电能、电功、电功率和焦耳定律-（2019-2023）中考模拟物理分项汇编解析

PAGE1专题20电能、电功、电功率和焦耳定律（解析版）1．（2023·安徽·统考中考真题）为估测一个电热水壶烧水时的电功率，小林在壶中装入质量为1kg的水，接入家庭电路中，通电加热210s，水温从20℃上升到70℃。已知水的比热容为。（1）求该过程中水吸收的热量；（2）若电流产生的热量全部被水吸收，请通过计算估测该热水壶的电功率；（3）用上述方案估测出的电功率与实际功率相比、偏大还是偏小？简要说明原因。【答案】（1）2.1×105J；（2）1000W；（3）偏小；在加热的实际过程中是有热量损失的【解析】（1）水吸收的热量为Q吸=cm(t2-t1)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(70℃﹣20℃)=2.1×105J（2）若电热水壶产生的热量全部被水吸收W=Q吸=2.1×105J热水壶的加热功率为（3）因为在加热的实际过程中是有热量损失的，例如：容器吸热、周围空气吸热等，所以第（2）问所得的功率比实际功率偏小。答：（1）这壶水在加热过程中吸收2.1×105J的热量；（2）若电热水壶产生的热量全部被水吸收，则热水壶的加热功率是1000W；（3）第（2）问所得的功率比实际功率偏小；在加热的实际过程中是有热量损失的。2．（2023·安徽·统考中考真题）在某汽车尾部的挡风玻璃上，有一种电加热除雾装置，它由5条阻值均为的电阻丝并联而成，简化结构如图所示。该装置与12V的汽车电池接通工作1min，产生的总热量为________J。

【答案】3600【解析】由于5条电阻丝并联，所以每根电阻丝两端的电压都为12V，每根电阻丝流过的电流是电路中总电流是电加热除雾装置的加热功率1min产生的热量为W＝Pt＝60W×1×60s＝3600J3．（2022·安徽·统考中考真题）如图所示，电源电压保持不变，电阻、。闭合开关，则通电，电阻产生的热量为______。【答案】10【解析】因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路中总电阻为根据欧姆定律可得，电路中电流为根据焦耳定律可得，通电，电阻产生的热量为4．（2021·安徽·统考中考真题）图示电路中，电源电压不变，电阻R1=30Ω，R2=60Ω，闭合开关S，电流表A的示数为0.3A，则通电1min电阻R1产生的热量为______J。【答案】72【解析】由图可知，两个电阻并联，电流表测量干路中的电流，电路的总电阻电源电压U=IR=0.3A×20Ω=6V通电1min电阻R1产生的热量5．（2020·安徽·统考中考真题）如图所示的电路中，电源电压U=9V，电阻R1=200Ω，R2=100Ω，则通电1min该电路产生的热量为________J。【答案】16.2【解析】由电路图可知，两个电阻串联，故电路的电流为则通电1min该电路产生的热量为6．（2019·安徽·中考真题）图示电路中，U=12V，R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω.当S2断开，S1闭合时，电阻R1消耗的电功率为__________W；当S1、S2都闭合时，6s内电流通过R2产生的热量是_____J。【答案】8.6432【解析】当S2断开，S1闭合时，电阻R1和R3串联，电路的电流电阻R1消耗的电功率=（1.2A）2×6Ω=8.64W当S1、S2都闭合时，电阻R1和R2先并联，再和R3串联，R1和R2并联的总电阻干路中的电流则电阻R2两端的电压U2=I′R=2A×2Ω=4V6s内电流通过R2产生的热量1．（2023·安徽芜湖·统考一模）如图所示，将定值电阻R1、R2按甲、乙两图接在电压不同的电路中，已知两图中R1两端的电压相等，乙图中流过R1、R2的电流之比为2：1。下列说法中正确的是（）A．两电阻的阻值之比为R1：R2=2：1B．两图中电源的电压之比为U1：U2=3：2C．两图中流过R2的电流之比为I2甲：I2乙=3：2D．两图电路消耗的总功率之比为P甲：P乙=2：1【答案】D【解析】A．由图乙可知，R1和R2并联，根据并联电路的分流性故A错误；B．由图甲可知，R1与R2串联，则电路的总电阻为根据串联电路的分压性可得两图中R1两端的电压相等，又由图乙知，R1和R2并联，则所以故B错误；C．由图甲可知，R1与R2串联，串联电路中各处的电流相等，通过R2的电流为由图乙可知，R1和R2并联，关联电路中各支路两端的电压相等且与电源电压相等，则通过R2的电流为所以故C错误；D．由图乙可知，R1和R2并联，电路的总电阻为由及欧姆定律可得则图甲电路消耗的总功率为图乙电路消耗的总功率为所以故D正确。故选D。2．（2023·安徽·模拟预测）图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法错误的是（）A．烧瓶内选用比热容较小的液体，可以使实验现象更明显B．该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系C．实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可【答案】D【解析】A．在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度要升高的多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显，故A正确，不符合题意；B．由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系，故B正确，不符合题意；C．通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法为转换法，故C正确，不符合题意；D．比较水和煤油的比热容大小时，需要用相同的加热器加热质量相同的不同液体，使它们在相同的时间内吸收相同的热量，所以需要控制两个电阻的装置相同，故D错误，符合题意。故选D。3．（2023·安徽·模拟预测）两个定值电阻，甲标有“10Ω1A”，乙标有“15Ω0.6A”，现把它们连入由一个开关和电源组成的电路，以下说法正确的是（

）A．甲、乙并联时允许干路最大电流为1.6AB．甲、乙并联时允许乙的最大功率为9WC．甲、乙串联时允许电源最大电压为19VD．甲、乙串联时允许甲的最大功率为3.6W【答案】D【解析】AB．由可得，两电阻两端允许加的最大电压分别为，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，甲、乙并联时，电源的最大电压此时通过甲电阻的电流通过乙电阻的电流因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路中允许通过的最大电流允许乙的最大功率故AB错误；CD．因串联电路中各处的电流相等，且甲乙允许的最大电流分别为1A、0.6A，所以，甲、乙串联时电路的最大电流因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，允许电源最大电压允许甲的最大功率故C错误，D正确。故选D。4．（2023·安徽·模拟预测）如图所示电路中，将开关S闭合，完全相同的灯L1和灯L2均发光。下列说法正确的是（）A．灯L1比灯L2亮B．通过A点的电流大于通过B点的电流C．灯L1的实际电功率比灯L2的实际电功率小D．电路中AB两点间的电压等于BC两点间的电压【答案】D【解析】ABC．由图可知，两个灯泡串联，两个灯泡完全相同，两个灯泡的电阻相同，串联电路中各处的电流相等，所以通过A点的电流等于通过B点的电流，由P=I2R可知两个灯泡的实际功率相同，两个灯泡亮度相同，故ABC错误；D．由U=IR可知两个灯泡两端的电压相等，所以AB两点间的电压等于BC两点间的电压，故D正确。故选D。5．（2023·安徽合肥·合肥市第四十八中学校考一模）如图所示为探究“焦耳定律”的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化．将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1<R2。下列说法正确的是（）A．该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系”B．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢D．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动【答案】C【解析】由于图中两电阻串联，所以，通过的电流和通电时间相等，而电阻不同，故可研究电流产生的热量与电阻的关系，AB错误；由于R1＜R2，由Q=I2Rt知道，右边容器中电阻丝产生的热量多，所以，由转换法知道，甲管中液面上升比乙慢，故C正确；闭合开关后，由欧姆定律知道，要使电流增大，需要减小电路的电阻，即应将滑动变阻器滑片P向右移动，故D错误。故选C。6．（2023·安徽·模拟预测）把一个标有“10V3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作．该电路工作10s定值电阻产生的热量是A．60J B．36J C．30J D．6J【答案】D【解析】灯泡正常发光时的电流IL==0.3A因串联电路中总电压等于各分电压之和，且小灯泡正常发光，R两端的电压UR=U-UL=12V-10V=2V因串联电路中各处的电流相等，该电路工作10s定值电阻产生的热量Q=W=URIt=2V×0.3A×10s=6J7．（2023·安徽合肥·合肥市第四十五中学校考一模）如图所示电路，电源电压为8V保持不变，闭合开关S，当滑片P在a端时，电流表示数为0.1A，R2消耗的电功率为0.6W；当滑片P在b端时，R1消耗的电功率为______W。【答案】3.2【解析】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。当滑片P在a端时，电流表示数为0.1A，由串联电路的电流特点可知，通过R1、R2的电流I1＝I2＝0.1A由P＝UI可知，此时R2两端电压由串联电路的电压特点可知，R1两端的电压U1＝U﹣U2＝8V﹣6V＝2V由欧姆定律可知，R1的电阻滑片P在另一端b点时，即变阻器连入电路中的电阻为0，电路中只有R1，此时R1消耗的电功率为8．（2023·安徽合肥·合肥寿春中学校考模拟预测）将定值电阻R1＝6Ω、R2＝10Ω连在如图所示的电路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S时，电流表的示数为0.3A，则开关S、S1，都闭合时，电流表示数为_____A，10s内整个电路消耗的电能为_____J。【答案】0.824【解析】[1]如图所示，只闭合开关S时，电路为R2的简单电路，电流表测通过R2的电流I2＝0.3A，由欧姆定律可得，电源电压为开关S、S1都闭合时，两电阻并联，电流表测干路电流，根据并联电路电压特点有则通过R1的电流为因S1闭合前后，通过R2的电流不变，故干路电流为[2]10秒钟内整个电路消耗的电能为9．（2023·安徽·校联考二模）短路时，电路中的电流很大，电源和导线会因发热过多而烧坏。现将根导线直接接到一节干电池的两极，电池的电压为1.5V，已知电源和导线的总电阻为0.5Ω，则在1min内电路中电流产生的热量是______J。【答案】270【解析】在1min内电路中电流产生的热量10．（2023·安徽·模拟预测）某品牌手机锂电池上面标明电压为4.2V，容量为3600mA·h，充满电后存储的电能可供手机待机72h，则手机的待机功率为______W。【答案】0.21【解析】根据题意知道，锂电池的电压是4.2V，容量是3600mA•h，由W=UIt知道，手机锂电池储存的电能是W=UIt=4.2V×3600×10-3A×3600s=54432J又因为充满电后存储的电能可供手机待机72h，所以，手机的待机功率是【点睛】本题考查的是电功和电功率的计算，解题的关键是明确手机电池容量的含义，难度不大。11．（2023·安徽·校联考模拟预测）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=____Ω．.通电10s.R产生的热量为______J.【答案】20Ω18J【解析】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=20Ω；通电1min电阻R产生的热量：Q=W=UIRt=6V×0．3A×10s=18J。12．（2023·安徽池州·校联考二模）如图甲所示电路，电源电压不变，灯泡L上标有“5V2.5W”字样，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P由b端滑到中点的过程中，灯泡L的电功率与电流的P－I关系图像如图乙所示，忽略温度对灯丝电阻的影响。求：（1）灯泡L正常发光时的电阻；（2）滑片P在b端时，lmin内灯泡L消耗的电能；（3）电源电压；（4）在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器允许连入电路的最小阻值。【答案】（1）10Ω；（2）54J；（3）6V；（4）2Ω【解析】解：（1）灯泡的型号规格为“5V，2.5W”，即灯泡的额定功率P额=2.5WU额=5V根据公式P=UI变形得（2）当滑动变阻器完全接入电路时，即滑片P位于b端，此时电路中接入的电阻最大，电路中的电流最小，灯泡两端的电压最小，消耗的电功率最小，由乙图可知，P位于b端时，此时灯泡消耗的电功率为P灯=0.9W根据电能公式W=Pt得，滑片P在b端时，lmin内灯泡L消耗的电能W灯=P灯t=0.9W×1×60s=54J电源电压为①（3）当滑动变阻器的滑片P滑到中点时，电路中的电流为0.4A，此时电源电压为③由①③式得代入①式得（4）灯泡电流最大为最大电流小于电流表的量程，所以电路中最大电流只能为0.5A，且滑动变阻器必须接入，根据串联电路中电压的规律可知，当电路中的电流最大为0.5A时，滑动变阻器接入电路的阻值最小，此时灯泡两端电压为5V，滑动变阻器两端电压为1V，且不超过电压表量程的最大值，所以此时接入电路的阻值为最小值答：（1）灯泡L正常发光时的电阻为10Ω；（2）滑片P在b端时，lmin内灯泡L消耗的电能为54J；（3）电源电压为6V；（4）在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为2Ω。13．（2023·安徽·模拟预测）如图甲是小红家的电烤箱的简化电路图，R1和R2均为电烤箱中的发热电阻（不考虑温度对电阻的影响），已知R2的阻值为70Ω，当只闭合S1时为低温挡，低温挡电烤箱的电功率为440W。求：（1）电烤箱在低温挡正常工作5min消耗的电能；（2）发热电阻R1的阻值；（3）小红关闭家中其他用电器，只让电烤箱在高温挡工作，发现在1min内，图乙所示的电能表的转盘转了50转，求此时的实际电压。【答案】（1）1.32×105J；（2）40Ω；（3）200V【解析】解：（1）电烤箱在低温挡正常工作5min消耗的电能（2）低温挡电烤箱的电功率为440W，根据得低温挡工作时电路中的电流：当只闭合S1时，两电阻串联，为低温挡，低温挡的电流为2A，由欧姆定律得电路的总电阻故（3）电能表盘中