正

20、确的是（）A两灯串联在220V 的电路中，甲灯较亮B细绳悬挂的两轻质带电小球保持静止，则两球一定带同种电荷C验证焦耳定律实验中，装置通电一分钟后，右管中的液面较高D每消耗 1kW h 的电能，电能表上的转盘转过3000 转【答案】 A【解析】【分析】【详解】A由图可知 P额甲 P额乙 ，甲乙两灯额定电压相同，由U 额2R得P额R甲 R乙甲乙两灯串联在电路中，所以电流相等，由P实I 2 R 得P实甲 P实乙灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，所以乙灯较亮，故A 错误， A 符合题意；B细绳悬挂的两轻质带电小球保持静止，两球相互排斥，则两球一定带同种电荷，故B正确， B 不符合题意；C装置通电一分钟后

21、，由焦耳定律可知，右侧电阻较大，产生的热量较多，所以右管中的液面较高，故 C 正确， C 不符合题意；D由表上的信息可知，每消耗1kW h 的电能，电能表上的转盘转过3000 转，故 D 正确， D 不符合题意。故选 A。14 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

22、，水都烧开即升高U 222温度相同，则水吸收热量相等，由公式Qt 可知 QU t甲 、 QU t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 D15 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2一壶水消耗的电能相等，根据WUItUt 得出等式，据此求出在0.8U

23、 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。16 两根导线的电阻之比是3:4，通过的电流之比是4:3，在相同时间内两根导线中产生的热量之比为（）A1:1B4: 3C 3:4D16:9【答案】 B【解析】【分析】【详解】由题意可知R1 3I1 4t1 1R24 ， I 23 ， t21由 Q I2Rt 可得，在相同时间内产生的热量之比Q1 I2Rt231 42 421 1Q2 I R2t2341 3故选 B。17 两盏电灯

24、并联接在同一电源上甲灯的电阻为500 ,乙灯的电阻为1200 .在相同的时间内A甲灯消耗的电能多B乙灯消耗的电能多C甲、乙两灯消耗的电能一样多D无法判断【答案】 A【解析】【分析】【详解】两盏电灯并联接在同一电源上时，因并联电路中各支路两端的电压相等，甲灯的电阻小，工作相同的时间，由W=UIt= U 2t 可知，甲灯消耗的电能多，故A 正确、 BCD错误，故选RA。18 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

25、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 R1U -0.5V-3.5V= U -4VR1 阻值表达式为U -4VR1 0.1A当电流为 0.25A 时， R1 两端电压为U R1U -0.75V-2.5V=

26、 U -3.25VR1 阻 表达式 U -3.25VR10.25A 立解得R1=5U=4.5VA由上述分析可知， 源 4.5V，故 A ；B小灯泡正常工作 ， 路最大 流 0.25A， 路允 的最大功率 PmaxUI max4.5V0.25A=1.125W故 B ；C小灯泡正常 光 ， 流 0.25A，定 阻R1 在 1min 内 生的 量 Q放 =I 2 Rt0.25A 25 60s=18.75J故 C ；D当滑 阻器阻 0 ，再串 一个3的 阻后，当小灯泡正常 光 ， 流 0.25A，两定 阻分得 U 12I LR130.25A5+3 =2V 灯泡两端 U LUU 124.5V-2V=2.5V 灯泡正常 光 的 。故D 正确。故