中考物理备考之焦耳定律的应用问题压轴突破训练∶培优易错难题篇及详细答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 如图所示，物理课上李老师给电炉通电后，电炉丝热得发红，而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手。这是因为A电炉丝的电阻比导线的电阻小B电流通过导线时没有产生热效应C导线中的电流比电炉丝中的电流小D导线消耗的电功率比电炉丝消耗的电功率小【答案】 D【解析】【详解】根据焦耳定律QI 2 RtPt 可以知道，当通电时间一样时，电阻大的，电功率大，其产生的热量多，由于电炉丝的电阻远大于与之相连导线的电阻，所以当电炉丝热得发红，而与之连接的导线却没有发热，故选D。2 图中电源电压保持不变，灯泡标有6V，3W 字样，当开关s 闭合时 .灯泡 L 正常发光，电流表的示数为0.8

2、A，则电阻R=_ .通电 10s. R 产生的热量为 _J.【答案】 2018J【解析】【分析】【详解】当闭合开关S 时，灯L 正常发光，说明电源电压为U=6V，电流表测的是总电流，则I=0 8A，由 P=UI 可知，灯泡中的电流：IL =P 额 /U 额 =3W/6V=0. 5A，根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知：电阻中的电流:IR=I-IL =0. 8A-0. 5A=0. 3A，由 I=U/R 得 , 电阻 :R=U/IR=6V/03A=20；通电 1min 电阻 R 产生的热量：Q=W=UIRt=6V0 3A 10s=18J。3 一台电动机正常工作时，两端的电压为220V，通

3、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】 1.2 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：224Q=I Rt=（ 10A） 2 60s=1.2 J； 10P 总 =UI=220

4、V10A=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%4 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： 1 1：4【解析】【详解】12 从图甲可以看到，开关S 闭合时，电压表V测的是电源电压

5、，示数较大，电压表V12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1V的量程应该是0 到 15V，它的读数是12.5V，电压表 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 212.5V - 2.5V 10V电阻 R1 大小是U 110VR1II电阻 R2 大小是U 22.5VR2II那么10V2.5V4：1R1： R2：II3 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12所产生的热量之比是R 、 RQ1：Q2U 2U 211R2

6、：R11：4R1t： tR1：R2R25 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 2t4V260sU 2t4V260sQ甲 =24J， Q乙 =96JR甲40R乙10共产生的热量Q= Q甲 + Q乙 =24J+96

7、J=120J6 如图所示，灯泡L 上标有 “6 V 6 W字”样 (不计灯丝电阻的变化)。电源电压 6 V 且保持不变。定值电阻 R40。只闭合开关 S1 和 S3，电阻 R 在 100 s 产生的热量是 _J；电路在工作状态下整个电路消耗的最小功率是_W。【答案】 90 0.78【解析】【详解】1 只闭合开关 S1 和 S3 ，定值电阻R和灯泡 L 并联接在电路中，定值电阻R 两端的电压U RU 6V那么电阻 R 在 100 s 产生的热量是226VQU R t100s 90JR40U22 电路在工作状态下整个电路消耗的功率最小，根据P可知，要求总电阻最大；灯R泡 L 的电阻是U L226V

8、RL6PL6W当电阻 R 与灯泡 L 串联在电路中时，此时电路中的电阻最大，只需要闭合开关S2 ，这种情况下电路消耗的最小功率是U 2U 226VPR RL0.78WR总40 67 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

9、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 =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该实验装置是利用能直接观察，但可以通过U 形管中空气的热胀冷缩来

10、反应热的多少，虽然产生热量的多少不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。8 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

11、】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 I-U 图象是倾斜的直线，则两个都是定值电阻，当A 两端的电压为3V 时，通过它的电流为0.6A ，那么 A 的电阻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=1.0

12、V: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 。9 如图所示的是探究灯泡灯丝的电阻特性的实验电路，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压 2.5V，额定电流0.25A）、电压表 V（量程 15V，内阻未知）、电流表A（量程 0.6A，内阻 0.2 ）、阻值为30 的定值电阻 R0、滑动变阻器 R、恒定电源（电压15V，内阻不计）、开关 S、导线若干

13、。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片到某一位置，当电流表的示数为 0.55A 时，小灯泡 L 正好正常发光。(1)小灯泡 L 正常发光时的电阻是多少？(2)此时电压表的示数是多少？(3)通电 1min ，电流表 A 消耗的电能是多少？【答案】 (1) 10 ； (2) 6.5V； (3) 3.63J【解析】【分析】【详解】(1)小灯泡 L 正常发光时的电阻是R额U 额 = 2.5V10I 额 0.25A(2)由图像可知电压表与灯L 串联后与定值电阻R0 并联，小灯泡L 正好正常发光，则电压表与灯L 串联支路的电流为0.25A，由并联分流可知，定值电阻R0 的电流为0.55A-0.25A=0.3A

14、则两支路的路端电压为U 0 =I 0 R00.3A30 = 9V由串联分压可知电压表的示数为9V-2.5V=6.5V(3)通电 1min ，电流表 A 消耗的电能是QI 2 RA t0.55A 20.2 60s=3.63J答： (1)小灯泡 L 正常发光时的电阻是10；(2) 电压表的示数为 6.5V；(3) 通电 1min ，电流表 A 消耗的电能是 3.63J。10 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

15、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 S1、 S2 同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态C S 、S 同时断开时，在相同时间内和产生的热量之比为2 112D S 、 S 同时闭合时，若电流表示数为6A，则的实际功率为 880W12【答案】 C【解析】【分析】【详解】1212L 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 组成串联电路，灯泡大，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 R1

16、、 R2 产生的热量之比QQ2I 2RtI 2R t2RR 1 212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= 6A所以I1=4AI2=2A因为U LU 1U220V所以P1UI 1220V4A880W故选 C。11 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，

17、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 两端电压。根据串联电路分压原理知，滑片从中点到b 端时， R 连入阻值增大，它分得电压增大，即电压表示数增大了 2V，此时电压表示数为4V+2V=6V，所以定值电阻R1 两端的电压U1=U-UR=12V-6V=6V由 Q=U 2 t 可得RR1

18、 =U12 t= (6V) 2 10s=6 Q160J此时电路中的电流I 1U 16VR11A6当滑片在 a 点时，电路是只有 R1 工作的简单电路，此时电路中电阻最小，电流最大，电路中的最大电流U12VI 最大 =2AR16故 A 错误；B滑片在中点时，电路中的电流UU R 12V 4V4I=I1=R1= A639s 内滑动变阻器R 消耗的电能4W R=UR It=4VA 9s=48J3故 B 错误；C由 P=UI 可得， R1 先后两次消耗的电功率之比U ） I4P（ U（）A1R=12V 4VPUI1=3116V1A故 C 正确；16=9D由 P=UI 可得， R 先后两次消耗的电功率之

19、比P U I44VA8RR=U R I1=3=PR6V1A9故 D 错误。故选 C。12 如图 (甲 )所示，两电热丝R1 与 R2 并联， R120，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

20、量程为0 3A，分度值为0.1A，干路电流 I=2.5A，电流表 A2 的量程为0 0.6A，分度值为 0.02A，通过 R1 的电流 I1=0.5A，根据并联电路的电流特点可得，通过R2 的电流：I 2I I1 2.5A 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；2A则 R 的阻值：R2U 10V =5 ，I 22A则R1： R220：5 41：，故 A 错误，符合题意；2的电功率：C RP2UI 210V2A20W ，故 C 正确，不符合题意；D R1工作 2 分钟所放出的热量：Q1 I1

21、2 R1t220 260s600J ，0.5A故 D 正确，不符合题意。13 一个电炉的电阻是3200，通电 10s 产生 810J 的热量，那么通过这只电炉的电流是（）A2AB 4AC 20AD 40A【答案】 A【解析】【详解】根据焦耳定律的公式QI 2 Rt 可知，通过这只电炉的电流是Q8 103JI2ARt200 10s故选 A。14 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（）A对蓄

22、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 D 正确

23、。故选D。15 2019 年 3 月，中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，取得了国际超导科研领域的重大突破。利用石墨烯超导的零电阻特性进行远距离输电，将实现电能零耗损。其节能依据的原理是（）A牛顿第一定律B帕斯卡定律C欧姆定律D焦耳定律【答案】 D【解析】【分析】利用超导进行远距离输电，因为超导体的电阻为零，根据焦耳定律公式可知，没有热量产生，即没有内能的损耗。【详解】A牛顿第一定律是指一切物体在不受力的情况下，将保持静止状态或匀速直线运动状态，与题无关，故 A 不符合题意；B帕斯卡定律是指加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递，与题无关，故 B 错误；C欧

24、姆定律是指一段导体通过的电流跟加在导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，与题无关，故 C 错误；D焦耳定律是指一段导体产生的热量跟导体通过的电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟导体的通电时间成正比；所以当电阻为零时，导体没有热量产生，即电能零损坏，故 D 正确。故选 D。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

25、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 不符合题意；B电压表 V1 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

26、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 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】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 P实甲实乙灯泡的