中考物理二轮焦耳定律的应用问题专项培优附详细答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 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。2 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

2、5min 电热丝产生的热量是_J。【答案】552.64510【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 。3 将阻值为R 甲=40 和 R 乙 =10 的两个电阻串联后接在电源

3、上，相同时间内，两电阻中产生热量较多的是_。若将两电阻并联后接在4 V 的电源上， 1 min 内两电阻产生的总热量为 _J。【答案】 R 甲120【解析】【分析】【详解】1 已知 R 甲 R 乙，根据焦耳定律 Q= I 2Rt ，两个电阻串联后，通过的电流相等，相同时间内，电阻 R 甲 产生热量较多。2 两电阻并联，由 Q= I 2 Rt , I= U 得，RU 2t2U2t =2Q甲 = 4V60s =24J， Q乙 =4V60s =96JR甲40R乙10共产生的热量Q= Q甲 + Q乙 =24J+96J=120J4 如图所示，灯泡L上标有“6 V 6 W ” (不计灯丝电阻的变化)。电源

4、电压6 V且保持不字样变。定值电阻 R40。只闭合开关 S1 和 S3，电阻 R 在 100 s 产生的热量是 _J；电路在工作状态下整个电路消耗的最小功率是_W。【答案】 90 0.78【解析】【详解】1 只闭合开关 S1 和 S3 ，定值电阻R和灯泡 L 并联接在电路中，定值电阻R 两端的电压U RU 6V那么电阻 R 在 100 s 产生的热量是226VQU R t100s 90JR40U22 电路在工作状态下整个电路消耗的功率最小，根据P可知，要求总电阻最大；灯R泡 L 的电阻是U L226VRL6PL6W当电阻 R 与灯泡 L 串联在电路中时，此时电路中的电阻最大，只需要闭合开关S2

5、 ，这种情况下电路消耗的最小功率是U 2U 226VPR RL0.78WR总40 65 如图是养鸡场冬季用来调控光照和室温设备的原理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 R1： R2 ：RL=1： 2： 2， S1、 S2 可以同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求开关S 闭合（）A S 、 S 同时断开时，设备运行处于白天用电状态12B S1、 S2 也同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态C S1、 S2 同时断开时，在相同时间内R1 和 R2 产生的热量之比为 2： 1D S 、S 也

6、同时闭合时，若电流表示数为6A，则 R 的实际功率为 880W121【答案】 ABD【解析】S 闭合， S1、 S2 断开时， R1 和 R2 组成串联电路，灯泡 L 断路不发光，且电路中的电阻最大，由公式 P=U2 /R 可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天，故A 正确；开关 S、 S1221L 发光，、 S 同时处于闭合状态，R被短路， R 和灯泡 L 组成并联电路，灯泡且电路中的电阻最小，由公式P=U2/R 可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以是晚上；故B 正确；S 闭合， S1 、 S2 断开时， R1 和 R2 串联， Q1 ： Q2 =I2 R1 t： I

7、2R2 t=R1 ：R2 =1：2，故 C 错；开关 S、 S1 、 S2 都处于闭合状态时，R2 被短路， R1 和灯泡 L 组成并联电路； I=U/R， R1 ： RL =1： 2， I1 ： IL =RL ： R1 =2： 1， I=6A， I1 =4A， IL =2A， UL =U1=U=220V， P1 =U1 I1 =220V 4A=880W，故 D 正确 ；故选 ABD6 如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关SR的滑片P在a点时，滑动变阻器电流表示数为0.5A，将滑片 P 从 a 点移动到最右端的过程中，通过滑动变阻器的电流随电阻变化图像如图乙所示，则下列选项正确的是（）A

8、电源电压为5VB R 的阻值为15C 10s 内定值电阻R 产生的电热为9JD若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，则一定是【答案】 BR断路【解析】【分析】【详解】A由图乙可知，当滑片P 在 a 点时， R=10 ，电流 I1=0.3A，此时滑动变阻器的电压U1I 1R 0.3A103V滑动变阻器与定值电阻并联，所以滑动变阻器的电压等于电源电压UU 13V故 A 错误；B滑动变阻器R的滑片 P 在 a 点时，电流表示数为0.5A，此时定值电阻的电流I 2 I I10.5A 0.3A0.2A定值电阻的电阻 RU3VR15I 20.2A故 B 正确；C 10s 内定值电阻R 产生的电热为Q

9、I 22Rt0.2A 215 10s6J故 C 错误；D若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，有可能是R断路，也有可能是滑动变阻器 R两个下接线柱接在电路中，故D 错误。故选 B。7 下列说法不正确的是（）A两个用电器组成的电路，通过它们的电流不相等，则它们一定是并联B三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器，则它们一定是并联C家庭电路中若电热水壶被短路，则空气开关一定跳闸D功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h，产生的电热一定相等【答案】 D【解析】【分析】【详解】A两个用电器组成的电路，只有并联时通过它们的电流才不相等，故意；A 正确， A 不符合题B三个用电器组成的电路任

10、意一个损坏都不影响其他用电器，则它们一定是并联，若其中两个或三个串联，则必须同时工作，故 B 正确， B 不符合题意；C家庭电路中若电热水壶被短路，电路中电流过大，则空气开关一定跳闸，故C 正确，C不符合题意；D功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h 消耗的电能相同，但因为电热水壶把电能几乎全部转化成热能，而电风扇主要是把电能转化成机械能，二者产生的电热不同，故误， D 符合题意。故选 D。D 错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A 不符合题意；B

11、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 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 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R 的1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

12、压示数和电流示数最大，且均为R1 的数据，所以R1 的阻值U 总=5V=10 当滑动变阻器的滑片移到a 端时， R2 两端电压 U2=U 总 -U1=5V-为： R1=0.5AI1V=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=0.1A， P2=U2I2=4V 0.1A=0.4W， Q1 =W1 =U1It=1V 0.1A 600s=60J。10 如图所示是研究焦耳定律实验装置中的部分电路两瓶中的电阻丝是串联的，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值比较通电后两根电阻丝两端的电压U 甲、 U 乙 以及它们在相同时间内产生的热量Q 甲 、 Q 乙

13、 ，以下关系式中正确的是()A U 甲 = U 乙 ， Q 甲 = Q 乙BU 甲 Q 乙C U 甲 U乙 ， Q 甲 U 乙 ，Q 甲 Q【答案】 C【解析】【详解】由于两电阻丝串联，流过它们的电流I 相等，通电时间 t 相等，由题意知：R甲R乙 ，由U=IR 知： U 甲 U 乙 ；由焦耳定律Q=I2Rt 知： Q甲 Q乙 ；故选 C。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 20m

14、inD 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S1，断开 S2、 S3 时，两电阻串联，总电阻为2R，电源电压不变，由焦耳定律可得，通电10min 电路产生热量U2Q= 10 60s2 R闭合 S2 、S3，断开 S1 时两电阻并联，总电阻为R ，产生相同热量，则2U 22U 2tQ= R t=2RU22U2 10 60s=t2RRt=150s=2.5min故选 A。12 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】

15、 A【解析】【详解】根据焦耳定律的公式Q I 2 Rt 可知，通过这只电炉的电流是Q8 103JI2ARt200 10s故选 A。13 如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压 U 甲 、 U 乙 以及它们在相同时间内分别产生的热量 Q 甲、 Q 乙 的大小，下面关系中正确的是（ ）A U 甲 U 乙 ， Q 甲 Q 乙BU 甲 U 乙， Q 甲 Q 乙C U 甲 U 乙， Q 甲 Q 乙D U 甲 U 乙， Q 甲 Q 乙【答案】 A【解析】【详解】从图中可以看到，这两个灯泡是串联的，流过的电流大小相等，甲电阻丝的阻值大于

16、乙电阻丝的阻值，根据UIR 可知，U 甲U 乙 ；根据QI 2 Rt 可知，时间相同，流过的电流大小相同，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值，那么Q甲Q乙 。故选A。14 如图甲图是小灯泡L 和电阻 R2 的 I-U 图象。将小灯泡L、电阻 R1 和 R2 接入乙图所示电路中，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】【

17、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I 0.8A 时，灯两端的电压为U L4V，由此可得电源电压UU R1U L0.8A R1 4V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 L 2V 时， I 20.6A ，灯消耗的功率为PU L I 2 2V 0.6A 1.2WR2 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 L6V2V 8VA当只闭合开关S3 时，根据欧姆定律可得

18、U，可得此时灯L 的电阻为IRU L2V3.3RL0.6AI 2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。15 从产品说明书得知，一台“ 6V 3W”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

19、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 PW得，小风扇 1min 消耗的电能为：tWPt3W60s180J；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。16 如图所示是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为1R为4S后，两电压表的示数分别为6V和2V，保护电阻，当闭合开关，则（）A电路中的电流为4

20、A，电源电压为6VB电动机的功率为16W ，它两端的电压为4VC 1min 在电阻 R 上产生的热量是60J， 电动机线圈产生的热量是120JD电动机工作时将电能转化为机械能，若将儿阻R 换成滑动变阻器，可调节电动机的转速【答案】 D【解析】【分析】【详解】由电路图中可知，电动机与保护电阻串联，电压表V1 测量电源电压；电压表V2 测量保护电阻 R 两端的电压A.由题意可知，闭合开关后，电阻R 两端的电压为2V，则通过电阻R 的电流IU R2V = 0.5AR4因为串联电路电流处处相等，电路中的电流为0.5A，故 A 不符合题意；B电压表 V1 测量电源电压，则结合题中数据可知，电源电压为6V

21、，因为串联电路总电压电压各用电器电压之和，所以电动机的电压为UM =U-UR=6V-2V=4V电动机的功率为PM =UM I=4V 0.5A=2W故 B 不符合题意；C 1 分钟在电阻R 上产生的热量Q=I2Rt=(0.5A)2 4 60s=60J1 分钟电动机线圈产生的热量是Q 2I 2 Rt 0.5A1 60s =15J故 C 不符合题意；D电动机工作时把电能转化成机械能，将电阻R 换成滑动变阻器，可以调节电路中电流的大小，从而起到调节电动机转速的作用，故D 符合题意。故选 D。17 用电热水壶烧水，若不考虑能量损失和电热水壶电阻的变化，当它两端电压为用 16min 可烧开一壶水，若它两端

22、电压为0.8U 时，烧开同样一壶水所用的时间为（A10minB 25minC 30minD 40minU 时，）【答案】B【解析】【分析】电热水壶的原理是将电能转化为内能，在两端电压为U 将水烧开和在0.8U 的电压下烧开一壶水消耗的电能相等，根据WUIt2Ut 得出等式，据此求出在0.8U 的电压下烧开R一壶水需要的时间。【详解】烧开同样一壶水消耗的电能相等，设电热水壶的电阻为R，由 W UItU 2t 可得R220.8UU ttRR所用的时间tU 2125min2 t16min0.8U0.64故选 B。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中产生的

23、热量之比为（）A 1:1B 4 3 :C 3:4D 16: 9【答案】 B【解析】【分析】【详解】由题意可知R1 3I1 4t1 1R24 ， I 23 ， t21由 Q I2Rt 可得，在相同时间内产生的热量之比Q1 I21 1231 42Rt 42Q2 I R2t2341 3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