2020-2021备战中考物理二模试题分类汇编——焦耳定律的应用问题综合附详细答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 新的国家标准对延长线插座配用的导线横截面积要求做了修改，额定电流16A 的延长线插座，导线最小横截面积由1mm 2 提升到 1.5mm 2。这样做的目的是A增大导线的电阻B减小通过导线的电流C增大导线上的电压D减小导线的发热功率【答案】 D【解析】【详解】当材料、长度相同时导体的电阻跟横截面积成反比，将导线最小横截面积由1mm 2 提升到1.5mm 2，从而减小导线的电阻，根据焦耳定律Q I 2 Rt 知道，当通电时间一定时，电阻越小，导体产生的热量越少，因此这样做可以减小导线发热的功率，故选D。2 如图，电源电压保持不变， R1=100拔至 b 时电压表的示

2、数是拔至 a，开关 S 闭合， S时的三分之一，则 R2=_；若电源电压为3 V，当开关 S0 拔至 b 时， R1 在 10 min 内产生的热量是 _J。【答案】 20 60【解析】【分析】【详解】1 闭合开关 S，开关 S 拨至 b 时，两电阻串联，电压表测R 两端的电压；闭合开关S，开01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U1 U 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 1R

3、2U 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 0.1AR1R21020R1 在 10min 内产生的热量Q1 I2R1t (0.1A)2 10 600s60J3 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_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

4、 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 为了将发电厂的电能输送到远处的用户家中，在两地间架设了两根等长的输电线。两根输电线的总电阻为r。已知位于电厂处的两根输电线间的电压为U，输送电能的功率为P，由于电流通过输电线发热会损失电能，该输电线路输送电能的效率为_。（输电效率为用户得到的电能与发电厂输出电能的比值）rP【答案】 12U

5、【解析】【分析】【详解】由 PUI 得：通过输电线的电流PIU输电线的总电阻Rr ，则输电线上消耗的功率P损耗 I2RP)2P2 r(r2UU则用户实际得到的电功率P实PP损耗P2 rP2U则输电线输送电能的效率为P实PP2 rPrU21PPU2rP所以输电线输送电能的效率为12 。U5 从产品说明书得知，一台“6 V3 W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值0.1 ，则小风扇正常工作2min 电动机线圈产生的热量为 _J。【答案】 3【解析】【分析】【详解】电路中线圈的电流为P3WI0.5AU6V电路中通过线圈的电流为产生的热量为Q=I2 Rt=(0.5A) 2 0.1 2 60s=3J6 将阻

6、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 2t2U 2t2Q甲 = 4V60s =24J， Q乙 =4V60s =96JR甲40R乙10共产生的热量Q= Q甲 + Q乙 =24J+96J=120J7 两定值电阻R

7、A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 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PU 2(3V)2R150.6W ；A、 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QAI 2 RAt RA51QBI 2 RBt RB1028 如图是探究电流通过导

8、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】【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

9、，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。9 有许

10、多重大火灾都是因用电线路连接处接触不良所造成的，当线路连接处接触不良时，该处的电阻将 _（减小增大不变），在该接触处就会局部过热引起升温，接触处的电阻又将随着温度的升高而_（减小增大不变），从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾【答案】增大增大【解析】【分析】【详解】当线路连接处接触不良时，该处的电阻会增大；利用焦耳定律分析接触处局部过热，而金属电阻的阻值随温度升高而增大，据此分析电路连接处与原来相比，由于接触不好，电流通过时受到的阻碍作用增大，因此电阻增大；连接处相对于其他地方电阻增大，根据焦耳定律 Q=I2Rt，在电流相同、时间相同的情况下产生了更多的热量，因此导致局部温度升高，而

11、金属导线的电阻随温度的升高而增大，电阻增大，产生的热量更多，温度升得更高，以致恶性循环引发火灾10 如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器R 的滑片 P 在 a 点时，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=0.3A，此时滑动变阻器的电压U1I 1R

12、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 2II10.5A0.3A 0.2A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QI 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。11 如图所示电路，电源电压恒为6V，定值电阻R1 为 10， 滑动变阻器R2 的规格为“ 20

13、0.5A” ，电压表量程为03V，电流表量程为00.6 A。则（）A电压表测量的是电阻R1 两端的电压B当变阻器R2 的滑片 P 向左移动时 ，电压表的示数变小C为了保证电路中各元件安全工作，变阻器 R2 接入电路的阻值范围是210 D当变阻器R2 接入电路中的阻值是8时 ，通电 1min 电阻 R1 产生的热量是53.3J【答案】 C【解析】【分析】(1)根据电压表的正确使用判断所测的电路元件；(2)由电路图可知，R1 与 R2 串联，电压表测R2 两端的电压，电流表测电路中的电流，根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1 两端的电压变化，根据串联电路的

14、电压特点可知电压表的示数变化；(3)比较滑动变阻器允许通过的最大电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，此时变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值；当电压表的示数最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点求出 R1 两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出变阻器接入电路中最大阻值，从而得出答案；(4)当变阻器 R2 接入电路中的阻值是8时，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据 Q I 2Rt求出11min 电阻 R 产生的热量。【详解】A由电路图可知， R 与 R 串联，电压表测

15、R 两端的电压，电流表测电路中的电流，故A122错误；B由电路图可知，滑动变阻器滑片右侧接入电路，当变阻器R 的滑片 P 像左移动时，接2入电路的电阻增加，电压表的示数变大，故B 错误；C因为滑动变阻器 R 的规格为“ 20 05A.”，所以接入滑动变阻器的最大电流是0.5A，电2路的最小电阻是U6VR12I0.5A滑动变阻器接入电路中的最小电阻R小 R R112 10 2当电压表的最大测量值为 3V时，滑动变阻器接入的电阻最大，为10，故 C 正确；D当变阻器 R 接人电路中的阻值是8时，电路的总电阻2R R1R210 8 18此时电路中的电流IU6V1 AR183通电 1min 电阻 R1

16、 产生的热量QI 2 R1t(1A) 210 1 60s 66.7J3故 D 错误。故选 C。12 在相等的时间内，电热丝甲比电热丝乙放出的热量少，则（）A甲的电阻一定比乙的小B通过甲的电流一定比乙的小C甲两端的电压一定比乙的小D甲消耗的电功率一定比乙的小【答案】 D【解析】【分析】【详解】由焦耳定律可知电热丝产生的热量与电流大小、电阻大小和通电时间有关。ABC仅知道通电时间相同、电热丝甲放出的热量少，不能直接判定电阻、电流与电压的大小，故 ABC不符合题意；D在相等的时间内，电热丝甲比电热丝乙放出的热量少，即电热丝甲消耗的电能较少，根据WD 符合题意。t 可知，甲的功率小，故P故选 D。13

17、 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【答案】 A20WD R1 工作2 分钟所放出的热量为600J【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=2.5A，电流表 A2 的量程为0 0.6A

18、，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 I12 R1t220 260s 600J ，0.5A故 D 正确，不符合题意。14 a 和 b

19、 两个定值电阻的电流与电压的关系如图所示，下列说法正确的是()A将 a 和 b 串联接入电路中，a、 b 两端的电压之比是 1：2B将 a 和 b 串联接入电路中，a,b 消耗的功率之比是2： 1C将 a 和 b 并联接人电路中，通过a、 b 的电流之比是 1： 2D将 a 和 b 并联接入电路中，相同时间内电流通过a、 b 产生的热量之比是4： 1【答案】 A【解析】【详解】A由图可知若将B由图可知若将a 和 a 和b 串联接入电路中， b 串联接入电路中，a、 b 两端的电压之比是a、b 消耗的功率之比为1： 2，故A 正确；Pa: PbU a I :U b IU a I : 2U a I

20、 A1: 2故 B 错误；C由图可知若将D由图可知若将a 和 a 和b 并联接人电路中，通过a、 b 的电流之比是2 ：1，故 C 错误；b 并联接入电路中，相同时间内电流通过a、 b 产生的热量之比为Qa: QbI a2 Ra t : I b2 Rb tUI at :UI bt2 :1故 D 错误。15 在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热,甚至引起火灾，原因是连接处（）A电流比别处大，产生的热量多B电流比别处小，产生的热量多C电阻比别处小，产生的热量多D电阻比别处大，产生的热量多【答案】 D【解析】【分析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成

21、正比。导线相互连接处因为接触不良，易造成电阻变大，因为导线连接处与其他导线串联在电路中，通电时间是相同的，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多，据此分析。【详解】在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾。故选 D。16 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量 Q 甲、 Q 乙 的大小，下面关系中正确的是（U 甲 、 U 乙 以及它们在相同时间内分别产生的热）A U 甲 U 乙 ， Q 甲 Q 乙BU 甲 U 乙， Q 甲 Q 乙C

22、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QI 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。17 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，

23、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。18 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

24、；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。19 如图所示电路，电源电压恒为6V，定值电阻 R1 为 10，滑动变阻器 R2 的规格为“ 200.5A”，电压表量程为 0 3V，电流表量程为 0 0.6A。下列说法正确的是（）A电压表测量的是电阻R1 两端的

25、电压B当变阻器R2 的滑片 P 向左移动时，电压表的示数变小C为了保证电路中各元件安全工作，变阻器R2 接入电路的阻值范围是2 10D当变阻器 R2 接入电路中的阻值是 5时，通电 1min 电阻 R1 产生的热量是 9.6J 【答案】 C【解析】【分析】【详解】A由电路图可知，电压表是并联在R2 两端，测量的是电阻R2 两端的电压，故A 错误；B当变阻器R2 的滑片 P 向左移动时，大，即电压表示数增大，故B 错误；R2 电阻增大，根据串联分压的特点，R2 两端电压增U 1U 2，即C由电压表量程“ 03V”， R2 两端电压最大为3V，根据串联分压的特点，R1= R26V3V3V10=R2解得 R2=10 ，由电流表量程“ 00.6A”，电路中最大电流为0.6A，由滑动变阻器R2 的规格为“20 0.5A”，电路中最大电流为0.5A，综合以上因素，电路中最大电流为0.5A，则 I最大 =U，即R1R26V0.5A= 10 R2解得 R2=2，故变阻器 R2 接入电路的阻值范围是210，故 C 正确；D