備戰(zhàn)中考物理專題訓練---焦耳定律的應用問題的綜合題分類及答案解析

1、一、初中物理焦耳定律的應用問題1 一個“220V 300 W 的電熱杯，一個“220 V 300W”的煮蛋器，一臺“220V 300 W 的小型洗衣機，分別接在220V 的電壓下，則相同時間內它們產(chǎn)生的熱量A小型洗衣機最少B電熱杯最少C煮蛋器最少D一樣多【答案】【解析】【詳解】A由題意可知，三種儀器的額定功率相同，但小型洗衣機主要將電能轉化為機械能；而電熱杯、煮蛋器將電能全部轉化為內能，故小型洗衣機產(chǎn)生熱量最少，故選A。2 圖中電源電壓保持不變，燈泡標有6V，3W 字樣，當開關s 閉合時 .燈泡 L 正常發(fā)光，電流表的示數(shù)為0.8A，則電阻R=_ .通電 10s. R 產(chǎn)生的熱量為 _J.【答

2、案】 2018J【解析】【分析】【詳解】當閉合開關S 時，燈L 正常發(fā)光，說明電源電壓為U=6V，電流表測的是總電流，則I=0 8A，由 P=UI 可知，燈泡中的電流：IL =P 額 /U 額 =3W/6V=0. 5A，根據(jù)并聯(lián)電路的干路電流等于各支路電流之和可知：電阻中的電流:IR=I-IL =0. 8A-0. 5A=0. 3A，由 I=U/R 得 , 電阻 :R=U/IR=6V/03A=20；通電 1min 電阻 R 產(chǎn)生的熱量：Q=W=UIRt=6V0 3A 10s=18J。3 為了將發(fā)電廠的電能輸送到遠處的用戶家中，在兩地間架設了兩根等長的輸電線。兩根輸電線的總電阻為r。已知位于電廠處

3、的兩根輸電線間的電壓為U，輸送電能的功率為P，由于電流通過輸電線發(fā)熱會損失電能，該輸電線路輸送電能的效率為_。（輸電效率為用戶得到的電能與發(fā)電廠輸出電能的比值）rP【答案】 1U 2【解析】【分析】【詳解】由 PUI 得：通過輸電線的電流PIU輸電線的總電阻Rr ，則輸電線上消耗的功率2P2P2 rP損耗IR(U )rU 2則用戶實際得到的電功率實P損耗P2 rPPP2U則輸電線輸送電能的效率為P實PP2 rPrU 21PPU 2所以輸電線輸送電能的效率為1rPU2 。4 家用電吹風的簡化電路如圖所示，主要技術參數(shù)如表。則該電吹風正常工作吹熱風時，電熱絲的阻值是_，正常工作吹熱風5min 電熱

4、絲產(chǎn)生的熱量是_J?！敬鸢浮?52.64510【解析】【詳解】(1)1 由表格數(shù)據(jù)可知，電吹風吹冷風時的功率，即電動機的功率為 120W ，由圖知，電吹風正常工作且吹熱風時，電動機和電熱絲并聯(lián)，因電路的總功率等于各用電器功率之和，所以電熱絲的功率：P電熱絲P熱PM1000W120W880W；并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，由 PU2可得電熱絲的電阻：RU 22220VR電熱絲55；P電熱絲880W2 電吹風正常工作且吹熱風時， 5 分鐘內電流通過電熱絲產(chǎn)生的熱量：QWPRt880W560s2.64105 J 。5 從產(chǎn)品說明書得知，一臺“6 V3 W”的迷你型小風扇，電動機線圈阻值0.1 ，則

5、小風扇正常工作2min 電動機線圈產(chǎn)生的熱量為 _J。【答案】 3【解析】【分析】【詳解】電路中線圈的電流為P3WI0.5AU6V電路中通過線圈的電流為產(chǎn)生的熱量為Q=I2 Rt=(0.5A) 2 0.1 2 60s=3J6 如圖所示當甲電路中的開關S 閉合時，兩個電壓表所選量程不同，測量時的指針位置均為如圖乙所示，則電阻R1 兩端的電壓為 _V， R1 R2 =_，當電阻 R1、 R2 并聯(lián)在電路中時，在相同的時間內電流通過R1、 R2 所產(chǎn)生的熱量之比Q1 Q2=_?！敬鸢浮?104： 1 1：4【解析】【詳解】12 從圖甲可以看到，開關S 閉合時，電壓表 V 測的是電源電壓，示數(shù)較大，電

6、壓表V12測的是 R2兩端的電壓，示數(shù)較小，因為測量時的指針位置均為如圖乙所示，那么電壓表1V的量程應該是0 到 15V，它的讀數(shù)是 12.5V，電壓表 V2 的量程應該是0 到 3V，它的讀數(shù)是2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知，電阻R 兩端的電壓為1U 1 U - U 212.5V - 2.5V 10V電阻 R1 大小是U 110VR1II電阻 R2 大小是U 22.5VR2II那么R1： R210V2.5V4：1I：I3 當電阻 R1、 R2 并聯(lián)在電路中時，R1 、R2 兩端的電壓是相同的，在相同的時間內電流通過R1、 R2 所產(chǎn)生的熱量之比是Q1：Q2U 2U 211R2：R11：4

7、R1t： tR1：R2R27 電阻 A 和 B 連接在某一電路，通過它們的電流與其兩端電壓的關系如圖所示。由圖中信息可知（）A電阻 A 的阻值為5B當通過電阻B 的電流為0A 時，電阻B 的阻值為0C當電阻 A、 B 串聯(lián)在電壓為3V 的電源兩端時，它們的電功率之比為PA : PB 1: 2D當電阻 A、 B 并聯(lián)在電壓為3V 的電源兩端時， 5min 它們產(chǎn)生的電熱之比 QA : QB 2 :1【答案】 ACD【解析】【分析】本題考查串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點，電功率的計算，電熱的計算，應用I -U 圖象和歐姆定律解題。【詳解】A 由圖象可知，電阻A 、 B 的I-U圖象是傾斜的直線，則兩個都是定

8、值電阻，當A 兩端的電壓為3V時，通過它的電流為0.6A，那么A 的電阻U3V5R0.6 AI故 A 符合題意；B導體的電阻是其本身的一種性質，其兩端有無電壓，不會影響其電阻的大小，故B 不符合題意；C由圖象可知，電阻A、 B 串聯(lián)，電源電壓為 3V時，通過電路的電流應該是0.2A ，此時A 、 B 兩端的電壓分別為1.0V 和 2.0V ，根據(jù) P=UI得，各電阻的電功率之比為PA:PB =U A :U B=1.0V:2.0V=1:2故 C 符合題意；D當電阻A 、 B 并聯(lián)在電壓為3V 的電源兩端時，由圖象可知，通過兩電阻的電流分別為R1 阻值為0.6A 和 0.3A ，根據(jù) Q=UIt

9、得，在 5min 內，兩電阻產(chǎn)生的電熱之比QA :QB=I A :I B=0.6A:0.3A=2:1故 D 符合題意。故選 ACD 。8 如圖甲所示電路，電源電壓保持不變，電流表量程為00.6A。圖乙中 A、 B 分別是小燈泡和電阻 R1兩端的電壓隨電流變化關系圖象。只閉合開關1S、 S，滑動變阻器的滑片 P 移至 a 端時，電路中的電流為0.2A；滑動變阻器的滑片移至b 端時，小燈泡恰好正常發(fā)光。只閉合開關 S、S3，調節(jié)滑片 P，當滑動變阻器接入電路中的電阻為10時，小燈泡兩端的電壓恰好為 2V。則（）A電源電壓為10VB小燈泡L 的額定功率6WC只閉合開關S、S2，滑動變阻器的滑片移至a

10、 端時，1.5min電流通過R1 產(chǎn)生的熱量為64JD閉合開關S，改變其它開關的通斷及滑片的位置，電路消耗的最小功率可以達到1.2W【答案】BC【解析】【分析】【詳解】A由于燈泡燈絲電阻受溫度影響，定值電阻阻值不發(fā)生變化，則小燈泡燈絲兩端的電壓隨電流變化關系圖象為曲線，定值電阻兩端的電壓隨電流變化關系圖象為過原點的直線，則由乙圖數(shù)據(jù)可求R1 = U14V=40I10.1A已知閉合 S、 S3，調節(jié)滑片 P，當滑動變阻器接入電路中的電阻為10時，小燈泡兩端的電壓恰好為 2V，此時電路為小燈泡與兩電阻串聯(lián)電路，由乙圖可知此時電路電流為0.2A，則電源電壓為U U L U 1 U 2 =2V+0.2

11、A40 +0.2A10 =12V故 A 不符合題意；B當閉合開關 S、 S ，滑動變阻器的滑片移至b 端時，小燈泡恰好正常發(fā)光，此時滑動變1阻器接入阻值為0，此時電路為小燈泡的簡單電路，小燈泡此時兩端電壓等于電源電壓為12V，對應乙圖可知此時電流為0.5A，則額定功率為P額U 額 I 額12V 0.5A=6W故 B 符合題意；C只閉合開關 S、S1，滑動變阻器的滑片P 移至 a 端時，電路中的電流為0.2A，此時電路為小燈泡與滑動變阻器串聯(lián)電路，且滑動變阻器接入阻值最大，由乙圖可知此時小燈泡兩端電壓為 2V，電源電壓為 12V，則由串聯(lián)分壓可知滑動變阻器兩端電壓為10V，由歐姆定律可求滑動變阻

12、器最大阻值為U 2max10VR2maxI 2=500.2A則當閉合開關 S、 S2，滑動變阻器的滑片移至a 端時，電路為 R1 與 R2 串聯(lián)電路，由串聯(lián)分壓可求 R1 兩端電壓為U1R1U4048R14012V=VR2509由于 R1 為純電阻，則 1.5min 電流通過 R1 產(chǎn)生的熱量為482W1U 129 Vt401.5 60s=64JR1故 C 符合題意；U2D由于電源電壓不變，則由P可知，當電路阻值最大時，電路總功率最小，則閉R合開關 S、 S3，滑片滑到最大阻值處時電路電阻最大，功率最小，若最小功率為1.2W ，則此時電路電流為Pmin1.2WI min=0.1AU12V則此時

13、電路總電阻為RmaxU12VI min=1200.1A則小燈泡此時電阻應為R=R -R -R=120 -40-50 =30 L 實max12max此時小燈泡分得電壓應為U=IR=0.1A 30 =3VL 實min L 實但由乙圖可知，當小燈泡電流為0.1A 時，小燈泡兩端電壓不足2V，前后沖突，故D 不符合題意。故選 BC。9 如圖所示的是探究燈泡燈絲的電阻特性的實驗電路，所使用的器材有：小燈泡電壓 2.5V，額定電流 0.25A）、電壓表 V（量程 15V，內阻未知）、電流表L（額定A（量程 0.6A，內阻 0.2 ）、阻值為 30 的定值電阻 R0、滑動變阻器 R、恒定電源（電壓 15V，

14、內阻不計）、開關 S、導線若干。閉合開關 S，調節(jié)滑動變阻器的滑片到某一位置，當電流表的示數(shù)為 0.55A 時，小燈泡L 正好正常發(fā)光。(1)小燈泡 L 正常發(fā)光時的電阻是多少？(2)此時電壓表的示數(shù)是多少？(3)通電 1min ，電流表 A 消耗的電能是多少？【答案】 (1) 10 ； (2) 6.5V； (3) 3.63J【解析】【分析】【詳解】(1)小燈泡 L 正常發(fā)光時的電阻是R額U 額=2.5VI 額100.25A(2)由圖像可知電壓表與燈L 串聯(lián)后與定值電阻R0 并聯(lián)，小燈泡L 正好正常發(fā)光，則電壓表與燈 L 串聯(lián)支路的電流為0.25A，由并聯(lián)分流可知，定值電阻R0 的電流為0.5

15、5A-0.25A=0.3A則兩支路的路端電壓為U 0 =I 0 R00.3A30 = 9V由串聯(lián)分壓可知電壓表的示數(shù)為9V-2.5V=6.5V(3)通電 1min ，電流表 A 消耗的電能是QI 2 RA t0.55A 20.2 60s=3.63J答： (1)小燈泡 L 正常發(fā)光時的電阻是10；(2) 電壓表的示數(shù)為 6.5V；(3) 通電 1min ，電流表 A 消耗的電能是 3.63J。10 新的國家標準對延長線插座配用的導線橫截面積要求做了修改，額定電流16A 的延長線插座，導線最小橫截面積由1mm 2 提升到 1.5mm 2。這樣做的目的是A增大導線的電阻B減小通過導線的電流C增大導線

16、上的電壓D減小導線的發(fā)熱功率【答案】 D【解析】【詳解】當材料、長度相同時導體的電阻跟橫截面積成反比，將導線最小橫截面積由1mm 2 提升到1.5mm 2，從而減小導線的電阻，根據(jù)焦耳定律Q I 2 Rt 知道，當通電時間一定時，電阻越小，導體產(chǎn)生的熱量越少，因此這樣做可以減小導線發(fā)熱的功率，故選D。11 小明同學在活動課上表演了一個小魔術：用金屬片點燃火柴。他將一金屬片接在學生電源上（如圖所示），則將火柴放在哪個位置效果最明顯（）A a 點Bb點C c 點D都一樣【答案】A【解析】【詳解】影響電阻大小的因素是材料、長度、橫截面積，由圖可知a 點橫截面積最小，故a 的電阻最大， a、 b、 c

17、 是串聯(lián)的，電流相同，根據(jù)故放在 a 點效果最明顯。故選 A。QI 2 Rt 可知，在相同時間內a 產(chǎn)生的熱量多，12 以下原理與應用上下對應正確的是（）ABCD【答案】 C【解析】【分析】【詳解】A原理為電磁感應原理；揚聲器是利用通電導體在磁場中受力的作用，故A 錯誤；B原理為通電導體在磁場中受力的作用；麥克風是利用電磁感應原理，故B 錯誤；C原理為電流的磁效應即電流周圍存在磁場；電鈴是利用電流的磁效應，使電磁鐵吸引銜鐵擊打鈴蓋發(fā)出聲音，故 C 正確；D原理為電流的熱效應，電流做功將電能轉化為內能；電風扇是利用電流做功將電能轉化為機械能，故D 錯誤。故選 C。13 在家庭電路中，導線相互連接

18、處往往比別處更容易發(fā)熱（）,甚至引起火災，原因是連接處A電流比別處大，產(chǎn)生的熱量多B電流比別處小，產(chǎn)生的熱量多C電阻比別處小，產(chǎn)生的熱量多D電阻比別處大，產(chǎn)生的熱量多【答案】 D【解析】【分析】由焦耳定律知道，電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方、電阻大小和通電時間成正比。導線相互連接處因為接觸不良，易造成電阻變大，因為導線連接處與其他導線串聯(lián)在電路中，通電時間是相同的，由焦耳定律可知電阻大的產(chǎn)生的熱量越多，據(jù)此分析?！驹斀狻吭诩彝ル娐分?，導線相互連接處因接觸不良，該處的電阻較大，在電流、通電時間相同時，產(chǎn)生的熱量較多，往往比別處更容易發(fā)熱，甚至引起火災。故選 D。14 如圖是探究電流通過導體時

19、產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣， U 形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。下列說法正確的是（）A通電一段時間后，左側B若容器外面的電熱絲U 形管中液面的高度差比右側的小R3 發(fā)生了斷路，若與沒斷時的通電時間相同，則左側U 形管中液面高度差變小C將右邊并聯(lián)的兩根5 的電阻絲都放入到容器內，通電一段時間后，右側U 形管中液面的高度差比左側的大D該實驗裝置是利用U 形管中液體的熱脹冷縮來反映電阻絲放出熱量的多少【答案】B【解析】【分析】【詳解】A裝置中一個5的電阻與兩個5的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，右邊兩個電阻的總電流和左邊電阻的電流

20、相等，即I 右=I 左 ，兩個 5的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知I 右=I1+I2兩電阻的阻值相等，則支路中電流相等，即I1=I2，所以右邊容器中通過電阻的電流是左側通過電流的一半，即是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關系；由Q=I2 Rt 可知，左邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；因此通電一段時間后，左側U 形管中液面的高度差更大，故 A 錯誤；B R3 發(fā)生斷路前，左側的電阻為5，右側的電阻為 2.5 ，則電路的總電阻為 R 總 =5+2.5 =7.5 R3 發(fā)生斷路后，電路中只有R1 和 R2 串聯(lián)，則總電阻為R總=5+5=10R3 發(fā)生斷路后，整個電路的總電阻增大了，根據(jù)歐姆定

21、律可知，電路中的總電流減小了，在電阻、通電時間不變時，電流減小，則產(chǎn)生的熱量變少，所以左側U 形管中液面高度差變小，故 B 正確；C將右邊并聯(lián)的兩根5的電阻絲都放入到容器內，右側的電阻為2.5 ，左右兩側的電流和通電時間相同，左側的電阻大于右側的電阻，則左側產(chǎn)生的熱量多，右側U 形管中液面的高度差比左側的小，故C 錯誤；D該實驗裝置是利用容器中空氣的熱脹冷縮來反應放熱的多少，產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，通過U 形管液面高度差的變化來反映，故D 錯誤。故選 B。15 2019 年 3 月，中國青年科學家曹原證實了石墨烯在特定條件下的超導性能，取得了國際超導科研領域的重大突破。利用石墨烯超導的零電

22、阻特性進行遠距離輸電，將實現(xiàn)電能零耗損。其節(jié)能依據(jù)的原理是（）A牛頓第一定律B帕斯卡定律C歐姆定律D焦耳定律【答案】 D【解析】【分析】利用超導進行遠距離輸電，因為超導體的電阻為零，根據(jù)焦耳定律公式可知，沒有熱量產(chǎn)生，即沒有內能的損耗?！驹斀狻緼牛頓第一定律是指一切物體在不受力的情況下，將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，與題無關，故 A 不符合題意；B帕斯卡定律是指加在密閉液體上的壓強，能夠大小不變地由液體向各個方向傳遞，與題無關，故 B 錯誤；C歐姆定律是指一段導體通過的電流跟加在導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比，與題無關，故 C 錯誤；D焦耳定律是指一段導體產(chǎn)生的熱量跟導體通過的電

23、流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟導體的通電時間成正比；所以當電阻為零時，導體沒有熱量產(chǎn)生，即電能零損壞，故 D 正確。故選 D。16 如圖所示，電源電壓為6V ， R110， R220， R35。閉合開關S1 后，當S2 ， S3 全部閉合和全部斷開時，在相同的時間內電流通過R1產(chǎn)生的熱量之比是（）A4 9B 94C 2 3D 3 2【答案】 B【解析】【分析】【詳解】當開關都閉合時 ， R31211被短路 ， R與 R并聯(lián) ，此時 R 兩端的電壓為電源電壓U。 當開關 S閉合 ， S23213、 S全部斷開時 ， R 被開路 ， R與 R 串聯(lián) ，此時R1 U 1 10 2R3U 3

24、51則此時 R1 兩端的電壓為2U，則相同的時間內電流通過R1 產(chǎn)生的熱量之比是U13U22t U2 9Q R1UQ U 12U124tUR13故選 B。17 兩根導線的電阻之比是3:4，通過的電流之比是 4:3，在相同時間內兩根導線中產(chǎn)生的熱量之比為（）A 1:1B 4 3 :C 3:4D 16: 9【答案】 B【解析】【分析】【詳解】由題意可知R1 3 ，I1 4 ， t1 1R24I 23t21由 Q I2Rt 可得，在相同時間內產(chǎn)生的熱量之比22Q1 I2Rt11 4231 4Q2 I R2t2341 3故選 B。18 兩盞電燈并聯(lián)接在同一電源上甲燈的電阻為500 ,乙燈的電阻為1200 .在相同的時間內A甲燈消耗的電能多B乙燈消耗的電能多C甲、乙兩燈消耗的電能一樣多D無法判斷【答案】 A【解析】【分析】【詳解】兩盞電燈并聯(lián)接在同一電源上時，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，甲燈的電阻小，工作相同的時間，由W=UIt= U 2t 可知，甲燈消耗的電能多，故A 正確、 BCD錯誤，故選RA。19 如圖電路，電源電壓為12V且保持不變，閉合開關SP置于變阻器的中點，當滑片時，電壓表的示數(shù)為 4V；當滑片 P 置于變阻器的 b 端時，電壓表的示數(shù)變化了2V，在 10s內定值電阻 R