2020-2021中考物理焦耳定律的应用问题综合试题

1、A.由图可知若将a和b串联接入电路中,a、b两端的电压之比是 1: 2,故A正确;B.由图可知若将a和b串联接入电路中,a、b消耗的功率之比为Pa：Pb UaI ：UbIUaI :2UaIA 1:2aa一、初中物理焦耳定律的应用问题1. a和b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 （）0.6 0.5 0.4 n.3 1）2O 05 10 IS 2.0X5 3力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

2、电流通过a、b产生的热量之比是 4： 1故B错误;C.由图可知若将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;D.由图可知若将a和b并联接入电路中，相同时间内电流通过a、b产生的热量之比为2 _2 _Qa：Qb IaRt：Ib&t UIat：UIbt 2：1故D错误。2 .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 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

3、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.3 .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 1

4、00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】0.05 1.8 104【解析】【分析】【详解】1电动机在这段时间内消耗的电能为n100W kW h= kW h 0.05kW h n020002根据公式 W UIt可以求出电动机线圈的电流为I W 0.05 3.6 1 06J 100 AI - AUt 220V 3 60s22电动机线圈产生热量为210024Q I Rt (A) 4.84 Q 180s=18000J=1.8 10 J224 .将阻值为R甲=40 Q和R乙=10 Q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

5、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 Jo【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=I2Rt ,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 2Rt , I=U"得，RU2t 4V 2 60s 0 ,Q 甲=24J,R甲40 Q22U t 4V 60s cQz. =96J改 10Q共产生的热量Q=Q 甲 + a=24J+96J=120J5 .如图所示，灯泡 L上标有“6 V 6叱木¥ (不计灯丝电阻的变化)。电源电压6 V且保持不 变。定值电阻R 40Q。只闭合开关

6、Si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WoS：【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两端的电压那么电阻R在100 s产生的热量是URRUrU 6V26V40 Q100s90J2电路在工作状态下整个电路消耗的功率最小,根据U可知，要求总电阻最大；灯R泡L的电阻是RUJLRlPl6V6W6QS2,这种情22PU-UR RRl26V0.78W40 Q 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6 .如图是养鸡场冬季用来调控光照

7、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Ri、R是电热丝.Ri：R：Rl=1:2:2,S、&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. Si、S2同时断开时，设备运行处于白天用电状态B. Si、S2也同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态C. Si、S2同时断开时，在相同时间内Ri和R2产生的热量之比为 2： 1D. Si、S2也同时闭合时，若电流表示数为6A,则R的实际功率为880W【答案】ABD 【解析】S闭合，S、&断开时，Ri和R2组成串联电路，灯泡 L

8、断路不发光，且电路中的电阻最大，由公式P=U2/R可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天，故 A正 确；开关S S、&同时处于闭合状态，R2被短路，Ri和灯泡L组成并联电路，灯泡 L发光， 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，Si、Q断开时，Ri 和 R2串联，Qi ：Q2=|2 R t:I2R2t=Ri:R2=1:2,故C 错；开关S Si、8都处于闭合状态时，R2被短路，Ri和灯泡L组成并联电路；E. =U/R, Ri： Rl =i： 2, Ii : Il=R.： Ri =2: i , / I

9、=6A, . Ii =4A, Il =2A, Ul=Ui =U=220V,Pi =Ui Ii =220V X 4A=880W D 正确；故选ABD.7 .如图甲所示电路，电源电压保持不变，电流表量程为00.6A。图乙中A、B分别是小灯泡和电阻Ri两端的电压随电流变化关系图象。只闭合开关S Si,滑动变阻器的滑片 P移至a端时，电路中的电流为 0.2A;滑动变阻器的滑片移至 b端时，小灯泡恰好正常发光。只闭合开关S、S3,调节滑片P,当滑动变阻器接入电路中的电阻为i0 时，小灯泡两端的电压恰好为2V。则（）乙A.电源电压为10V8 .小灯泡L的额定功率6WC.只闭合开关S、S2,滑动变阻器的滑片

10、移至 a端时，i.5min电流通过Ri产生的热量为 64JD.闭合开关S,改变其它开关的通断及滑片的位置，电路消耗的最小功率可以达到i.2W【答案】BC【解析】【分析】【详解】A.由于灯泡灯丝电阻受温度影响，定值电阻阻值不发生变化，则小灯泡灯丝两端的电压 随电流变化关系图象为曲线，定值电阻两端的电压随电流变化关系图象为过原点的直线， 则由乙图数据可求 Ri阻值为R=7I14V -=400.1A已知闭合& 包 调节滑片P,当滑动变阻器接入电路中的电阻为10时，小灯泡两端的电压恰女?为2V,此时电路为小灯泡与两电阻串联电路，由乙图可知此时电路电流为0.2A,则电源电压为U UL U1 U2

11、=2V+0.2A40 +0.2A 10 =12V故A不符合题意；B.当闭合开关 & S,滑动变阻器的滑片移至 b端时，小灯泡恰好正常发光，此时滑动变 阻器接入阻值为0Q,此时电路为小灯泡的简单电路，小灯泡此时两端电压等于电源电压为12V,对应乙图可知此时电流为0.5A,则额定功率为% U 额 I 额 12V 0.5A=6W故B符合题意；C.只闭合开关S、S1,滑动变阻器的滑片 P移至a端时，电路中的电流为 0.2A,此时电路 为小灯泡与滑动变阻器串联电路，且滑动变阻器接入阻值最大，由乙图可知此时小灯泡两端电压为2V,电源电压为12V,则由串联分压可知滑动变阻器两端电压为10V,由欧姆定

12、10V ” =500.2Aa端时，电路为 R1与 心串联电路,由串联分律可求滑动变阻器最大阻值为U 2max“max'I 2则当闭合开关S、S2,滑动变阻器的滑片移至 压可求R1两端电压为Ui4040504812V= V9由于R为纯电阻，则1.5min电流通过R产生的热量为248V9 1.54060s=64J故C符合题意;D.由于电源电压不变，则由可知，当电路阻值最大时，电路总功率最小,则闭合开关S、S3,滑片滑到最大阻值处时电路电阻最大，功率最小，若最小功率为 此时电路电流为1.2W,则则此时电路总电阻为则小灯泡此时电阻应为IminPminUUImin1.2W=0.1A 12V12V

13、=1200.1AR-实=Rmax-Rl-Rmax=120 M0 0-50 Q =30 Q此时小灯泡分得电压应为Ul 实=Imin Rl 实=0.1A X 30Q =3V但由乙图可知，当小灯泡电流为0.1A时，小灯泡两端电压不足2V,前后冲突，故 D不符合题意。故选BCo8.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 R、F2,是电热丝，L为照明灯泡（L的电阻不随温度变化）， 2R R2 R。S、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

14、法错误（）A. Si、S2同时断开时，设备运行处于白天用电状态B. Si、S2同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态C. Si、S2同时断开时，在相同时间内和产生的热量之比为 2： 1D. S1、S2同时闭合时，若电流表示数为 6A,则的实际功率为 880W【答案】C【解析】【分析】【详解】S闭合，S1、&同时断开时，R1、R2组成串联电路，灯泡 L断路不发光，且电路中的电阻最U2 ，一一一，一一，大，由公式P 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R、心产生的热量之比Q： Q2 I2Rt I2R2t R： R2 1： 2开关S Si、S2同时处于闭合状态，

15、R2被短路，R1和灯泡L组成并联电路，灯泡 L发光，且u2 , ，一，一电路中的电阻最小，由公式 P 可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以r是晚上，因为I u，所以rR： R 1： 2所以Ii： Il Rl： Ri 2： 1因为Ri= 6A所以Ii=4A|2=2A因为UL U1 U 220V所以R U11 220V 4A 880W故选CoL (额定A (量程 0.6A, 15V,内阻不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 电压2.5V,额定电流0.25A)、电压表V (量程15V,内阻未知)、电流表 内阻0.2 0、阻值为30的定值电阻R、滑动变阻

16、器 R恒定电源(电压计)、开关S、导线若干。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？通电1min,电流表A消耗的电能是多少?【答案】(1) 10 R (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及 K 10Q(2)由图像可知电压表与灯与灯L串联支路的电流为I 额 0.25AL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0.25A,由并联分流可知，定值电阻R的电流为0.55A-0.25A=0.3A则两支路的

17、路端电压为U0 = l0R0 0.3A 30Q = 9V由串联分压可知电压表的示数为9V-2.5V=6.5V通电1min,电流表A消耗的电能是_. 22Q I2RAt0.55A0.2 Q 60s=3.63J答：（1）小灯泡L正常发光时的电阻是 10Q；（2）电压表的示数为6.5V; 通电1min,电流表A消耗的电能是3.63J。10.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

18、】根据焦耳定律 Q I2Rt Pt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Do11.如图所示电路，电源电压恒为6V,定值电阻Ri为10滑动变阻器R2的规格为“ 20 a0.5A”，电压表量程为 03V,电流表量程为 00.6 Ao则（）11'«.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270 aD.当变阻器R2接入电路中的阻值是 8 时，通电1

19、min电阻Ri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，Ri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Ri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

20、出 Ri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 I2Rt求出imin电阻Ri产生的热量。【详解】A.由电路图可知，Ri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R2的滑片P像左移动时，接入电路的电阻增加，电压表的示数变大，故 B错误；0.5A,电C.因为滑动变阻器R2的规格为“ 20Q0.5A ,所以接入滑动变阻器的最大电流是路的最小电阻是6V0.5A

21、i2Q滑动变阻器接入电路中的最小电阻R Ri i2Q i0Q 2Q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i0Q,故C正确;D.当变阻器R2接人电路中的阻值是 8 时,电路的总电阻RRiR2i0Q8Q i8Q此时电路中的电流6Vi8Q1A 3通电imin电阻Ri产生的热量Q I 2R1t(3a)2i0Qi 60s 66.7J故D错误。故选Co12 . 一个电炉的电阻是 200Q,通电10s产生8X10J的热量，那么通过这只电炉的电流是 ( )A. 2AB. 4AC. 20AD. 40A【答案】A 【解析】 【详解】根据焦耳定律的公式 Q I 2Rt可知，通过这只电炉的电流是

22、I'Q-: 8 103J 2A.Rt 1 200 Q 10s故选Ao13 .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 R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 5a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 U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少【答案】B【解析】【分析】【详

23、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=1左，两个5的电阻并联，根据 并联电路的电流特点知1 右=11+|2两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I1 = |2,所以右边容器中通过电阻的电流是左侧Q=I2Rt可知，左边容器中的U形管中液面的高度差更通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系；由 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 大，故A错误；8. R3发生断路前，左侧的电阻为 5Q,右侧的电阻为2.5 0则电路的总电阻为R 总=50 +2.5 Q =7.5 QR3发生

24、断路后，电路中只有R1和R2串联，则总电阻为R总=5Q+5Q=10QR3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 Q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Bo14 .电路

25、两端电压增为原来的 3倍，电路的电阻降为原来的0.5倍，在相同时间内，电流产生的热量是原来的（）A. 6 倍B. 9 倍C. 18 倍D. 1.5 倍【答案】C【解析】【详解】U右原来电压为U、原来电阻为 R,通电时间为t,电流广生的热量为 Q W t,现在R的电压为3U,电阻为0.5R,通电时间为t,电流产生的热量为 Q'：21813Ut0.5RU2 一tR故C正确。15 .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0.1 Q当小风扇正常工作时，则下列说法中正确的A.小风扇1min消耗的电能为18JB.小风扇1min将180J电能转化成机械能C.电动机线圈

26、1min产生的热量为1.5JD,电动机线圈1min产生的热量为15J【答案】C【解析】【详解】A.由PW ,口 ，、得，小风扇1min消耗的电能为:W Pt3W 60s 180J；故A项错误;BCD.由 PUI得，电路中线圈的电流为:I PU电路中通过线圈的电流为产生的热量为：3W 八0.5A ；6VQ I2Rt （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。16 .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 Q,乙的 电热丝阻值为72.6Q ,将它们都盛满温度相同的冷水后接入家庭电路中，通

27、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（A. 4 min【答案】D【解析】【分析】B. 6 minC. 8 minD. 10 min【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222温度相同，则水吸收热量相等，由公式Q Ut可知Q t甲、Q t乙,由这两个式RR甲改子化简可得黑 121 Q 10min故选D.17 .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、及的电阻丝（R,<R2）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，水温最高的是A.B.C.111D.【答案】

28、D【解析】【分析】【详解】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 知RiB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,Do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 【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.18 .在综合实践活动课上，小明设计了如图甲所示白模拟调光灯电路。电源电压恒定，Ri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 Vi、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（）甲乙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，定值电阻Ri在imin内产生的热量为 26.25JD.再串联一个3 的电阻后，R2