中考物理与焦耳定律的应用问题有关的压轴题及答案解析

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 如图 (甲 )所示，两电热丝 R121与 R 并联， R 20，电源电压保持不变，闭合开关，电流表 A1 和电流表 A2 表盘指针均指如图(乙 )所示位置，则以下判断不正确的是（）A R1: R2 5： 1B电源电压是 10 VC R2 的电功率是 20WD R1 工作 2 分钟所放出的热量为600J【答案】 A【解析】【详解】由电路图可知， R1 与 R2并联，电流表A1测干路电流，电流表 A2 测 R1 支路的电流；B因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且两电流表指针的位置相同，所以，电流表 A1 的量程为 0 3A，分度值为0.1A，干路电流 I=2

2、.5A，电流表 A2 的量程为0 0.6A，分度值为 0.02A，通过 R112的电流：的电流 I =0.5A，根据并联电路的电流特点可得，通过RI 2II12.5A 0.5A 2A ，U因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由I可得，电源的电压：RUI 1R10.5A20 10V，故 B 正确，不符合题意；A则 R2 的阻值：R2U10VI 2=5 ，2A则R1： R220：5 41：，故 A 错误，符合题意；2C R 的电功率：P2UI 210V2A20W ，故 C 正确，不符合题意；D R1 工作 2 分钟所放出的热量：Q1 I12 R1t0.5A220 260s600J ，故 D 正

3、确，不符合题意。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， R2 为滑动变阻器，闭合开关S1，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，当额定电压U= 6V 时，灯泡的额定电流I= 0.6A，则灯泡额定功率PUI6V0.6A3

4、.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6V，由图象可知，这时电路中的电流为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U 212V2V0.4A106V4 当滑片 P 在最右端时，滑动变阻器全部接入电路

5、，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I =0.5A ，灯泡两端电压 UL=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 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

6、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 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

7、 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 B0.3A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 有两个灯泡 L1 212没有标记，实验测得2的电阻为 6。、 L，L标有“ 6V、 3W”字样，

8、 LL将 L1、 L2 串联接在某一电路中，两灯L1 、L2 均能正常发光（忽略温度对电阻的影响），下列计算结果正确的是（）A该电路两端的总电压为9VB灯 L2 的额定功率为3WC相同时间内，灯L1、 L2 消耗的电能之比W1 W2=11D相同时间内，灯L1、 L2 产生的热量之比Q1Q2=2 1【答案】 AD【解析】【详解】A 接入电路后正常发光，则电路中电流P13W0.5A ，I6VU 1则 L 2 两端电压U 2IR20.5A6 3V ，则总电压U 总U 1 U 2 6V3V 9V，A 正确；B根据题意可知， L 2 的功率为P2 I 2 R226 1.5W ，0.5AB 错误；C根据

9、W Pt 可知，在相同时间内消耗电能之比等于功率之比为2： 1， C 错误；D灯泡产生的热量等于消耗的电能，因此产生的热量之比为2：1， D 正确。6 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】

10、【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，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

11、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D 正确。故选 AD。7 下列用电器中，主要是利用电流热效应来工作的是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 电炉工作时，电炉丝很快变热但连接的电线却不怎

12、么热，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。9 两个发热电阻R1:R2 =1:4,当它们串联在电路中时，R1、 R2 两端的电压之比 U1:U2=_；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： 42

13、00【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W1 W2U 2U 2(4V) 2(4V) 2100s 200Jtt10100sR1R24010 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，

14、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 如图，电源电压不变，R1 、 R2 是两个相同的电阻，当闭合开关S1 ，断开 S2 、 S3 ，通电 10min ，电路产生的热量为Q；同时闭合 S2 、 S3 ，断开 S1 ，若要产生相同的热量Q，则通电时间为（）A2.5minB 10minC 20minD 40min【答案】 A【解析】【分析】【详解】由题可知， R1、 R2 是两个相同的电阻，设R =R =R1

15、2由图可知，当闭合开关 S1232R，电源电压不变，由，断开 S、 S 时，两电阻串联，总电阻为焦耳定律可得，通电10min 电路产生热量Q= U 2 10 60s2 R闭合 S231R ，产生相同热量，则、S ，断开S 时两电阻并联，总电阻为2U 22U 2tQ= R t=2RU 22U2 10 60s=t2RRt=150s=2.5min故选 A。12 电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示，断开S 后，充电插口可以外接充电器对电池进行充电，电动自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为 48V，此时通过电动机线圈的电流为5A，电动机线圈的电阻是0.5 ，下列说法正确的是

16、（）A对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源B电动自行车的电动机把电能全部转化为机械能C电动机正常工作1min ，电流通过线圈所产生的热量为14400JD电动机正常工作1min ，消耗的电能为14400J【答案】D【解析】【分析】【详解】A对蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来，则蓄电池相当于用电器，故A 错误；B由于电动机会发热，则电动自行车的电动机把电能转化为机械能和内能，故B 错误；C电动机正常工作1min ，电流通过线圈所产生的热量为Q=I2Rt=(5A)2 0.560s=750J故 C 错误；D电动机正常工作1min ，消耗的电能为W=UIt=48V 5A 60s=14400J故

17、 D 正确。故选D。13 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。14 如图甲图是小灯泡 L 和电阻 R2 的 I-U 图象。将小灯泡L、电阻 R1 和 R2 接入乙图所示电路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S1 时，电流表示数为0.8A；只闭合开关 S3 时，小灯

18、泡 L 的实际功率为 1.2W。下列说法正确的是 ( )A只闭合开关S3 时，小灯泡的电阻为5B只闭合开关S1 时，电路总功率为9.6WC R1 的电阻为5D所有开关都闭合，在15s 内电路中产生的总热量为3200J【答案】 C【解析】【分析】【详解】由图知，电阻 R2 为定值电阻，其阻值为U 14VR210I10.4A只闭合开关S1 时，电阻R1 与灯 L 串联，电流表测的是整个电路的电流，由甲图知，当I0.8A 时，灯两端的电压为U L4V，由此可得电源电压UU R1U L0.8A R1 4V当只闭合开关 S3时，电阻R与灯 L 串联，灯消耗的实际功率为1.2W ，图甲知，当2U L2V

19、时， I 2 0.6A，灯消耗的功率为P U L I 22V 0.6A 1.2WR2 两端的电压为U 2I 2R20.6A 10 6V根据串联电路电压的特点，可知电源电压为U U 2 U L6V2V 8VA当只闭合开关3时，根据欧姆定律可得U，可得此时灯L 的电阻为SIRU L2V3.3RL0.6AI 2故 A 错误；B只闭合开关S1 时，电路中消耗的总功率为PUI8V0.8A6.4W故 B 错误；C将 U 值代入得8V0.8AR14V解得R15D所有开关都闭合时， R 和 R 并联，灯被短路，在15s 内电路中产生的总热量为12228VQU t15s 288JR并103故 D 错误。故选 C

20、。15 如图所示，电源电压为 6V ， R1 10 ， R2 20， R3 5 。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R1产生的热量之比是（）A4 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 S1闭合 ， S2、 S3 全部断开时 ， R2 被开路 ， R1 与 R3 串联 ，此时R1 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322U t U2 9Q R1

21、UQ U 12 tU12 U4R13故选 B。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.

22、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IU R2V = 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

23、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 下列表述不正确的是（）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】U 额2A由图可知 P额甲 P额乙 ，甲乙两灯额定电压相同，由R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 P实甲实乙灯泡的亮度取决于灯泡的 功率，所以乙灯 亮，故A ，

24、A 符合 意；B 挂的两 小球保持静止，两球相互排斥， 两球一定 同种 荷，故正确， B 不符合 意；BC装置通 一分 后，由焦耳定律可知，右 阻 大， 生的 量 多，所以右管中的液面 高，故 C 正确， C 不符合 意；D由表上的信息可知，每消耗 1kW h 的 能， 能表上的 3000 ，故 D 正确， D 不符合 意。故 A。18 甲、乙两个容 相等的 水器，接在照明 路上，甲的 阻 121 ，乙的 阻 72.6，将它 都盛 温度相同的冷水后接入家庭 路中，通 6min后乙 水器中的水被 开， 甲 水器将水 开需要的 （）A4 minB 6 minC 8 minD 10 min【答案】

25、D【解析】【分析】【 解】由 意可知容 相等即水的 量相等，接入家庭 路中即工作 相等，水都 开即升高U 222温度相同， 水吸收 量相等，由公式Qt 可知 QU t甲 、 QU t乙 ，由 两个式RR甲R乙子化 可得t甲t乙R甲6 minR乙121 10 min72.6故 D19 根据以下新 信息，下列 正确的是材料和 行 新 正文石墨 也能 成 体？会 生什么 覆性影响？ 布者：甄可信 ： 2019/5/20 13： 14 量： 1314 点 数： 9527石墨 又称 墨， 由一 碳原子 成，石墨 是目前世界上最薄最 硬的 米材料，它的熔点超 3000 ，它具有 良的 性，而且由于它特殊的 子 构， 阻会随着光照程度改 ，在功能上比硅覆盖面更广更 秀，有可能代替硅成 新的半 体材料，近些年来科学家一直致力于挖掘石墨 更多 藏的性 ，近日英国曼斯特大学的科学家 在 NATURE上撰文，描述了他 用两 硝酸硼和两 石墨 装成一个“巨无霸 堡”， 是科学家 首次将一般 半 体的石墨 成 体A石墨烯将来可以顶替硅制作光敏电阻B石墨烯所制作的半导体导电性好，电阻可以为零C电热丝如果用硝酸硼和石墨烯组装而成的绝缘体材料制作，能产生更多的热量D因