2020-2021备战中考物理综合题专练∶焦耳定律的应用问题及详细答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 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。2 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5m

2、in 电热丝产生的热量是_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 。3 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

3、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 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

4、- 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：R2R24 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

5、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 L226VRL6PL6W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 65 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

6、确的是A它们在工作时通过的电流一定相等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。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 ，下列说法正确的是A甲实际消

7、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D电流通过甲和乙做功一样快【答案】 AC【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中R1、 R2 是

8、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， S 、 S断开时， R和 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 P=U2 /R 可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白

9、天，故A 正确；开关 S、 S12同时处于闭合状态，21L 发光，、 SR被短路， R 和灯泡 L 组成并联电路，灯泡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 =4A， IL =2A

10、， UL =U1=U=220V， P1 =U1 I1 =220V 4A=880W，故 D 正确 ；故选 ABD8 电炉工作时，电炉丝很快变热但连接的电线却不怎么热，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 有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电

11、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QI 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成内能。10 如图所示

12、，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。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ab 的中点时，若定值电阻R 再产生热量P 滑至 a 端时，定值电阻R

13、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 滑至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

14、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 如图所示是 “探究在通电时间一定时，电流产生热量与哪些因素有关 的实验装置。下列关于此实验的一些描述，正确的是A在甲图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系B在乙图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系C在甲图中，闭合开关一段时

15、间后a 容器连接的U 型管液面高度差更明显D在乙图中，可得到结论：相同时间内，电流越大，容器内空气吸收热量越少【答案】 A【解析】【详解】A. 在甲图中，两个电阻串联，电流相等，电阻阻值不同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系，故 A 正确；B. 在乙图中，两个电阻阻值相同，电流不同，所以探究的是电流产生热量与电流的关系，故 B 错误；C. 在甲图中， a 容器中的阻值小于 b 容器中阻值，串联电路电流相同，由焦耳定律可知闭合开关一段时间后 a 容器内产生的热量小于 b 容器内，因此 b 容器内连接的 U 型管液面高度差更明显，故 C 错误；D. 在乙图中，探究的是电流产生热量与电流的关系，

16、可得到结论是相同时间内，电流越大，容器内空气吸收热量越多，故D 错误。13 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 U 乙 ；根据 Q

17、I 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。14 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。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

18、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【答案】 DB帕斯卡定律C欧姆定律D焦耳定律【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

19、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 将阻值为 40 的电阻丝接在电源两端，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()42A1.2 10JB3.75 10J23C 7.5 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，U 2t 可得： 40电阻丝产生的热量Q1U 2由 Qt1 ，RR1U 210电

20、阻丝产生的热量Q2 R2 t2 ，则 Q1U 2t1R1R2t11010min1，Q2U 2t2R1t24020min8R2即 Q28Q181.5103 J1.2104 J ，故 A 正确为答案17 两盏电灯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 如图电路，电源电压

21、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，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

22、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 =U12 t= (6V) 2 10s=6 Q160J此时电路中的电流U 16VI 11AR16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 =6 =2AR1故 A 错误；B滑片在中点时，电路中的电流1UU R 12V4V4I=I=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

23、率之比U ） I4P（ U（）A1R=12V 4V3P1U 1I 1=6V1A故 C 正确；16=9D由 P=UI 可得， R 先后两次消耗的电功率之比P U I4V4A8RR3=U R I1=PR6V1A9故 D 错误。故选 C。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

24、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= U -3.25VR1 阻值表达式为U -3.25VR1 0.25A联立解得R1=5U=4.5VA由上述分析可知，电源电压为4.5V，故 A 错误；B小灯泡正常工作时，电路最大电流为0.25A，则电路允许的最大功率为PmaxUI max4.5V0.25A=1.125W故 B 错误；C小灯泡正常发光时，电流为0.25A，定