2024年中考物理复习提分题型专训（五）焦耳定律

中考提分题型专训（五）专项一初识焦耳定律1．[2023·福建中考]下列用电器中利用电流热效应工作的是()A．电视机B．电风扇C．电脑D．电炉2．标有“220V40W”字样的电风扇、电视机、电烙铁、节能灯正常工作相同时间，产生热量最多的是()A．电风扇B．电视机C．电烙铁D．节能灯3．一台电动机额定电压为220V，线圈电阻R＝0.5Ω，电动机正常工作时通过电动机线圈的电流为4A，电动机正常工作1min产生的热量为()A．5.28×104JB．480JC．2.42×104WD．880W4．下列事例中属于防止电流热效应产生危害的是()A．电热孵化器孵小鸡B．电热水壶烧水C．电熨斗熨衣服D．电脑防热风扇5．[2023·运城期末]甲、乙两个电热器的电阻之比为3:2，通电相同时间产生的热量之比为8:3，则通过甲、乙的电流之比为()A．3:2 B．2:3C．3:4 D．4:36．如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R1＝R3，R2＝R4，R2＝1.5R1，若同时通电，经过一段时间后容器中水温从高到低的顺序是()A．甲、乙、丙、丁B．丁、丙、乙、甲C．丙、丁、乙、甲D．甲、乙、丁、丙7. [教材改编题]如图所示的是探究电流通过导体时产生热量的实验装置，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器，其中密封着等量的空气和一段电阻丝(阻值在图中已标出)，“U”形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象。

(1)请将甲、乙两套装置对应的电路图画在下面方框中。(2)实验中通过观察_________________________的变化来比较导体所产生热量的多少。(3)在使用甲装置实验时，可探究电流通过导体产生的热量与导体的________的关系，这样设计的目的是控制_____________________。(4)小明在利用甲装置进行实验时发现，左侧“U”形管液面的高度差没有发生改变，右侧“U”形管液面的高度差发生改变，产生这种现象的原因可能是______________。(5)用甲装置正确完成实验时，观察到左侧“U”形管左、右液面高度差小于右侧“U”形管左、右液面高度差，则得出结论：在________和通电时间一定时，__________________________________________越多。(6)在使用乙装置实验时，可探究电流通过导体产生的热量与通过导体的__________的关系，在右侧容器外部并联5Ω的电阻，作用是___________________________________。(7)在使用乙装置实验时可得到的结论是_______________________________________。8．[2023·太原杏花岭区阶段测评]如图所示的是小明同学刚买的干鞋器，其电阻为2200Ω，正常工作时的电流为0.1A，把它放入鞋内，通电后可以起到干燥、杀菌、除臭的作用，干鞋器正常工作10min产生的热量是____________J。9．[2023·扬州中考]学习了电学知识后，小芳把裸铜线分别在两个削尖的铅笔芯上绕几圈，使笔尖刚好接触，如图所示，接上9V的电源，接触点出现了明亮的电火花，是因为铅笔尖接触处的__________；若让电火花更亮些，方法是__________________，原理是__________。10．某电热水壶有加热和保温两挡，简化电路如图所示。其中R1、R2为电热丝(不考虑其电阻变化)。已知该壶的额定电压为220V，只闭合开关S1时，电路中的电流为0.5A。(1)求电热丝R1的阻值。(2)只闭合开关S1时，求电热水壶的电功率。(3)R2＝44Ω，求使用加热挡时电热水壶在10s内产生的热量。11．[2022·山西中考]生活中导线与插座连接时，有人会将直导线的裸露端直接插入接线孔，但更好的接法是先将导线裸露端折成“U”形再插入，如图所示。这种“U”形接法可以增大连接处的接触面积，会更安全。请你用学过的物理知识解释其中的道理。专项二焦耳定律的相关计算12.一台电热饮水机的内部简化电路如图所示，饮水机有加热和保温两种工作状态，R1和R2均为电热丝，R1＝44Ω，R2＝396Ω，可在电流通过时产生热量，且阻值保持不变。(1)当闭合开关S1和S2时，饮水机电路连接情况为_______________，此时电路中的电阻为________Ω，电路中的电流为________A，整个电路的电功率为________W，饮水机处于________(填“加热”或“保温”)状态。(2)当只闭合开关S1时，饮水机电路连接情况为____________，此时电路中的电阻为________Ω，电路中的电流为________A，整个电路的电功率为________W，饮水机处于________(填“加热”或“保温”)状态。13．[2023·山西中考]如图所示的是某多功能电饭锅，具有加热和保温两挡功能(S1为总开关，S2为温控开关)，其内部有两个加热电阻丝R1和R2(R1的电阻是198Ω，R2的电阻是44Ω)。某次用该电饭锅将2kg初温为20℃的米和水加热到100℃，然后自动转入保温状态。下表是电饭锅铭牌上的部分参数，求：[米和水混合物的比热容为4.0×103J/(kg·℃)]容量/kg3.0额定电压/V220加热功率/W1100保温功率/W200(1)加热过程中，米和水吸收的热量。(2)正常加热时，通过电路的电流。(3)请你在实线框内画出电饭锅的电路图，并结合所画的电路图说明开关是何种状态时电饭锅处于加热状态。14．[2023·山西百校联考四]小阳家的电热水壶内部有两根电热丝，可实现加热、保温两挡自动切换，由于电热水壶内部一根电热丝烧断，只有加热挡能正常工作。如表是电热水壶铭牌上的部分参数。小阳对该电热水壶进行观察，发现电热水壶正常加热5min可将满壶20℃的水加热至沸腾(标准大气压下)。求：[c水＝4.2×103J/(kg·℃)](1)请根据以上信息，在实线框内画出电热水壶内部的电路图。额定电压220V额定功率加热挡2kW保温挡200W满壶水的质量1.5kg(2)电热水壶的加热效率。(3)加热挡工作时，电热丝的阻值。15.一款“充电式”暖手宝加热部分的简化电路如图所示，该充电式暖手宝可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现低温、高温两个挡位的变化。电源电压为12V，R1和R2均为电热丝，且R1＝12Ω，R2＝6Ω。(1)当只闭合开关S1时，暖手宝电路连接情况为__________________，此时电路中的电阻为________Ω，电路中的电流为________A，整个电路的电功率为________W，暖手宝处于________(填“低温”或“高温”)挡。(2)当闭合开关S1和S2时，暖手宝电路连接情况为____________，此时电路的总电流为________A，整个电路的电功率为________W，暖手宝处于________(填“低温”或“高温”)挡。16．多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化的功能，深受用户好评。如图所示的是某养生壶的简化电路，相关数据如下表所示。电源电压/V220低温功率/W275中温功率/W550高温功率/W1100容积/L1(1)说明当养生壶功率为550W时开关S1、S2所处状态。(2)试计算R1的阻值。(3)试计算R2的阻值。17．[2023·山西百校联考三]创新小组对如图甲所示的电煮锅的相关问题进行了研究，他们通过说明书了解到，电煮锅内有两根阻值相同的电热丝R1、R2，并且可以通过控制开关实现高、低两挡加热，他们将电煮锅单独接入家庭电路中，观察到电煮锅将1.5kg食物从20℃加热到100℃时，如图乙所示的电能表转盘转了500r。则：[食物的比热容取4.0×103J/(kg·℃)](1)食物吸收的热量是多少？(2)电煮锅的加热效率是多少？(3)同学们认为该电煮锅虽有两个挡位，但不能连续调温，他们添加了合适的器材，利用电热丝R1重新设计了可连续调温的电路图，请在实线框内画出该电路图。18．[2021·山西中考]小伟家的电热饮水机通过旋钮开关可以实现加热和保温两个挡位的切换。小伟查阅资料得到饮水机的部分信息，如下表所示。饮水机正常加热7min，可将质量为1kg的水从20℃加热到沸腾(标准大气压)，然后转入保温状态。请你结合小伟的调查研究，回答下列问题：额定电压U/V220加热功率P1/W1000保温功率P2/W100电阻R1/Ω435.6电阻R2/Ω48.4(1)在图中虚线框内画出导线、电阻R1和电阻R2三个元件的符号，将饮水机的电路图连接完整。(旋钮开关位于a、a点，表示a与a接通)(2)加热过程中，饮水机的加热效率。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]19．[2022·山西中考]善于动手动脑的小明研究了汽车座椅加热原理后，计划自制具有加热和保温两挡功能且方便携带的加热坐垫送给爷爷。他在网上购买了电压为5V的电源，两个阻值为2.5Ω的加热电阻片，若干导线和开关。(1)请你帮助小明设计电路，并画在实线框内。(2)求自制加热坐垫的加热和保温功率。参考答案1．D2．C3．B4．D5．D6．C7．解：(1)如图所示。(2)“U”形管中液面的高度差(3)电阻；电流和通电时间相等(4)左侧装置漏气(5)电流；导体电阻越大，电流通过导体所产生的热量(6)电流；改变通过右侧容器中的电阻的电流大小(7)其他条件相同时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多8．1.32×1049．电阻较大；增大电源的电压；Q＝I2Rt10．解：(1)只闭合开关S1时，此电路是只有R1的简单电路，电路中的电流为0.5A，根据欧姆定律I＝eq\f(U,R)可得R1＝eq\f(U,I1)＝eq\f(220V,0.5A)＝440Ω。(2)根据电功率的计算公式P＝UI，可得只闭合开关S1时电热水壶的电功率P＝UI1＝220V×0.5A＝110W。(3)闭合开关S1、S2，电热水壶处于加热挡，R1、R2并联，通过R2的电流为I2＝eq\f(U,R2)＝eq\f(220V,44Ω)＝5A，通过R1的电流为0.5A，则并联电路的总电流为I总＝I1＋I2＝0.5A＋5A＝5.5A，并联电路的总电阻为R总＝eq\f(U,I总)＝eq\f(220V,5.5A)＝40Ω，根据焦耳定律可得Q＝eq\f(U2,R总)t＝eq\f(（220V）2,40Ω)×10s＝12100J。11.解：“U”形接入法可以增大连接处的接触面积，在长度、材料不变时，减小连接处的电阻，根据Q＝I2Rt可得，当电流、通电时间一定时，连接处的电阻越小，连接处产生的热量越少，更安全。12．(1)只有R1连入电路；44；5；1100；加热(2)R1、R2串联；440；0.5；110；保温13．解：(1)加热过程中，米和水吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.0×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃－20℃)＝6.4×105J；(2)由P＝UI得，正常加热时，通过电路的电流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(1100W,220V)＝5A；(3)由题意知，S1是总开关，同时控制两个电阻，S2是温控开关，闭合时，电饭锅处于加热状态，据P＝eq\f(U2,R)知，此时电路中的电阻较小，所以此时只有R2工作，断开时，处于保温状态，电路中的电阻较大，两个电阻同时工作。作图如图所示：由图示知，当开关S1、S2都闭合时，电路中只有R2工作，电饭锅处于加热状态。(解题过程仅供参考)14．解：(1)如图所示。s(2)由P＝eq\f(W,t)得，电热水壶加热5min消耗的电能W＝P加t＝2000W×5×60s＝6×105J，壶内水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃－20℃)＝5.04×105J，电热水壶的加热效率η＝eq\f(Q吸,W)＝eq\f(5.04×105J,6×105J)＝0.84＝84%。(3)由P＝eq\f(U2,R)得，电热丝的阻值R加＝eq\f(U2,P加)＝eq\f(（220V）2,2000W)＝24.2Ω。15．(1)只有R1连入电路；12；1；12；低温(2)R1、R2并联；3；36；高温16．解：(1)当S1闭合、S2置于A点时，R2被短路，R1单独接入电路中，此时养生壶为中温挡，功率为550W。(2)当S1闭合、S2置于A点时，养生壶处于中温挡，R1的功率P1等于中温功率，即P1＝P中＝550W，由P＝eq\f(U2,R)得R1＝eq\f(U2,P1)＝eq\f(（220V）2,550W)＝88Ω。(3)当开关S1闭合、S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，电路的总功率最大，此时养生壶为高温挡。根据P高＝P1＋P2可得P2＝P高－P1＝1100W－550W＝550W。由P＝eq\f(U2,R)可得R2的阻值R2＝eq\f(U2,P2)＝eq\f(（220V）2,550W)＝88Ω。17．解：(1)食物吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.0×103J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃－20℃)＝4.8×105J。(2)3000r/(kW·h)表示电路中每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000r，则转盘转了500r电煮锅消耗的电能W＝eq\f(500r,3000r/（kW·h）)＝eq\f(1,6)kW·h＝6×105J，电煮锅的加热效率η＝eq\f(Q吸,W)×100%＝eq\f(4.8×105J,6×105J)×100%＝80%。(3)如图所示。18．解：(1)饮水机只有加热和保温两个挡位，由P＝UI＝eq\f(U2,R)得R加＝eq\f(U2,P1)＝eq\f(（220V）2,1000W)＝48.4Ω＝R2，R保＝eq\f(U2,P2)＝eq\f(（220V）2,100W)＝484Ω＝R1＋R2。如图所示。上图：aa为断开；bb为加热；cc为保温。下图：aa为断开，bb为保温，cc为加