2019中考物理知识点全突破系列专题113焦耳定律的应用含解析.docx

焦耳定律的应用一、计算题1. 在如图所示电路中，定值电阻 R0的阻值为 20，电动机线圈电阻为 2，闭合开关，电流表 A1、A2的示数分别为 08A，03A，求:（1）该电路电源电压 （2）1min 内电路消耗的电能 （3）1min 内电流通过电动机产生的热量 2. 如图所示的电路图中，电阻R1的阻值为10闭合开关S，A1的示数为0.4A，A的示数为0.6A，求： （1）通过R2的电流； （2）R1两端的电压； （3）在60s内R1产生的热量 3. 第41届世界博览会于2010年5月1日至10月31日在我国上海举行，世博会的主题是“城市，让生活更美好”在场馆和楼房建设工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图所示是“塔吊”的示意图假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻0.4在一次吊起重物时，电动机正常工作20s，把重物吊起20m 求： （1）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能 （2）电动机工作过程中，线圈产生的热量 （3）在该起重设备中，如果这次吊起重物的机械效率为80%，则被吊重物的质量为多少t？ 4.如图所示，电源电压恒定为6V，电阻R3=10当断开开关S2闭合开关S1时，电压表的示数为2V，电路中电流为0.2A求： （1）电阻R3在1min产生的热量 （2）电阻R1的阻值 （3）闭合开关S1和S2 ， 电路消耗的总功率 5. 热熔胶是生产中常用的粘合剂，它在常温下是固体，熔化后再冷却就能将物体牢牢地粘合在起图甲是热熔胶枪（简称“胶枪”）的外形，其内部有两只相同的PTC加热元件，电路如图乙所示，单只PTC加热元件的电阻与温度的变化关系如图丙所示胶枪扳机松开时，开关Sl断开，开关S2的触片与b触点接通，若此时接通电源，胶枪就进入预热状态，约60s后热熔胶熔化成的胶液温度达到正常工作温度（170210）此后，若扣动扳机，胶枪就进入正常工作状态：固体胶条向前挤压，开关S1闭合，开关S2的触片与a触点接通，枪口冒出温度为170210的胶液在近似计算时，可以认为胶液的温度与PTC加热元件的温度相同接通电源120s后，问：（1）胶枪在预热过程中消耗的最大功率是多大？ （2）假设胶枪在温度为170的条件下工作200s，它产生热量的80%被胶条吸收，在这过程中胶条吸收了多少热量？ （3）胶枪正常工作时的最小电流是多少？ 6.如图所示是某型号的电热水壶及铭牌，请根据铭牌所提供的信息，求： （1）电热水壶正常工作时电热丝的电阻是多大？ （2）电热水壶正常工作5min产生的热量是多少焦？ （3）若夏天用电高峰时电热水壶的实际工作电压只有200V，不考虑电热丝电阻随温度的变化，则电热水壶的实际功率为多少瓦？（结果保留一位小数） 7. 如图甲是定值电阻 和标有“6V 6W”灯泡L的信息图像。将它们接入图22乙所示的电路，其中电源电压不变,滑动变阻器R最大阻值为8，当只闭合开关S、S1,滑片P位于R最右端时，灯泡L的实际功率为1W.求: （1）的阻值； （2）灯泡正常发光100s,电流通过灯泡产生的热量; （3）电源电压； （4）电路消耗的最大电功率。 8. 小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题：（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ （2）电热丝工作时的电阻是多大？ （3）电吹风内电动机的电阻是1，电吹风吹冷风5min产生的热量是多少？ 9. 小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题：（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ （2）电热丝工作时的电阻是多大？ （3）电吹风内电动机的电阻是1，电吹风吹冷风30min产生的热量是多少？ 10.如图所示，电源电压和小灯泡L电阻不变，小灯泡L标有“6V 6W”字样，滑动变阻器阻值变化范围为018当开关S1、S2、S3都闭合时，小灯泡L正常发光，电流表的示数为1.5A求： （1）小灯泡L正常发光时的电阻； （2）通电5min电流通过R1产生的热量； （3）当S1闭合，S2、S3断开，小灯泡功率的变化范围 11.如图甲所示的滑动变阻器是贺州市初中物理实验操作考查中要用到的仪器之一，小露将一个标有“20 1A”字样的滑动变阻器的A、B、C接线柱，分别与图乙中部分电路图的ABC导线对应连接已知滑动变阻器的滑片P恰好移到中点，定值电阻R=10，电源电压为6V连接好甲、乙两图中对应AA、BB、CC后，闭合开关S，求电路中通过电阻R的电流是多少A，此时电压表的计数是多少V？求电阻R的电功率是多少W？通电1min后电阻R产生的热量是多少J？ 12.如图电路，已知R1=10，R2=20闭合开关S，电压表的示数为4V求： （1）通过R2的电流； （2）电阻R1消耗的电功率； （3）1min内通过R2的电流产生的热量 13.某同学组装了一台直流电动机模型，他将电动机模型接入如图所示的电路中，已知电源电压U=3V，并保持不变，接通电路后，电动机没转动时，电流表读数为2A；电动机正常转动时，电流表读数为0.8A当该电动机正常转动10min时，求：（1）消耗的电能； （2）线圈产生的热量 二、填空题14. 如图所示电路，已知R1为40，在闭合开关S的情况下，断开开关S1时电压表的读数是2.0V；闭合开关S1时电压表的读数是8.0V，通过R1的电流为_A，通电1分钟，R1上产生的热量为_J；电阻R2为_15.两定值电阻RA和RB中的电流与其两端电压的关系如图所示，若将两电阻串联在电压为3V的电源两端，电路的总功率为_W，通电一段时间后，RA和RB产生的热量之比是_。16. 如图，是小明家电能表的铭牌，在断开其它用电器的情况下，标有“220V 1000W”的电热水器和标有“220V 1500W”的空调_（选填“能”或“不能”）同时使用电热水器是利用电流的_效应工作的小明只将“220V 1000W”的电热水器接入电路工作，2min电能表转盘转过81转，则电热水器的实际电功率为_W，这段时间内产生热量_J 17. 如图是电饭锅内部简化电路图，已知R0=55，R1=1045，当S接“1”时，电饭锅正常工作电路中电流是_A；当S接“2”时，通电1min产生的热量是_J三、综合题18.在如图所示的电路中，电源电压不变，R1=3，R2=6（1）当S1、S3断开，S2闭合时，电流表示数为1A，求电源电压 （2）当S1、S3闭合，S2断开时，求电路中的总功率； （3）通电1min，电阻R1产生的热量 19.如图甲所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R1的最大阻值是40，小灯泡的额定电压为6V，它的电流随电压变化的图象如图乙所示 （1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，此时小灯泡恰好正常发光求电源电压和小灯泡的额定功率； （2）当只闭合开关S2时，此时电流表的示数为0.4A，求电阻R2的阻值，小灯泡的实际功率； （3）当只闭合开关S2时，通电1min，求电流通过电阻R2产生的热量 20.如图所示的电路中，定值电阻R1=150、R2=300闭合开关S后，电流表A2的示数为5mA求： （1）电阻R1两端的电压为多少 （2）电流表A1的示数为多少 （3）电路工作5min，R1产生的焦耳热是多少 答案解析部分一、计算题1.【答案】（1）解：U2=I2R0=0.3A20=6VU= U2=6V答：该电路电源电压6V；（2）解：W总=UIt=6V0.8A60s=288J答：1min 内电路消耗的电能288J；（3）解：I1=I-I2=0.8A-0.3A=0.5AQ= I12Rt=(0.5A)2260s=30J。答：1min 内电流通过电动机产生的热量30J。 【解析】【分析】（1）欧姆定律的应用；（2）、（3）此电路不是纯电阻电路，求电流做功的多少要用W=UIt，求电流通过电动机产生的热量要用Q=I2Rt。2.【答案】（1）并联电路中干路电流等于各支路电流之和， 通过R2的电流I2=II1=0.6A0.4A=0.2A答：通过R2的电流为0.2A（2）根据欧姆定律可得，R1两端的电压： U1=I1R1=0.4A10=4V答：R1两端的电压为4V（3）在60s内R1产生的热量： Q1=I12R1t=（0.4A）21060s=96J答：在60s内R1产生的热量为96J 【解析】【分析】由电路图可知，两电阻并联，电流表A测干路电流，电流表A1测R1支路的电流（1）根据并联电路的电流特点求出通过R2的电流；（2）根据欧姆定律求出R1两端的电压；（3）根据Q=I2Rt求出在60s内R1产生的热量3.【答案】（1）解：由于电动机正常工作，消耗的功率等于额定功率，即P=38kw=3.8104W，工作时间t=20s， 由P= 可得，电动机消耗的电能为：W=Pt=3.8104W20s=7.6105J（2）解：由P=UI可得，电动机正常工作时的电流： I= = =100A，线圈产生的热量：Q=I2Rt=（100A）20.420s=8104J（3）解：电流产生热量消耗的电能W1=Q=8104J， 电能转化为机械能的总量为W总=WW1=7.6105J8104J=6.8105J，因为= = ，即80%= ，解得G=2.72104N，所以，重物的质量为：m= = =2.72103kg=2.72t 【解析】【分析】（1）已知电动机的额定功率和工作的时间，根据公式W=Pt可求消耗的电能（2）已知电动机的额定功率和额定电压，根据公式I= 可求电动机正常工作时的电流，线圈产生的热量根据公式Q=I2Rt可求（3）已知电动机消耗的电能和产生的热量，二者之差就是对电能转化成的机械能，已知机械效率，可求克服物体重力做的有用功，最后利用公式W=Gh求出物体的重力，进一步得出物体的质量4.【答案】（1）解 :当断开开关S2,闭合开关S1时,R1、R2、R3串联,电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，电阻R3在1min产生的热量：Q3I2R3t(0.2A)21060s24J（2）解 :根据欧姆定律可得,电路中的总电阻和R2的电阻分别为：R 30,R2 10，串联电路中总电阻等于各分电阻之和，电阻R1的阻值：R1RR2R330101010（3）解 :闭合开关S1、S2时,R1被短路,R2、R3串联，电路消耗的总功率：P 1.8W 【解析】【分析】根据焦耳定律可以计算用电器产生的热的多少，利用电压和电流可以计算电阻，根据电压和电阻计算电功率。5.【答案】（1）开关Sl断开，开关S2的触片与b触点接通，R1与R2串联，胶枪进入预热状态，由丙图可知，预热阶段PTC的最小电阻为1000，串联电路中总电阻等于各分电阻之和，此过程消耗的最大功率：P= = =24.2W答：胶枪在预热过程中消耗的最大功率是24.2W（2）开关S1闭合，开关S2的触片与a触点接通，R1与R2并联，由丙图可知，170时PTC的电阻为1600，并联电路中各支路两端的电压相等，此过程中电路消耗的电能：W= t+ t= 200s+ 200s=12100J，在这过程中胶条吸收的热量：Q吸=W=12100J80%=9680J答：在这过程中胶条吸收了9680J的热量（3）胶枪正常工作时，R1与R2并联，由丙图可知PTC的最大电阻为2200，并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，电路中的总电阻：R并= =1100，电路中的最小电流：Imin= = =0.2A答：胶枪正常工作时的最小电流是0.2A 【解析】【分析】（1）开关Sl断开，开关S2的触片与b触点接通，R1与R2串联，胶枪进入预热状态；由丙图可知，预热阶段PTC的最小电阻为1000，根据电阻的串联和P= 求出此过程消耗的最大功率；（2）开关S1闭合，开关S2的触片与a触点接通，R1与R2并联，由丙图可知170时PTC的电阻，再根据并联电路的电压特点和W=Pt= t求出两电阻消耗的电能，两者之和即为电路消耗的电能，再根据效率公式求出在这过程中胶条吸收的热量；（3）胶枪正常工作时，R1与R2并联，由丙图可知PTC的最大电阻，根据电阻的并联求出电路中的总电阻，再根据欧姆定律求出电路中的最小电流6.【答案】（1）电热水壶正常工作时电热丝的电阻R= = =22， 答：电热水壶正常工作时电热丝的电阻是22（2）电热水壶正常工作t=5min=300s产生的热量 Q=Pt=2200W300s=6.6105J，答：电热水壶正常工作5min产生的热量是6.6105J（3）实际工作电压为200V时，电热水壶的实际功率 P实际= = 1818.2W，答：电热水壶的实际功率是1818.2W 【解析】【分析】（1）由电热水壶铭牌求出电热水壶的额定功率及额定电压，然后由功率的变形公式求出电热丝的电阻；（2）已知电热水壶的功率及工作时间，由W=Pt可求出电热水壶产生的热量；（3）已知电阻丝的电阻、电热水壶的实际电压，由P= 可求出电热水壶的实际功率7.【答案】（1）由甲图可得 的阻值： （2）灯泡正常发光100s，电流通过灯泡产生的热量： （3）由题意知电源电压不变，而当S、 开关闭合时，滑片P位于最右端时，灯泡L的实际功率为1W; 由甲图可知此时经过灯泡的电流为0.5A，电压为2V，则： （4）电路消耗的最大电功率：由 得当电路中总电阻最小时有最大电功率，即开关全闭合，滑片P位于最左端时，则： . 【解析】【分析】（1）由图甲可求R0的电阻；（2）根据Q= I2Rt=Pt可求灯泡正常发光100s，电流通过灯泡产生的热量；（3）当只闭合开关S、S1 ， 滑片P位于最右端时，灯泡L与R最大值串联，灯泡L的实际功率为1W，由图甲可得此时灯泡的电压UL和电流IL ， 电源电压等于灯泡L的电压与R两端的电压之和；（4）当电路中总电阻最小时有最大电功率，即开关全闭合，滑片P位于最左端时，电路消耗的最大电功率，灯泡L与R0并联，求出并联电路的总电阻，根据P=求出电路消耗的最大电功率。8.【答案】（1）解：当吹冷风时，只有电动机工作， ，由 可得，通过电动机的电流：（2）解：当电吹风吹热风时，电动机和电热丝并联工作，电热丝的电功率： ，由 可得，电热丝的电阻值：（3）解：电动机的电阻是1，5min内电流通过电动机产生的热量：【解析】【分析】根据用电器的电压和电功率计算电流的大小，根据电压和电功率可以计算电阻，结合焦耳定律计算电流产生的热量。9.【答案】（1）解：当开关置于BC时，只有电动机工作，电吹风吹冷风。根据P=UI可得，电吹风吹冷风时，通过电动机的电流答：电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是0.5A（2）解：当开关置于AB时，电动机与电热丝并联，电动机和电热丝同时工作，电吹风吹热风，电热丝的电功率 P=990W-110W=880W，由 可得，电热丝R2的电阻值：答：电热丝工作时的电阻是55（3）解：由焦耳定律可得，电吹风吹冷风时电流通过电动机产生的热量答：电吹风吹冷风30min产生的热量是450J 【解析】【分析】根据P=UI可得通过电动机的电流，当开关置于AB时，电动机与电热丝并联，电动机和电热丝同时工作，电吹风吹热风，根据P = U 2 /R可求出电热丝的阻值，根据Q=I2Rt求出电动机产生的热量.10.【答案】（1）根据P= 可知：小灯泡的电阻RL= = =6 答：小灯泡L正常发光时的电阻为6（2）当开关S1、S2、S3都闭合时，灯泡与R1的并联， 由于灯L正常发光，则电源电压为U=UL额=6V；此时通过灯泡的电流IL= = =1A；由并联电路的电流规律可知，通过R1的电流I1=IIL=1.5A1A=0.5A；通电5min电流通过R1产生的热量：W1=UI1t=6V0.5A560s=900J答：通电5min电流通过R1产生的热量为900J（3）当S1闭合，S2、S3断开时，灯泡与滑动变阻器串联，当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路为灯泡的简单电路，此时灯泡实际功率最大，最大为6W 当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，灯泡实际功率最小，由欧姆定律可得，电路中的最小电流：Imin= = =0.25A，则灯泡的最小实际功率：PLmin=（Imin）2RL=（0.25A）26=0.375W，即小灯泡功率的变化范围为0.375W6W答：当S1闭合，S2、S3断开，小灯泡功率的变化范围为0.375W6W 【解析】【分析】（1）已知灯泡的额定电压和额定功率，根据公式R= 求出灯泡的电阻；（2）当开关S1、S2、S3都闭合，灯泡与R1并联，滑动变阻器被短路，小灯泡L正常发光，所以电源电压为6V，已知灯泡的额定电压和额定功率，根据公式P=UI可求正常工作时的电流，电流表测量干路电流，通过R1的电流等于总电流减去通过灯泡的电流，根据公式W=UIt可求通电5min电流通过R1产生的热量（3）当S1闭合，S2、S3断开，灯泡与滑动变阻器串联，当滑片在最左端时，灯泡正常发光，实际功率为额定功率，当滑片在最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻为18，根据公式P=UI求出此时电路的电流，再利用公式P=I2R求出此时灯泡的实际功率从而求出灯泡电功率的变化范围11.【答案】由电路图可知，连接好甲、乙两图中对应AA、BB、CC后，定值电阻R与滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器中点右边的一半电阻两端的电压则总电阻R总=R+R=10+20=30，所以，I= = =0.2A，由I= 可知电压表示数为U滑=I R=0.2A 20=2V；R的电功率P=I2R=（0.2A）210=0.4W；R产生的热量Q=W=Pt=0.4W60s=24J答：通过电阻R的电流是0.2A，此时电压表的计数是2V；电阻R的电功率是0.4W；通电1min后电阻R产生的热量是24J 【解析】【分析】由电路图可知，定值电阻R与滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器中点右边的一半电阻两端的电压由于滑动变阻器靠接入电路中电阻丝的长度不变，所以根据串联电路的特点和欧姆定律即可求出电路中的电流；利用P=I2R求出R的电功率；利用Q=W=Pt即可求出产生的热量12.【答案】（1）通过R2的电流：I2= = =0.2A 答：通过R2的电流为0.2A（2）因串联电路中各处的电流相等， 所以，电阻R1消耗的电功率：P1=I12R1=I22R1=（0.2A）210=0.4W答：电阻R1消耗的电功率为0.4W（3）1min内通过R2的电流产生的热量： Q2=I22R2t=（0.2A）22060s=48J答：1min内通过R2的电流产生的热量为48J 【解析】【分析】由电路图可知，开关闭合时，两电阻串联，电压表测R2两端的电压（1）根据欧姆定律求出通过R2的电流；（2）根据串联电路的电路特点和P=I2R求出电阻R1消耗的电功率；（3）根据Q=I2Rt求出1min内通过R2的电流产生的热量13.【答案】（1）解：工作时间t=10min=600s，电动机正常转动时的电流I=0.8A，电动机正常运转时消耗的电能：W=UIt=3V0.8A600s=1440J（2）电动机没转动时，电能会全部转化为内能，此时电动机的线圈为纯电阻，由I= 可得，线圈的电阻：R= = =1.5；则在电动机正常运转时，电流通过线圈产生的热量：Q=I2Rt=（0.8A）21.5600s=576J 【解析】【分析】（1）题目中告诉我们电压和电流以及时间，我们可以直接利用W=UIt求出电功；（2）电机不转时：由I= 求得电动机线圈的电阻，再由焦耳定律求产生的热量二、填空题14.【答案】0.2；96；120 【解析】【解答】解：（1）由图开关S、S1闭合时，R2被短路，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压为8V，此时通过R1的电流：I1=0.2A；通电1分钟，R1上产生的热量为：W1=UI1t=8.0V0.2A60s=96J；（2）闭合开关S、断开S1时，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，即U1=2.0V，所以I2=I1=0.05A，所以R2=120故答案为：0.2；96；120【分析】（1）开关S、S1闭合时，R2被短路，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压，据此可知电源电压的大小，根据I=计算通过R1的电流；根据W=UIt计算1分钟，R1上产生的热量；（2）闭合开关S、断开S1时，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律计算R2的阻值15.【答案】0.6；12 【解析】【解答】由图象知，U=3V时，IA=0.6A，IB=0.3A，根据， 电阻， ， 两电阻串联时，电路总电阻R=RA+RB=5+10=15，电路总功率 A、B两电阻串联流过它们的电流I相等，通电一段时间产生的热量之比 故答案为：0.6；12【分析】电功率的计算；焦耳定律的计算公式及其应用16.【答案】能；热；810；9.72104【解析】【解答】解：（1）这只电能表允许的用电器最大总功率： Pmax=UImax=220V20A=4400W，电热水器和空调正常工作时的总功率：P=P1+P2=1000W+1500W=2500WPmax ， 故电热水器和空调能同时使用（2）电热水器工作时把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的（3）因3000r/（kWh）表示电能表转盘每转过3000转，电路消耗1kWh的电能，所以，电热水器在2min内消耗的电能：W= =0.027kWh=9.72104J；工作时间t=2min=120s，则电热水器的实际电功率：P实= = =810W电热水器在这段时间内产生热量：Q=W=9.72104J故答案为：能；热；810；9.72104 【分析】（1）知道电能表铭牌上的标定电压和最大电流，根据P=UI求出电能表正常工作时允许消耗的最大功率，再求出电热水器和空调空调正常工作的总功率，二者进行比较即可得出答案；（2）电流流过导体时，导体要发热，这种现象是电流的热效应发生电流的热效应时，电能转化为内能（3）该电能表上标有3000r/kWh，表示电能表转盘每转过3000转，电路消耗1kWh的电能，据此求出电能表转盘转过了81转消耗的电能即为电热器在2min内消耗的电能，根据P= 求出电热水器的实际电功率；电热水器是利用电流的热效应工作的，其产生热量与消耗的电能相等17.【答案】0.2；5.28104【解析】【分析】由电路图可知，当S接“1”时，R0与R1串联，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流；当S接“2”时，电路为R0的简单电路，根据Q=I2Rt=t求出通电1min产生的热量【解答】当S接“1”时，R0与R1串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流：I=0.2A；当S接“2”时，电路为R0的简单电路，则通电1min产生的热量：Q=I2Rt=t=60s=5.28104J故答案为：0.2；5.28104 三、综合题18.【答案】（1）【解答】解：当S1、S3断开，S2闭合时，Rl、R2串联；则根据串联电路的总电阻等于各电阻之和得：电路中的总电阻R=Rl+R2=3+6=9；电源电压：U=IR=1A9=9V（2）当S1、S3闭合，S2断开时，Rl、R2并联，则P1=27W，P2=13.5W，所以，P=P1+P2=27W+13.5W=40.5W；（3）电阻R1产生的热量Q=W=P1t=27W60s=1620J 【解析】【分析】（1）当S1、S3断开，S2闭合时，Rl、R2串联，根据串联电路电阻的特点求出总电阻，再根据公式U=IR即可求出电源电压；（2）当S1、S3闭合，S2断开时，Rl、R2并联，由P=分别求出电阻的功率，然后求其和即为总功率；（3）利用W=Pt即可求电阻R1产生的热量19.【答案】（1）解：当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，灯泡与滑动变阻器 R1串联， 因串联电路中各处的电流相等，且此时小灯泡恰好正常发光，