2020-2021中考物理焦耳定律的应用问题培优易错难题练习(含答案)附详细答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 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 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

2、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 ，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=10

3、r3 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2.5 ，左右两侧的电流和通电时间相同，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 形管液面高度差的变化来反映，故d 错误。故选 b。2 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

4、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 电动机在这段时间内消耗的电能为wn kwh= 100 kwh0.05kwhn020002 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q i 2rt (100a) 2 4.84 180s=18000j=1.8 104 j223 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

5、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】 1u 2【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2p2p2 rp损耗 i r()r2uu则用户实际得到的电功率实p损耗pp2 ru 2pp则输电线输送电能的效率为p2 rp实p2prupp12u所以输电线输送电能的效率为1rpu2 。4 将阻值为r 甲=40 和 r 乙 =10 的两个电阻串联后接在电源

6、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=120j5 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

7、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

8、说法正确的是a甲实际消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【答案】 acd电流通过甲和乙做功一样快【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 下列说法不正确的是（）a两个用电器组成的电路，通过它们的电流不相等，则它们一定是并联b三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器，则它们一定是并联

9、c家庭电路中若电热水壶被短路，则空气开关一定跳闸d功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h，产生的电热一定相等【答案】 d【解析】【分析】【详解】a两个用电器组成的电路，只有并联时通过它们的电流才不相等，故a 正确， a 不符合题意；b三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器，则它们一定是并联，若其中两个或三个串联，则必须同时工作，故 b 正确， b 不符合题意；c家庭电路中若电热水壶被短路，电路中电流过大，则空气开关一定跳闸，故c 正确，c不符合题意；d功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h 消耗的电能相同，但因为电热水壶把电能几乎全部转化成热能，而电风扇主要是把电能转化成机械能，二

10、者产生的电热不同，故误， d 符合题意。故选 d。d 错8 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 一台电动机正常工作时，两端的电压为220v，通过线圈的电流为10a，若此线圈的电阻为 2，则这台电动机1m

11、in 内产生的热量是_j，这台电动机的效率是_【答案】 1.2 10490.9%【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=12.10j；（2）电动机的电功率：p 总 =ui=220v10a=2200w，线圈消耗的功率：p 圈

12、=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%10 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

13、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。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，定值电阻的中点时，若定值电阻 r 再产生热量 abp 滑至 a 端时，定值电阻r 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

14、的简单电路，产生热量等于消耗电能，则可w由 p得，产生热量q 所用时间为tt1wqqrp1u 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 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 )2t32p3u 2ru 2

15、ru22rr 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 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。13 一只电热水壶有两根电阻丝r 、 r2 ，其阻值 r1r2 ，现把这只电热水壶接入照明电1

16、路中将一壶水加热至沸腾，则下列说法正确的是（）a只接入 r1所用时间最短b只接入 r2 所用时间最短c两根电阻丝串联接入电路所用时间最短d两根电阻丝并联接入电路所用时间最短【答案】 d【解析】【分析】【详解】将一壶水加热至沸腾时，产生的热量相同，根据热量的公式u 2qt 可知，电源电压不r变，接入电路的电阻越小，产生相同热量的时间越少，并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，两根电阻丝并联接入电路时，总电阻最小，加热时间最短。故选 d。14 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 mi

17、n ，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，由 qu 2t 可得： 40电阻丝产生的热量q1u 2t1 ，rr110电阻丝产生的热量q2u 2t2，r2q1u 2t1r2t11010min1r1，则u 2q2t2r1t24020min8r2即 q28q181.5103 j1.2104 j ，故 a 正确为答案15 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2的规格为“ 20r0.5a”，电压表量程为 0 3v，电流表量程为0

18、 0.6a。下列说法正确的是（）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 2 10 d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，r2 电阻增大，根据串联分压的特点，r2 两端电压增大，即电压表示数增大，故b 错误；c0 3vr2两端电压最大为3vu 1=u 2 ，即由电压

19、表量程“ ”，根据串联分压的特点，r1r26v3v3v10= 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 r22接入电路的阻值范围是210，故 c 正确；=2，故变阻器rd当变阻器 r 接入电路中的阻值是5时，电路中的电流2u6vi = r1r2=10 5 =0.4a通电 1min 电阻 r1 产生的热量2 125 160s=48jq=(i ) r t=(0.4a)故 d 错误。故选 c。

20、16 两个定值电阻r1、 r2 并联在电路中，如图甲所示，通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示。闭合开关s ，经过相同的时间，r1、 r2 产生的热量之比为（）a 1: 3b 3:1c 1:9d 9 :1【答案】 b【解析】【分析】本题考查热量的计算，应用并联电路的特点及i-u 图象。【详解】由题可知 r1、 r2并联连接，结合图乙知，当u=3.0v 时，通过 r1、r2 的电流分别为i1=0.6a， i2=0.2a，即通过两电阻的电流之比i1:i2=0.6a:0.2a=3:1由 q=uit 得，在相同的时间内，r1、 r2 产生的热量之比q1:q2=ui1t:ui2t= i1:i2=0

21、.6a:0.2a=3:1故 acd不正确， b 正确。故选 b。17 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，水都烧开即升高222uu温度相同，则水吸收热量相等，由公式qu t 可知 qt甲 、 qt乙 ，由这两个式rr甲r乙子化简可得t甲t乙r甲6 minr乙121

22、 10 min72.6故选 d18 小明同学在活动课上表演了一个小魔术：用金属片点燃火柴。他将一金属片接在学生电源上（如图所示），则将火柴放在哪个位置效果最明显（）a a 点bb点c c 点d都一样【答案】a【解析】【详解】影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积，由图可知a 点横截面积最小，故a 的电阻2最大， a、 b、 c 是串联的，电流相同，根据qi rt 可知，在相同时间内a 产生的热量多，故放在a 点效果最明显。故选a。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03v，电流表量程为00.6 a。则（）a

23、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

24、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 1min 电阻 r1产生的热量。【详解】a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，故a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 r2 的规格为“ 20 0.5a”，所以接入滑动变阻器的最大电流是0.5a，电路的最小电阻是u6vr12i0.