2020-2021中考物理专题题库∶焦耳定律的应用问题的综合题附详细答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 如图是科技小组为养鸡场设计的调控光照和室温设备的电路图。此设备的作用是，夜晚对鸡舍内加温，同时增大光照量，白天只进行适当保温，不进行灯光照射，可增大鸡的产蛋量。电路图中 R1 、 R2，是电热丝， L 为照明灯泡（ L 的电阻不随温度变化），2R1R2R1 。 S1、 S2，同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求。开关S 闭合时，下列说法错误（）A S 、S同时断开时，设备运行处于白天用电状态12B S 、 S 同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态12C S1、 S2 同时断开时，在相同时间内和产生的热量之比为2 1D S 、 S 同时闭合时，若电流表示数

2、为6A，则的实际功率为 880W12【答案】 C【解析】【分析】【详解】1212组成串联电路，灯泡 L 断路不发光，且电路中的电阻最S 闭合， S 、 S同时断开时， R、 R大，由公式 PU2可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天在相同时R间内 R12、 R 产生的热量之比QQ2I 2Rt I 2R2t R1R212开关 S、 S1、 S2 同时处于闭合状态，R2 被短路， R1 和灯泡 L 组成并联电路，灯泡L 发光，且U2电路中的电阻最小，由公式P可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以RU是晚上，因为I，所以RR R121L所以I IR R211LL1因为 R1=

3、6A所以I1=4AI2=2A因为U LU 1U220V所以P1UI 1220V4A880W故选 C。2 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

4、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3 一台电动机正常工作时，两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为 2，则这台电动机1min 内产生的热量是_J，这台电动机的效率是_【答案】1.2 10490.9%【解析】【分析】【详解】已知线圈的电阻和通过的电流以及通电时间，根据公式Q=I2Rt 可求这台电动机1min 内产生的热量已知电动机两端的电压和通过的电流，根据公式P=UI 可求电动机的总电功率；再根据公式 P

5、=I2R 计算线圈消耗的功率，总功率减去线圈消耗的功率就是电动机的输出功率，输出功率与总功率的比值就是这台电动机的效率（1）这台电动机1min 内产生的热量：Q=I2Rt=（ 10A） 2 2 60s=1.24J； 10（2）电动机的电功率：P 总 =UI=220V10A=2200W，线圈消耗的功率：P 圈 =I2R=（10A） 2 2 =200W，输出功率：P 出 =P 总 -P 圈 =2200W-200W=2000W ，这台电动机的效率： = P出/ P 总=2000W/ 2200W=90.9%4 小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从 a 端移至

6、b 端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图象可知定值电阻R1 的阻值是 _实验时，电源电压保持5 V 不变，当滑片P 位于 a 端时，由图象可得滑动变阻器消耗的电功率是_1内产生的热量为_W此时，电阻 R 在 10 minJ【答案】 100.460【解析】【分析】【详解】当 P 在 b 端时R2=0，此时电压示数和电流示数最大，且均为11R的数据，所以 R 的阻值为： R1=U 总=5V=10 a端时，R2两端电压U2=U 总 -U1=5V-I0.5A当滑动变阻器的滑片移到1V=4V，由图象知，当R 的电压是 1V 时，电流为0.1A，根据串联电路的电流处处相等，1 I2=I1=0.

7、1A， P2=U2I2=4V 0.1A=0.4W， Q1 =W1 =U1It=1V 0.1A 600s=60J。5 有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电阻0.5 。这台电动机正常工作 1min ，消耗的电能为 _J。产生的热量为 _J，输出的机械能为 _J。【答案】 18030150【解析】【分析】根据 W =UIt ，求出消耗的电能；根据QI 2 Rt 求出在 1min 内电流产生的热量；消耗的电能减去产生的热量即为电动机获得的机械能。【详解】1 这台电动机正常工作，电动机1min 消耗的电能WUIt3V1A60s180J2 产生的电热22QI Rt （1A）0.5 60s

8、30J3 输出的机械能W机械WQ180J30J150J【点睛】本题考查了电动机产生热量、电功、输出机械能的计算，关键是知道只有在纯电阻电路中电能才完全转化成内能。6 家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是_，正常工作吹热风5min 电热丝产生的热量是_J。5【答案】 552.6410【解析】【详解】(1)1 由表格数据可知，电吹风吹冷风时的功率，即电动机的功率为120W ，由图知，电吹风正常工作且吹热风时，电动机和电热丝并联，因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以电热丝的功率：P电热丝P热PM1000W120W880W ；并联电路中各支路两

9、端的电压相等，由 PU2可得电热丝的电阻：RU 22220VR电热丝55 ；P电热丝880W2 电吹风正常工作且吹热风时， 5 分钟内电流通过电热丝产生的热量：QWPRt880W560s2.64105 J 。7 从产品说明书得知，一台“6 V3 W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值0.1 ，则小风扇正常工作2min 电动机线圈产生的热量为 _J。【答案】 3【解析】【分析】【详解】电路中线圈的电流为P3WI0.5AU6V电路中通过线圈的电流为产生的热量为Q=I2 Rt=(0.5A) 2 0.1 2 60s=3J8 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

10、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_ 【答案】 0.61：2【解析】【分析】【详解】由图象知，U=3V 时， IA=0.6A， IB=0.3A，根据 RU，电阻IU3VRA5，I A0.6AU3VRB10，I B0.3A两电阻串联时，电路总电阻R=RA+RB=5 +10 =15，电路总功率PU 2(3V)2R150.6W ；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QAI 2 RAt RA51QBI 2 RBt RB1029 如图所示的是探究灯泡灯丝的电阻特性的实验电路，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压 2.5V

11、，额定电流 0.25A）、电压表 V（量程 15V，内阻未知）、电流表 A（量程 0.6A，内阻 0.2 ）、阻值为 30 的定值电阻 R0、滑动变阻器 R、恒定电源（电压 15V，内阻不计）、开关 S、导线若干。闭合开关 S，调节滑动变阻器的滑片到某一位置，当电流表的示数为 0.55A 时，小灯泡 L 正好正常发光。(1)小灯泡 L 正常发光时的电阻是多少？(2)此时电压表的示数是多少？(3)通电 1min ，电流表 A 消耗的电能是多少？【答案】 (1) 10 ； (2) 6.5V； (3) 3.63J【解析】【分析】【详解】(1)小灯泡 L 正常发光时的电阻是R额U 额 = 2.5V10

12、I 额0.25A(2)由图像可知电压表与灯L 串联后与定值电阻R 并联，小灯泡L 正好正常发光，则电压表0与灯 L 串联支路的电流为0.25A，由并联分流可知，定值电阻R0 的电流为0.55A-0.25A=0.3A则两支路的路端电压为U 0 =I 0 R00.3A30 = 9V由串联分压可知电压表的示数为9V-2.5V=6.5V(3)通电 1min ，电流表 A 消耗的电能是QI 2 RA t0.55A 20.2 60s=3.63J答： (1)小灯泡 L 正常发光时的电阻是10；(2) 电压表的示数为 6.5V；(3) 通电 1min ，电流表 A 消耗的电能是 3.63J。10 有甲乙两台电

13、暖器，甲的额定功率为1200W ，乙的额定功率为800W ，下列说法正确的是A甲实际消耗的的电能可能比乙少B电流通过甲做的功一定比乙多C正常工作时，甲消耗电能比乙快【答案】 ACD电流通过甲和乙做功一样快【解析】【详解】AB 甲的功率大于乙的功率，只能说甲做功快，不能说电流通过甲做功多；当甲的工作时间远小于乙的工作时间时，甲消耗的电能可能比乙少，电流通过甲做的功可能比乙少，故A 正确， B 错误；CD、甲的功率大于乙的功率，说明电流通过甲做功快，在相同的时间内，甲消耗电能多，故 C 正确， D 错误。11 如图所示电路 ，电源电压恒为6V，定值电阻 R1为 10，滑动变阻器2的规格为“ 20R

14、0.5A” ，电压表量程为03V，电流表量程为 00.6 A。则（）A电压表测量的是电阻R1 两端的电压B当变阻器R2 的滑片 P 向左移动时 ，电压表的示数变小C为了保证电路中各元件安全工作，变阻器 R2 接入电路的阻值范围是210 D当变阻器R2 接入电路中的阻值是8时 ，通电 1min 电阻 R1 产生的热量是53.3J【答案】 C【解析】【分析】(1)根据电压表的正确使用判断所测的电路元件；(2)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，根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1 两端的电压变化，根据串联电路

15、的电压特点可知电压表的示数变化；(3)比较滑动变阻器允许通过的最大电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，此时变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值；当电压表的示数最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点求出 R1 两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出变阻器接入电路中最大阻值，从而得出答案；(4)当变阻器 R2 接入电路中的阻值是 8时，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据 Q I 2Rt 求出 1min 电阻 R1 产生的热量。【详解】A由电路图可知，R1 与R2 串联，

16、电压表测R2 两端的电压，电流表测电路中的电流，故A错误；B由电路图可知，滑动变阻器滑片右侧接入电路，当变阻器R2 的滑片 P 像左移动时，接入电路的电阻增加，电压表的示数变大，故B 错误；C因为滑动变阻器R2 的规格为“ 20 0.5A”，所以接入滑动变阻器的最大电流是0.5A，电路的最小电阻是RU6V12I0.5A滑动变阻器接入电路中的最小电阻R小 R R112 10 2当电压表的最大测量值为3V 时，滑动变阻器接入的电阻最大，为10，故 C 正确；D当变阻器 R2 接人电路中的阻值是8时，电路的总电阻R R1R210 8 18此时电路中的电流IU6V1 AR183通电 1min 电阻 R

17、1 产生的热量QI 2 R1t(1 A) 210 1 60s 66.7J3故 D 错误。故选 C。12 如图所示，物理课上李老师给电炉通电后，电炉丝热得发红，而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手。这是因为A电炉丝的电阻比导线的电阻小B电流通过导线时没有产生热效应C导线中的电流比电炉丝中的电流小D导线消耗的电功率比电炉丝消耗的电功率小【答案】 D【解析】【详解】根据焦耳定律QI 2 RtPt 可以知道，当通电时间一样时，电阻大的，电功率大，其产生的热量多，由于电炉丝的电阻远大于与之相连导线的电阻，所以当电炉丝热得发红，而与之连接的导线却没有发热，故选D。13 电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接

18、电熨斗的导线却不怎么热，这主要是因为A导线的电阻远小于电熨斗的电阻，导线消耗的电能很少B通过导线的电流小于电熨斗的电流C导线散热比电熨斗快D导线的绝缘皮隔热【答案】 A【解析】【详解】电熨斗跟导线串联，通过它们的电流I 和通电时间t 相等；因为QI 2 Rt ，R电熨斗 R导线 ，所以产生的热量：Q电熨斗 Q导线 ，即相同时间内导线产生的热量远小于电熨斗产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故 A 正确， BCD 错误。14 以下原理与应用上下对应正确的是（）ABCD【答案】C【解析】【分析】【详解】A原理为电磁感应原理；扬声器是利用通电导体在磁场中受力的作用，故A 错误；B原理为通电导体在

19、磁场中受力的作用；麦克风是利用电磁感应原理，故B 错误；C原理为电流的磁效应即电流周围存在磁场；电铃是利用电流的磁效应，使电磁铁吸引衔铁击打铃盖发出声音，故 C 正确；D原理为电流的热效应，电流做功将电能转化为内能；电风扇是利用电流做功将电能转化为机械能，故 D 错误。故选 C。15 电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示，断开S 后，充电插口可以外接充电器对电池进行充电，电动自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为 48V，此时通过电动机线圈的电流为5A，电动机线圈的电阻是 0.5 ，下列说法正确的是（）A对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源B电动自行车的电动机把电

20、能全部转化为机械能C电动机正常工作1min ，电流通过线圈所产生的热量为14400JD电动机正常工作1min ，消耗的电能为14400J【答案】 D【解析】【分析】【详解】A对蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来，则蓄电池相当于用电器，故A 错误；B由于电动机会发热，则电动自行车的电动机把电能转化为机械能和内能，故B 错误；C电动机正常工作1min ，电流通过线圈所产生的热量为Q=I2Rt=(5A)2 0.560s=750J故 C 错误；D电动机正常工作1min ，消耗的电能为W=UIt=48V 5A 60s=14400J故 D 正确。故选 D。16 小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口

21、香糖锡箔纸（可看作导体）接在干电池正负两极上取火。如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧，这是因为长度相同的锡箔纸较窄处比较宽处的A电阻小【答案】 DB电流大C电压小D电功率大【解析】【详解】较窄处更细，横截面积更小，电阻更大，所以在串联电流相等的前提下，根据公式PI 2 R 可得，较窄处的电功率更大，故ABC不符合题意 , D 符合题意。17 如图甲图是小灯泡L 和电阻 R2的 I-U 图象。将小灯泡12接入乙图所示电L、电阻 R和 R路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S1 时，电流表示数为0.8A；只闭合开关S3 时，小灯泡 L 的实际功率为1.2W。下列说法正确的是()A只闭合开关S3 时，小灯

22、泡的电阻为5B只闭合开关S1 时，电路总功率为9.6WC R1 的电阻为5D所有开关都闭合，在15s 内电路中产生的总热量为3200J【答案】 C【解析】【分析】【详解】由图知，电阻 R2 为定值电阻，其阻值为U 14VR210I10.4A只闭合开关S1 时，电阻 R1 与灯 L 串联，电流表测的是整个电路的电流，由甲图知，当I0.8A 时，灯两端的电压为U L4V，由此可得电源电压UU R1 U L0.8A R14V当只闭合开关 S3 时，电阻 R2与灯 L 串联，灯消耗的实际功率为1.2W ，图甲知，当U L2V 时， I 2 0.6A ，灯消耗的功率为PU L I 22V 0.6A1.2

23、WR2 两端的电压为U 2I 2R20.6A10 6V根据串联电路电压的特点，可知电源电压为UU 2 U L 6V2V8VUA当只闭合开关S3 时，根据欧姆定律可得I，可得此时灯L 的电阻为RU L2VRL3.3I 20.6A故 A 错误；B只闭合开关S1 时，电路中消耗的总功率为PUI8V0.8A6.4W故 B 错误；C将 U 值代入得8V0.8AR14V解得R15D所有开关都闭合时， R1 和 R2 并联，灯被短路，在15s 内电路中产生的总热量为228VQU t15s 288JR并103故 D 错误。故选 C。18 两根导线的电阻之比是3:4，通过的电流之比是4:3，在相同时间内两根导线

24、中产生的热量之比为（）A1:1B4: 3C 3:4D16:9【答案】 B【解析】【分析】【详解】由题意可知R1 3 ， I1 4 ， t1 1R24I 23t21由 Q I2Rt 可得，在相同时间内产生的热量之比Q1I 2 Rt1142 314Q2I2R2t22133 4故选 B。19 如图电路，电源电压为12V 且保持不变，闭合开关S，当滑片 P 置于变阻器的中点时，电压表的示数为 4V；当滑片 P 置于变阻器的 b 端时，电压表的示数变化了2V，在 10s内定值电阻 R1 产生的热量为 36J。则下列结果正确的是（）A电路中的最大电流为1AB滑片 P 在中点时， 10s 内滑动变阻器R 消耗的电能为60JC R1 先后两次消耗的电功率之比为16:9D滑动变阻器R 先后两次消耗的电功率之比为8:1【答案】 C【解析】【分析】【详解】A根据电路图可知，定值电阻R1 与滑动变阻器R 串联，电压表测R 两端电压。根据串联电路分压原理知，滑片从中点到b 端时， R 连入阻值增大，它分得电压增大，即电压表示数增大了 2V，此时电压表示数为4V+2V=