物理焦耳定律的应用问题的专项培优练习题(含答案)附答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1. 一只电热水壶有两根电阻丝 Rp Q,其阻值Ri R2 ,现把这只电热水壶接入照明电路中将一壶水加热至沸腾，则下列说法正确的是（）A.只接入R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】U2将一壶水加热至沸腾时，广生的热量相同，根据热量的公式Q t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。.图中电源电压保持不变，灯泡标有 6V, 3W字样

2、，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 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imin电阻R产生的热量:Q=W=URt=6VX0 3AX 10s=18J.小明将线圈电阻为

3、 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】0.05 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 TOC o 1-5 h z n100 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document W kW h= kW h 0.05kW hn020002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 - A

4、 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document Ut 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 J22.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P UI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 W P

5、t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。5.如图是探究电流通过导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()I gy 15QjA.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 a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

6、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右二1左两个5的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I 右=I1+|2两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即|1=|2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

7、，故 B错误；C.该实验装置是利用 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能直接观察，但可以通过 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。6.下列家用电器中，利用电流热效应工作的是A.电冰箱B.电饭锅C.电视机D.电风扇【答案】B【解析】【详解】A.电冰箱的压缩机把电能转化为机械能，灯泡将电能转化为光能，故A不符合题意；B.电饭锅把电能转化为内能，是利用电流热效应来工作的，故B符合题意；C.电视机主要是把电能转化为光能和声能，没有利用电流热效应，故C不符合题意；

8、D.电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用电流热效应来工作，故D不符合题意。220V 300 W 的小一个“ 220V 300 W的电热杯，一个“ 220 V 300W”的煮蛋器,型洗衣机，分别接在220V 的电压下，则相同时间内它们产生的热量A.小型洗衣机最少B.电热杯最少C.煮蛋器最少D. 一样多【答案】A【解析】【详解】由题意可知，三种仪器的额定功率相同，但小型洗衣机主要将电能转化为机械能；而电热杯、煮蛋器将电能全部转化为内能，故小型洗衣机产生热量最少，故选A。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

9、，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。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

10、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.如图甲图是小灯泡 L

11、和电阻R2的I-U图象。将小灯泡 L、电阻R1和R2接入乙图所示电 路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S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（）A.只闭合开关S3时，小灯泡的电阻为 5aB.只闭合开关S1时，电路总功率为 9.6WC. Ri的电阻为5 aD.所有开关都闭合，在15s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R2UiI14V0.4A10Q只闭合开关S1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

12、可得电源电压U UR1 Ul 0.8A R1 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，I2 0.6A ,灯消耗的功率为P UlI22V 0.6A 1.2WR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 8VA.当只闭合开关S3时，根据欧姆定律可得I U,可得此时灯L的电阻为 RRl U 至 3.3QI20.6A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, 5QD.

13、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U2 8V 2Q t15s 288J%Q3故D错误。故选Co11.如图所示电路，电源电压恒为6V,定值电阻Ri为10Q,滑动变阻器R2的规格为“ 20a0.5A”，电压表量程为 03V,电流表量程为 00.6 Ao则（）I 1A.电压表测量的是电阻 R1两端的电压B.当变阻器电的滑片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1min电阻R产生的热量是53.3J【答案】C【解析】【分析】(1)根据电压表的正确

14、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 及两端的电压，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

15、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6V0.5Ai2Q滑动变阻器接入电路中的最小电阻i2Q i0Q 2Q当电压表的最大测量值为 3V时

16、，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R R R2 i0Q 8Q i8Q此时电路中的电流6Vi8Q1a 3通电imin电阻Ri产生的热量-2 -Q IRit(3a)2i0Qi 60s 66.7J故D错误。故选Co.两个定值电阻R、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，R、R2产生的热量之比为()C. 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Ri、R2并联连接，结合图乙知，当 U=3.0V时，

17、通过Ri、R2的电流分别为Ii=0.6A, I2=0.2A,即通过两电阻的电流之比Ii：2=0.6A:0.2A=3:1由Q=UIt得，在相同的时间内，Ri、R2产生的热量之比Qi：Q2=UIit:Ul2t= Ii：l2=0.6A:0.2A=3:1故ACD不正确，B正确。故选Bo.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（）4 min【答案】D【解析】【分析】6 min8 min10 min由题意可知容积相等即水的质量相

18、等，接入家庭电路中即工作电压相等，水都烧开即升高温度相同，则水吸收热量相等，由公式子化简可得Q Lt可知Q U-t甲、QRR甲U ,也,由这两个式也黑 121Q i0min故选D.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V,线圈电阻为2 Q,线圈中电流为10A。这台电动机正常工作1 s消耗的电能为 W,产生的热量为 Q,则W=3 800 J, Q=200 JW=3 800 J, Q=3 800 JW=72 200 J, Q=200 JW=72 200 J, Q=3 800 J【答案】A【解析】【详解】电动机正常工作1s消耗的电能：W=UIt=380VX 10AX=13800J,电动机正常工

19、作1s产生的热量：Q=I2Rt=（10A）2X 2 Q X=2I（S0J,故选Ao15.两根导线的电阻之比是 3:4,通过的电流之比是 4:3,在相同时间内两根导线中产生的 热量之比为（）A. 1: 1B. 4: 3C. 3:4D, 16:9【答案】B【解析】【分析】【详解】由题意可知R1= 3 L=4 k = 1 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark68 o Current Document R2 4 123 t21由Q=I2Rt可得，在相同时间内产生的热量之比Q1 _ I2Rt142 3 1422Q2 I932 4 13故选B。16.如图所示，在四个相同水槽

20、中盛有质量相等和温度相同的纯水，现将阻值为R、R2的电阻丝（RR2）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.【答案】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U 2 一知RiVR2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=qt可知，D产生的热量最多，水吸收的热量越多，水的温度最高，故选 Do【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.两盏电灯并联接在同一电源上.甲灯的电阻为

21、 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， uU2工作相同的时间，由 W=UIt=Lt可知，甲灯消耗的电能多，故 A正确、BCD错误，故选 RAo.如图电路，电源电压为 12V且保持不变，闭合开关 S,当滑片P置于变阻器的中点 时，电压表的示数为 4V；当，f片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了 2V,在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。则下列结果正确的是（）4A.电路中的最大电流为 1AB.滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60JC. Ri先后两次消耗的电功率之比为16:9D.滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8:1【答案】C【解析】【分析】 【详解】A.根据电路图可知，定值电阻 电路分压原理知，滑片从中点到 数增大了 2V,此时电压表示数为由Q=U-t可得Ri与滑动变阻器