【物理】物理焦耳定律的应用问题的专项培优练习题含答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题.电路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 2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：23UQ0.5R 18 .2，QU t 1R故C正确。.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产生的热量为 J.【答案】20 a

2、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=0. 8A, 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=UIRt=6VX0 3Ax 10s=18J.如图，电源电压保持不变， Ri=10 0开关S闭合，S0拔至b时电压表的示数是拔至 a 时的三分之一，则 &=Q；若电源电压为3 V,当

3、开关S0拔至b时，Ri在10 min内产 生的热量是 Jo【答案】20 60【解析】【分析】【详解】1闭合开关S,开关S0拨至b时，两电阻串联，电压表测 Ri两端的电压；闭合开关 S,开关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Ui U31 U2 U U32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RU RU1_1 -一一R2 5 U2 2T则R2的阻值R2= 2R = 2X 10启 20 a2若电源电压为3V,当开关&拨至b时，因串联电路中总电阻等于

4、各分电阻之和，所以电路中的电流I= = - = 01AR1 R210Q 20QR1在10min内产生的热量Q1=|2R1t=(0.1A)2X 10 QX 60060J.有一台电动机，额定电压 3V,额定电流1A,电动机线圈电阻 0.5 Q这台电动机正常工 作1min,消耗的电能为 Jo产生的热量为 J,输出的机械能为 Jo 【答案】180 30 150 【解析】 【分析】根据W=UIt ,求出消耗的电能；根据 Q I2Rt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W UIt 3V 1A 60s 18

5、0J2产生的电热Q I2Rt (1A)2 0.5Q 60s 30J3输出的机械能W W Q 180J 30J 150J【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。.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】1三U2【解析】 【分析】 【详解】由P UI得：通过输电线的电流I PU输电

6、线的总电阻R r ,则输电线上消耗的功率2 P 2P员耗 12R (P)2P2rUT则用户实际得到的电功率P员耗PP2rUT则输电线输送电能的效率为Pru2所以输电线输送电能的效率为rP2 。U.从产品说明书得知，一台“ 6 V 3 W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值 0.1 Q则小风扇正常工作2min电动机线圈产生的热量为 ，【答案】3【解析】【分析】【详解】电路中线圈的电流为0.5AP 3WU 6V电路中通过线圈的电流为产生的热量为Q=I2Rt=(0.5A) 2X 0.1 Q X 2X 60s=3J.如图所示，灯泡 L上标有“6 V 6 W字木 （不计灯丝电阻的变化）。电源电压6 V且保持

7、不 变。定值电阻R 40Q。只闭合开关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 Wo【答案】90 0.78【解析】【详解】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那么电阻R在100 s产生的热量是 2Ur6VQ - t 100s HYPERLINK l bookmark4 o Current Document R40 Q2电路在工作状态下整个电路消耗的功率最小，根据P泡L的电阻是90JU2k +可知，要求总电阻最大；灯RRlUlPL26V6Q6W当电阻R与灯泡L串联在电路中时，此时电路中的电阻最

8、大，只需要闭合开关S2,这种情况下电路消耗的最小功率是U2U2R总R RL40Q 6Q26V0.78W.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10 时，小灯泡两端的电压恰好为2V。则（）A.电源电压为10VB.小灯泡L的额定功率6WC.只闭合开关S、S2,滑动变阻器的滑片移至 a端时，1.5min电流通过Ri产生的热量为64

9、JD.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1.2W【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 R阻值为U1I14V0.1A=40已知闭合S、S3,调节滑片 巳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=2V+0.2A 40 +0.2A 10 =12V故A不符合题意；B

10、.当闭合开关S、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,由欧姆定律可求滑动变阻器最大阻值为U 2maxR2max1 210V ”二500.2

11、A则当闭合开关S、S2,滑动变阻器的滑片移至 压可求R两端电压为a端时，电路为 Ri与 心串联电路,由串联分= V9由于Ri为纯电阻，则1.5min电流通过WiR产生的热量为2V9 1.54060s=64J故C符合题意;D.由于电源电压不变，则由p UR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此时小灯泡分得电压应为IminPninU1.2W=0.1A 12VRmaxUImin12V=1200.1AR实=Rmax-Ri-R2max

12、=120 M0 Q-50 Q =30 Q但由乙图可知，当小灯泡电流为合题意。故选BCoUl 实=Imin Rl 实=0.1A X 30Q =3V0.1A时，小灯泡两端电压不足2V,前后冲突,故D不符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R0、滑动变阻器 R恒定电源（电压L （额定A （量程 0.6A, 15V,内阻不计）、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)

13、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匹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R0的电流为0.55A-0.25A=0.3A则两支路的路端电压为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 I2

14、RAt0.55A0.2 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。的实验装置。下10.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 列关于此实验的一些描述，正确的是abed甲乙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

15、，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，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。.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1200a.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

16、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，U 2工作相同的时间，由 W=UIt=Ut可知，甲灯消耗的电能多，故 A正确、BCD错误，故选RAo. 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

17、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。.如图所示，电源电压为 6V , R 10 , R2 20 , R3 5 。闭合开关S1

18、后，当R产生的热量之比是（S2 , S3全部闭合和全部断开时，在相同的时间内电流通过D. 3 ： 2A. 4 ： 9B, 9 ： 4C. 2 ： 3【答案】B【解析】【分析】【详解】当开关都闭合时，R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，与、S3全部断开时，e被开路，R与R3串联，此时旦-以=2R3 U3512则此时Ri两端的电压为 U1=U,则相同的时间内电流通过R产生的热量之比是31Ultq _ R1 _2QUj2t耳UiU2U 3_94故选Bo.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

19、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1min产生的热量为1.5JD,电动机线圈1min产生的热量为15JA.由PW丁得，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:P3W .0.5A ； 6V电路中通过线圈的电流为产生的热量为:(0.5A)2 0.1 Q 60s 1.5J;Q I2Rt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。15.将阻值为40 的电阻丝接在电源两端将阻值为10 的电阻丝接入同一电源的两端1.2 X 40J

20、C. 7.5 X 20J【答案】A【解析】【详解】,通电10 min,电流产生的热量是 1.5X10 j；若,通电20 min ,电流产生的热量是3.75 X 2 JD. 6.0 X 3 J将阻值10的电阻丝接入同一电源两端，电源电压一定，设为U2小1，Ri由Q Lt可得：40 电阻丝产生的热量 QiR10 电阻丝产生的热量Q2U2Rt2R2则QQ2U2反tlR2Rtl104010min20min18R2即q28Q1 81.5103J 1.2故A正确为答案.16.下列表述不正确 的是（）A.每消耗D.两灯串联在220V的电路中，甲灯较亮B.细绳悬挂的两轻质带电小球保持静止，则两球一定带同种电荷

21、验证焦耳定律实验中，装置通电一分钟后，右管中的液面较高1kW h的电能，电能表上的转盘转过3000转【答案】A【解析】【分析】【详解】A.由图可知P额甲P额乙，甲乙两灯额定电压相同，由U额2R 一得甲乙两灯串联在电路中，所以电流相等，由2% i2rP实甲 凄乙灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，所以乙灯较亮，故A错误，A符合题意;B.细绳悬挂的两轻质带电小球保持静止，两球相互排斥，则两球一定带同种电荷，故正确，B不符合题意；C.装置通电一分钟后，由焦耳定律可知，右侧电阻较大，产生的热量较多，所以右管中的 液面较高，故C正确，C不符合题意；D.由表上的信息可知，每消耗 1kW h的电能，电能表上的转

22、盘转过3000转，故D正确，D不符合题意。故选Ao17.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 总的规格为“ 20 a0.5A”，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 Ri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 aD.当变阻器R2接入电路中的阻值是 5 时，通电1min电阻R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R

23、2的滑片P向左移动时，及电阻增大，根据串联分压的特点，及两端电压增大，即电压表示数增大，故 B错误；U1 U2 rrC.由电压表量程“ 0-3V”，R2两端电压最大为3V,根据串联分压的特点，77 =77 ,即R1 R26V 3V _3V10 Q - R2解得R2=10Q,由电流表量程“ 0-0.6A，电路中最大电流为 0.6A,由滑动变阻器 R2的规格为“20Q 05A，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IU口.最大一，即R, R0.5A=6V10Q R2解得R2=2 Q,故变阻器R2接入电路的阻值范围是 210Q,故C正确;D.当变阻器R2接入电路中的阻值是 5 时，电路中的电流6V通电1min电阻Ri产生的热量Q=（I)2Rt=(0.4A)2X5QX 1X60s=48JI- ZT = =0.4AR R2 10Q 5Q故D错误。故选