中考物理压轴题专题复习——焦耳定律的应用问题的综合含答案.docx

一、初中物理焦耳定律的应用问题1 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R3 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5 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【答案】 BU 形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少【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=I 左 ，两个5的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I 右=I1+I2两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I1=I2，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；由Q=I2 Rt 可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，左侧U 形管中液面的高度差更大，故 A 错误；B R3 发生断路前，左侧的电阻为5，右侧的电阻为2.5 ，则电路的总电阻为R 总 =5+2.5 =7.5 R3 发生断路后，电路中只有R1 和R2 串联，则总电阻为R总=5+5=10R3 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 ，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 B。2 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 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】 0.051.8104【解析】【分析】【详解】1 电动机在这段时间内消耗的电能为WnkWh=100kWh0.05kWhn020002 根据公式 WUIt 可以求出电动机线圈的电流为IW0.053.6106 J100 AUt220V360s22电动机线圈产生热量为Q I 2Rt (100A) 2 4.84 180s=18000J=1.8 104 J223 如图甲所示，为额定电压为6V 的灯泡 L 的 I-U图像如图乙所示的电路，电源电压12V不变， R1为定值电阻，21R 为滑动变阻器，闭合开关S ，滑片 P 从最右端移动到最左端，电压表示数变化范围为 2V6V，则灯泡的额定功率是_W ，R1 的阻值为 _，滑动变阻器 R2 两端的最大电压为_V，移动滑片 P 使 R2接入电路的阻值为变阻器最大阻值的7/15，通电 1minR 产生的热量为 _J。2【答案】 3.6106105【解析】【分析】【详解】1 由灯泡L 的I- U图象可知，当额定电压U= 6V 时，灯泡的额定电流I= 0.6A，则灯泡额定功率PUI6V0.6A3.6W2 当滑片 P 在在最左端时，变阻器没有连入电路，电压表示数为路中的电流为6V，由图象可知，这时电I 大 =0.6A由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压UU LI 大 R1即12V6VR10.6A解得R1103 由电路图可知，当滑片P 在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，R1 与R2 灯泡串联，电压表测灯泡两端电压，此时电压表示数最小，为U 小 = 2V由图象可知，这时电路中的电流为I 小= 0.4A由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压UU L小I小 R1U 2滑动变阻器R2 两端的最大电压U 212V2V0.4A106V4 当滑片 P 在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，通过的电流为I 小= 0.4A则此时滑动变阻器的阻值为R2U 2= 6V15I小0.4A移动滑片 P 使 R2接入电路的阻值为变阻器最大阻值的7/15，则此时滑动变阻器的阻值为R2715715则U U LI R1I R2由图分析可知，当电流I =0.5A ，灯泡两端电压 UL=3.5V 时，等式12V3.5V+0.5A 10+0.5A 7成立，即此时通过R2的电流为20.5A，则通电 1min R 产生的热量为Q放I 2 R2t27 60s=105J0.5A4 电动机是将电能转化成机械能的机器，但由于线圈内部有电阻，所以同时还有一部分电能转化成内能。若一台玩具电动机接在6V 的电源两端，使其正常转动时，通过电动机中的电流为 0.3A；短暂地卡住电动机转轴，使其不能转动，通过电动机中的电流为3A。则这台电动机线圈的电阻为_，正常转动时的效率是_。【答案】 290%【解析】【分析】【详解】1 电动机转轴卡住时电流为3A，故电动机线圈电阻为U 6VR=2I 3A2 设电动机正常运转时，在t 时间内消耗的电能为W=UIt =6V 0.3A t在 t 时间产生的热量为Q=I2Rt=(0.3A)2 2 t电动机正常运转时的效率W有W -Q6V0.3A22 tt- 0.3A= W总 =W=6V0.3A t=90%5 有两个灯泡 L12122的电阻为 6。、 L，L 标有“ 6V、 3W”字样， L 没有标记，实验测得L将 L1212均能正常发光（忽略温度对电阻的影响），下、 L 串联接在某一电路中，两灯L、L列计算结果正确的是（）A该电路两端的总电压为9VB灯 L2 的额定功率为3WC相同时间内，灯 L1、 L2 消耗的电能之比W1 W2=11D相同时间内，灯L1、 L2产生的热量之比Q1Q2=21【答案】 AD【解析】【详解】A 接入电路后正常发光，则电路中电流IP13W0.5A，U 16V则 L 2 两端电压U 2IR20.5A6 3V ，则总电压U 总U 1U 26V3V9V ，A 正确；B根据题意可知，L 2 的功率为P2I 2 R20.5A261.5W ，B 错误；C根据 W Pt 可知，在相同时间内消耗电能之比等于功率之比为2： 1， C 错误；D灯泡产生的热量等于消耗的电能，因此产生的热量之比为2：1， D 正确。6 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（）A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 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 =I 左两个 5 的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I 右=I1+I2两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I1=I2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，故B 错误；C该实验装置是利用能直接观察，但可以通过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。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 R1 两端的电压随电流变化关系图象。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；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R1 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 R1 阻值为R1 = U14V=40I10.1A已知闭合 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，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UU L U 1U 2 =2V+0.2A40 +0.2A10 =12V故 A 不符合题意；B当闭合开关S、 S1，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0，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P额U 额 I 额12V0.5A=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R2maxU 2max10VI 2=500.2A则当闭合开关S、 S2，滑动变阻器的滑片移至a 端时，电路为12串联电路，由串联分R与 R压可求 R1 两端电压为U1R1U4048R1 R24012V=V509由于 R1为纯电阻，则 1.5min电流通过1产生的热量为R2248 VW1U 1t91.5 60s=64JR140故 C 符合题意；U2D由于电源电压不变，则由P可知，当电路阻值最大时，电路总功率最小，则闭R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1.2W ，则此时电路电流为I minPmin1.2W =0.1AU12V则此时电路总电阻为U12VRmax=120I min0.1A则小灯泡此时电阻应为RL 实 =Rmax-R1-R2max=120 -40-50 =30 此时小灯泡分得电压应为UL 实=Imin RL 实=0.1A 30 =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 BC。8 下列用电器中，主要是利用电流热效应来工作的是A电风扇 B电视机C电饭锅 D LED灯【答案】C【解析】【详解】A电风扇工作是电能主要转化为机械能，利用通电导体在磁场中受到力的作用，故符合题意；A 不B电视机工作是电能主要转化为光能，故B 不符合题意；C电饭锅工作是电能主要转化为内能，主要是利用电流热效应来工作，故C 符合题意；D LED灯工作是电能主要转化为光能，故D 不符合题意。9 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 一个电炉的电阻是3200，通电 10s 产生 810J 的热量，那么通过这只电炉的电流是（）A2AB 4AC 20AD 40A【答案】 A【解析】【详解】根据焦耳定律的公式QI 2 Rt 可知，通过这只电炉的电流是Q8 103JI2ARt200 10s故选 A。11 如图，电源电压不变，R1 、 R2 是两个相同的电阻，当闭合开关S1 ，断开 S2 、S3 ，通电 10min ，电路产生的热量为Q；同时闭合 S2 、 S3 ，断开 S1 ，若要产生相同的热量Q，则通电时间为（）A2.5minB 10minC 20minD 40min【答案】 A【解析】【分析】【详解】由题可知， R1、 R2 是两个相同的电阻，设R1=R2 =R由图可知，当闭合开关S1232R，电源电压不变，由，断开 S 、S 时，两电阻串联，总电阻为焦耳定律可得，通电10min 电路产生热量Q= U 2 10 60s2 R闭合 S231时两电阻并联，总电阻为R ，产生相同热量，则、S ，断开S2U 22U 2tQ= R t=2RU22U2 10 60s=t2RRt=150s=2.5min故选 A。12 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（）A6 倍B 9 倍C 18 倍D 1.5 倍【答案】 C【解析】【详解】2若原来电压为U、原来电阻为R，通电时间为t ，电流产生的热量为QWUt ，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：2Q3Ut180.5 R；QU 21tR故 C 正确。13 如图所示，电源电压为 6V ， R1 10 ， R2 20， R3 5 。闭合开关S1 后，当S2 ， S3 全部闭合和全部断开时，在相同的时间内电流通过R1产生的热量之比是（）A4 9B 94C 2 3D 3 2【答案】 B【解析】【分析】【详解】当开关都闭合时 ， R3121两端的电压为电源电压1被短路 ， R 与 R 并联 ，此时RU。 当开关 S闭合 ， S23213、 S 全部断开时 ， R被开路 ， R与 R 串联 ，此时R1 U 1 10 2R3U 351则此时 R1U12R1 产生的热量之比是两端的电压为U，则相同的时间内电流通过3U22t2 9Q R1UUQ U 12tU12 U4R13故选 B。14 从产品说明书得知，一台“6V3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1 。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 PWt 得，小风扇 1min 消耗的电能为：W Pt 3W 60s 180J；故 A 项错误；BCD由 P UI 得，电路中线圈的电流为：P3WI0.5A ；U6V电路中通过线圈的电流为产生的热量为：Q I2Rt （0.5A21.5J ；） 0.1 60s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 下列表述不正确的是（）A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C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D每消耗 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】U 额2A由图可知 P额甲 P额乙 ，甲乙两灯额定电压相同，由R得P额R甲 R乙甲乙两灯串联在电路中，所以电流相等，由P实I2 R 得P实甲 P实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B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，电能表上的转盘转过3000 转，故 D 正确， D 不符合题意。故选 A。16 如图所示是电热吹风机的内部电路原理图，电热吹风机由一个电动机和一个电热丝并联组成。电动机中有电流通过时会有风吹出，电热丝中有电流通过时会有热量产生。当开关 S12）、 S 都闭合，二者都正常工作，下列说法不正确的是（A电动机和电热丝在相同时间内产生的热量不同B电动机和电热丝在相同时间内消耗的电能不同C电动机和电热丝消耗的电功率相同D电动机消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能【答案】 C【解析】【分析】【详解】A 电动机与电热丝电阻与电流均不同，根据 Q I 2Rt 可得，两者在相同时间内产生的热量不同，故 A 正确，不符合题意；B电动机和电热丝并联，两者电压相同，但电流不同，根据公式WUIt可得两者相同时间内消耗的电能不同，故B 正确，不符合题意；C电动机和电热丝两端的电压相同，但电流不同，根据PUI可得，两者电功率不同，故 C 错误，符合题意；D电动机主要是将电能转化为机械能，少部分电能转化为内能，故D 正确，不符合题意。故选C。17 如右图所示，两透明容器中密封着等质量的空气，通电t 秒后（两容器都不向外放热），下列说法正确的是（）A两容器中电阻产生的热量相同B右边容器中空气的温度是左边容器中空气温度的两倍C右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍D右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的四倍【答案】 C【解析】【分析】根据焦耳定律 Q I 2 Rt 判断两容器中电阻产生热量的多少，产生的热量越多，空气吸收热量越多， U 形管中液柱越高；电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。【详解】A由图示可知，两个电阻丝是串联的，电流相同，电阻不同，所以相等的时间内产生的热量是不相同的，故 A 错；BCD右边容器中的电阻是左边容器电阻的二倍，所以右边容器中产生的热量是左边容器产生热的二倍，由于两个器中空气的质量相同，故可得右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍，故C 正确、 BD 错误。应选 C。18 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R1、 R2 的电阻丝（ R1 <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ABCD【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；由电路图及已知 R1 R2 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，U 2Q=t 可R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D。【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19 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1200 .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【答案】 AD无法判断【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，工作相同的时间，由U 2W=UIt=t 可知，甲灯消耗的电能多，故A 正确、BCD错误，故选RA。20 电炉工作时，电炉丝很快变热但连接的电线却不怎么热，这是因为（）A电炉丝的电阻较大B电炉丝与导线是并联的C电炉丝的横截面大D通过电炉丝的电流较大【答案】 A【解析】【详解】电炉丝横截面积小，电阻大，电炉子在使用时，电炉丝和导线串联，I 电炉丝 I 导线 ，通电时间 t 相同，由焦耳定律 Q I2Rt， R 电炉丝 R 导线 ，可知 Q 电炉丝 Q 导线 ，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。故选 A。