中考物理易错题精选-焦耳定律的应用问题练习题

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题 1. 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 R下列说法正确的是 ( ) r- 1 !: 1 ； _ J 1 卜 48V 菖电池 电动机 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 14400J D. 电动机正常工作 1min，消耗的电能为14400J 【答案】D 【

2、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=l2Rt=(5A)2X 0.5 QX 60s=750J 故C错误； D. 电动机正常工作1min，消耗的电能为 W=Ult=48VX 5AX 60s=14400J 故D正确。 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 0.8A，则电阻R= _ Q. 通电10s. R产

3、生的热量为 _J. 【答案】20 Q 18J 【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=08A， 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/0. 3A=20 Q; 通电 1min 电阻 R 产生的热量： Q=W=UlRt=6VX0 3AX 10s=18J 3. 一台电动机正常工作时，两端的电压为 220V,通过线圈

4、的电流为 10A，若此线圈的电 阻为2Q,则这台电动机1min内产生的热量是 _ J,这台电动机的效率是 _ . 【答案】1.2 X 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： Q=I2Rt=（10A）2X 2QX 60s=1.24JX； 1

5、0 （2） 电动机的电功率： P 总=UI=220VX 10A=2200W 线圈消耗的功率： P 圈=I2R= （10A） 2X 2 Q =200W 输出功率： P 出=卩总-P 圈=2200W-200W=2000W , 这台电动机的效率： n = P P 总=2000W/2200W=90.9%. 4小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关 S,将滑动变阻器的滑片 P 从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图象可知定值电阻 R的 阻值是 _Q.实验时，电源电压保持 5 V不变，当滑片P位于a端时，由图象可得滑动 变阻器消耗的电功率是 _ W此时，电阻 R在10

6、min内产生的热量为 _ J . ilj V JI Z- iJ 甲 i 【答案】10 0.4 60 【解析】 【分析】 【详解】 当P在b端时R=0 Q,此时电压示数和电流示数最大，且均为 Ri的数据，所以Ri的阻值 U总 5V 为：Ri= - = =10 Q.当滑动变阻器的滑片移到 a端时，R2两端电压U2=U总-Ui=5V- I 0.5A 1V=4V,由图象知，当 R的电压是1V时，电流为0.1A，根据串联电路的电流处处相等， b=li=0.1A, P2=U2b=4VX 0.1A=0.4Vy Q1 =W1=U1lt=1V X 0.1A X 600s=60J 5. 有一台电动机，额定电压 3

7、V,额定电流1A,电动机线圈电阻 0.5 a这台电动机正常工 作imin，消耗的电能为 _ J。产生的热量为 _ J,输出的机械能为 _ Jo 【答案】180 30 150 【解析】 【分析】 2 根据W=UIt，求出消耗的电能；根据 Q I Rt求出在imin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 imin消耗的电能 W UIt 3V 1A 60s 180J 2产生的电热 Q I 2Rt (1A)2 0.5Q 60s 30J 3输出的机械能 W几械 W Q 180J 30J 150J 【点睛】 本题考查了电动机产生热量、电

8、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。 6. 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，Ri为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关 S,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 , Ri的阻值为 _Q,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iminR2产生的热量为 _ J。 【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 功率 I= 0.6A

9、，则灯泡额定 P UI 6V 0.6A 3.6W 2 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， 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 U UL I 大R 即 12V 6V Ri 0.6A 解得 R 10 3 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， 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 由图象可知，这时电 Ri与F2灯泡串联，电 滑动变阻器RU2 12V 2V 0.4A 10 6V 4当滑片P在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，通过的电流为 I

10、 小=0.4A 则此时滑动变阻器的阻值为 R2 U2 . 6V I 小=0.4A 15 甲 【答案】3.6 10 6 105 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 7 R2 15 7 15 则 U UL IR 1=2 由图分析可知，当电流 I =0.5A，灯泡两端电压 UL=3.5V时，等式 12V 3.5V+0.5A 10Q+0.5A 7Q 成立，即此时通过 R2的电流为0.5A,则通电1minR2产生的热量为 Q放 I 2R2t 0.5A 7Q 60s=105J 7. _ 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

11、源电压6 V且保持不 变。定值电阻R 40Q。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。 那么电阻R在100 s产生的热量是 泡L的电阻是 1只闭合开关S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 UR U 6V 2电路在工作状态下整个电路消耗的功率最小, 2 6V 40 Q 100s 90J 根据 U2可知，要求总电阻最大；灯 R 【详解】 FL 6V 6W 6Q 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 况下电路消耗的最小功率是 S?，这种情 U2 R RL 2 6

12、V 0.78W 40 Q 6Q &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 c QS LQ L5 M L510 A. 电阻A的阻值为5 Q B. 当通过电阻 B的电流为0A时，电阻B的阻值为0 Q C. 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 FA : FB 1:2 D. 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】 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

13、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 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=UA：UB=1.0V: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

14、产生的电热之比 QA:QB=IA:I B=0.6A:0.3A=2:1 故D符合题意。 故选ACD。 9._ 有许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 3V 0.6A 5Q 信息可知（ ) 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，

15、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=l2Rt，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. 电冰箱起动时，与电冰箱并联的台灯变暗。关于这一现象，下列说法中不正确的是 ( ) A. 进户线中电流变大 B.线路中电阻变大 C.线路中热损耗变大 D.灯泡两端的电压变小 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A. 当使用大功率的电冰箱时，电路中的总功率过大，家庭电路的电压一定，由 P UI可 知

16、，干路中的电流变大，故 A正确，不符合题意； B. 因电冰箱和台灯是并联的，根据并联电路电阻的特点知，线路中的总电阻变小，故 B 错误，符合题意； 2 C. 干路中的电流变大，由 Q I Rt知，线路中的热损耗变大，故 C正确，不符合题意； D. 因干路中的电流变大，由 U IR知，线路电阻分压变大，台灯两端的电压变小，所以 台灯将变暗，故 D正确，不符合题意。 故选Bo 11. 如图所示，在四个相同水槽中盛有质量相等和温度相同的纯水，现将阻值为 Ri、F2的 电阻丝(R1VR2)分别按图中的四种方式连接放入水槽，并接入相同电源.通电相同时间 后，水温最咼的是 A. B. 【分析】 【详解】

17、由串并联电路特点可知，串联电路电阻越串越大，并联电路电阻越并越小；由电路图及已 U 2 知RiV RR可知，图D中电路总电阻最小，四个电路电压相等，通电时间相等， Q= t可 R 知，D产生的热量最多，水吸收的热量越多，水的温度最高，故选 D。 【点评】 电路产生的热量越多，水吸收的热量越多，水的温度越高，由串并联电路的特点判断各电 路的阻值大小、熟练应用电功公式是正确解题的关键. 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.

18、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 P I2R可得，较窄处的电功率更大，故 ABC不符合题意,D符合题意。 13. 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Ri和R2接入乙图所示电 路中，电源电压恒定不变，只闭合开关 Si时，电流表示数为 0.8A;只闭合开关S3时，小灯 泡L的实际功率为1.2W。下列说法正确的是（）c. 【解析】 甲 乙 A. 只闭合开关S3时，小灯泡的电阻为 5 Q B. 只闭合开关Si时，电路总功率为 9.6W C. Ri的电阻为5 Q D. 所有开关都闭合，在 15s

19、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 只闭合开关 0 时，电阻 R与灯L串联，电流表测的是整个电路的电流，由甲图知，当 I 0.8A时，灯两端的电压为 UL 4V，由此可得电源电压 U URi UL 0.8A Ri 4V 当只闭合开关S3时，电阻R2与灯L串联，灯消耗的实际功率为 1.2W，图甲知，当 UL 2V时，l2 0.6A，灯消耗的功率为 P ULI2 2V 0.6A 1.2W &两端的电压为 U2 I2R2 0.6A 10 Q 6V 根据串联电路电压的特点，可知电源电压为 U U2 UL 6V 2V 8V

20、A. 当只闭合开关S3时，根据欧姆定律可得I U，可得此Ui 4V Ii 0.4A 10Q 时灯L的电阻为 R RL I2 0.6A 故A错误； B. 只闭合开关Si时，电路中消耗的总功率为 P UI 8V 0.8A 6.4W 故B错误； C. 将U值代入得 8V 0.8A R1 4V 解得 R, 5 Q D. 所有开关都闭合时， Ri和R2并联，灯被短路，在 15s内电路中产生的总热量为 2 2 u2 8V Q t 15s 288J 10 Q 3 故D错误。 故选Co 14. 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

21、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（ ） 【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

22、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。UL 2V 3.3Q A.牛顿第一定律 B.帕斯卡定律 C.欧姆定律 D.焦耳定律 故选Bo i6.从产品说明书得知，一台“ 6V 3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为 O.i 0当小 风扇正常工作时，则下列说法中正确的 A. 小风扇imin消耗的电能为I8J B. 小风扇imin将180J电能转化成机械能 C. 电动机线圈imin产生的热量为1.5J D. 电动机线圈imin产生的热量为15J 【答案】C 【解析】 【详解】 故选Do 15.如图所示，电源电压为 6V

23、 , Ri 10 , R2 20 , R3 5 。闭合开关E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 R产生的热量之比是（ ） rH I R1 R3 A. 4 : 9 【答案】B 【解析】 【分析】 C. 2 : 3 D. 3 : 2 【详解】 当开关都闭合时，R3被短路，Ri与R2并联，此时Ri两端的电压为电源电压 U。当开关Si 闭合，Q、S3全部断开时，R2被开路，Ri与R3串联，此时 Ri = Ui = = 2 R3 U3 5 1 2 则此时Ri两端的电压为吩汕则相同的时间内电流通过R产生的热量之比是 Q Q Ur Ri 2 U = _U U? _ 3 B.

24、9 : 4 A.由P W得，小风扇imin消耗的电能为： W Pt 3W 60s 180J; 故A项错误; BCD.由 P UI得，电路中线圈的电流为： ,P 3W 门 I 0.5A ； U 6V 电路中通过线圈的电流为产生的热量为： Q l2Rt (0.5A)2 0.1Q 60s 1.5J ； 所以小风扇1min内电能转化成的机械能小于 180J；故BD项错误；C项正确。 17. 如图所示电路，电源电压恒为 6V,定值电阻R1为10 Q,滑动变阻器 皿的规格为“ 20 Q 0.5A”，电压表量程为 03V,电流表量程为00.6A。下列说法正确的是( ) A. 电压表测量的是电阻 R1两端的电

25、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 Q D. 当变阻器 R2接入电路中的阻值是 5 Q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，F2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； U1 U2 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， -=2 ,即 R1

26、 R2 6V 3V _3V 10 Q = R2 解得R2=10 Q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“ 20Q 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 U 最大= ，即 R R? 6V 0.5A= 10 Q R2 解得R2=2 Q,故变阻器R2接入电路的阻值范围是 210 Q,故C正确； 18. 用电热水壶烧水，若不考虑能量损失和电热水壶电阻的变化，当它两端电压为 U时, 用16min可烧开一壶水，若它两端电压为 0.8U时，烧开同样一壶水所用的时间为（ ） A. 10min B. 25min C. 30min D. 40min 【答案】B 【解析】 【分析】 0.8U t R 所用的时间 1 16mi n 25min 0.64 故选B。 19. 如右图所示， 两透明容器中密封着等质D.当变阻器R2接入电路中的阻值是 5 Q时，电路中的电流 I， 通电1min电阻Ri产生的热量 Q=（l， 故D错误。 故选C。 =0.