中考物理培优易错试卷之焦耳定律的应用问题附详细答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题12019 年 3 月，中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，取得了国际超导科研领域的重大突破。利用石墨烯超导的零电阻特性进行远距离输电，将实现电能零耗损。其节能依据的原理是（）A牛顿第一定律B帕斯卡定律C欧姆定律D焦耳定律【答案】 D【解析】【分析】利用超导进行远距离输电，因为超导体的电阻为零，根据焦耳定律公式可知，没有热量产生，即没有内能的损耗。【详解】A牛顿第一定律是指一切物体在不受力的情况下，将保持静止状态或匀速直线运动状态，与题无关，故 A 不符合题意；B帕斯卡定律是指加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递，与题无关，故

2、 B 错误；C欧姆定律是指一段导体通过的电流跟加在导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，与题无关，故 C 错误；D焦耳定律是指一段导体产生的热量跟导体通过的电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟导体的通电时间成正比；所以当电阻为零时，导体没有热量产生，即电能零损坏，故 D 正确。故选 D。2 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】29

3、0%【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%3 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，AB产生的热量之比是R和 R_ 【答案】 0.61：2【解析】【分析】【详解】由图象知，U=3V 时， IA=0

4、.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U 2(3V)2P150.6W ；RA、 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 RAtRA51QBI 2 RBtRB1024 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、

5、 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 S1、S2同时断开时，设备运行处于白天用电状态B S1、 S2 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，在相同时间内和产生的热量之比为2 1D S1、 S2同时闭合时，若电流表示数为6A，则的实际功率为 880W【答案】 C【解析】【分析】【详解】S 闭合， S 、 S 同时断开时， R 、 R 组成串联电路，灯泡L 断路不发光，且电路中的电阻最1212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 R1、 R2 产生的热量之比QQ2I 2Rt

6、 I 2R2t R1R2 12开关 S、 S12同时处于闭合状态，21L 发光，且、 SR被短路， R 和灯泡 L 组成并联电路，灯泡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= 6A所以I1=4AI2=2A因为U LU 1U220V所以P1UI 1220V4A880W故选 C。5 如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（A电视机）B电暖气C电风扇D计算器【答案】 B【解析】【详解】A通电后，电视机是把电能转化为电视机影像的光能和喇叭的声能，不是利用电流热效应工作， A 项不合题

7、意；B通电后，电暖气是把电能转化为内能，这是利用电流热效应工作，选项B 符合题意；C通电后，电风扇是把电能转化为扇叶的动能，不是利用电流热效应工作，C 项不合题意；D通电后，计算器是把电能转化为显示屏上的光能和喇叭的声能，不是利用电流热效应工作， D 项不合题意。6 如图是“探究影响电流热效应因素”的实验装置图。其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量、初温相同的煤油，阻值不同的电阻丝R1 、 R2 。关于此电路说法中正确的是A探究的是电流产生的热量与电压的关系B温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻小C通电时间相同时两个烧瓶内电阻丝产生的热量相同D温度计示数变化的大小反映电流产生热量的多少【答案】

8、D【解析】【详解】A实验用不同阻值不同的电阻丝串联在一起，探究的是电流产生的热量与电阻的关系，故 A 错误；B温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻大，故B 错误；C通电时间相同时，烧瓶内电阻丝阻值大产生的热量多，故C 错误；D本实验通过温度计示数变化的大小来反映电流产生热量的多少，故D 正确。7 如图所示是 “探究在通电时间一定时，电流产生热量与哪些因素有关的实验装置。下列关于此实验的一些描述，正确的是A在甲图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系B在乙图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系C在甲图中，闭合开关一段时间后a 容器连接的U 型管液面高度差更明显D在乙图中，可得到结论：相同时间内，电流

9、越大，容器内空气吸收热量越少【答案】 A【解析】【详解】A. 在甲图中，两个电阻串联，电流相等，电阻阻值不同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系，故 A 正确；B. 在乙图中，两个电阻阻值相同，电流不同，所以探究的是电流产生热量与电流的关系，故 B 错误；C. 在甲图中， a 容器中的阻值小于 b 容器中阻值，串联电路电流相同，由焦耳定律可知闭合开关一段时间后 a 容器内产生的热量小于 b 容器内，因此 b 容器内连接的 U 型管液面高度差更明显，故 C 错误；D. 在乙图中，探究的是电流产生热量与电流的关系，可得到结论是相同时间内，电流越大，容器内空气吸收热量越多，故D 错误。8 在家庭电

10、路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热,甚至引起火灾，原因是连接处（ ）A电流比别处大，产生的热量多B电流比别处小，产生的热量多C电阻比别处小，产生的热量多D电阻比别处大，产生的热量多【答案】 D【解析】【分析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。导线相互连接处因为接触不良，易造成电阻变大，因为导线连接处与其他导线串联在电路中，通电时间是相同的，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多，据此分析。【详解】在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾。故选 D。9 如图所

11、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，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

12、】【详解】(1)小灯泡 L 正常发光时的电阻是R额 U 额 = 2.5V10I 额0.25A(2)由图像可知电压表与灯L 串联后与定值电阻 R0 并联，小灯泡L 正好正常发光，则电压表与灯 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 R00.3A 30 = 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；(

13、3) 通电 1min ，电流表 A 消耗的电能是 3.63J。10 小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（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， 窄 的 功率更大，故ABC不符合 意 , D 符合 意。11 根据以下新 信息，下列 正确的是材料和 行 新 正文石墨 也能 成 体？会 生什么 覆性影响？ 布者：甄可信 ： 2019/5/20 13： 14 量：

14、 1314 点 数： 9527石墨 又称 墨， 由一 碳原子 成，石墨 是目前世界上最薄最 硬的 米材料，它的熔点超 3000 ，它具有 良的 性，而且由于它特殊的 子 构， 阻会随着光照程度改 ，在功能上比硅覆盖面更广更 秀，有可能代替硅成 新的半 体材料，近些年来科学家一直致力于挖掘石墨 更多 藏的性 ，近日英国曼斯特大学的科学家 在 NATURE上撰文，描述了他 用两 硝酸硼和两 石墨 装成一个“巨无霸 堡”， 是科学家 首次将一般 半 体的石墨 成 体A石墨 将来可以 替硅制作光敏 阻B石墨 所制作的半 体 性好， 阻可以 零C 如果用硝酸硼和石墨 装而成的 体材料制作，能 生更多的

15、量D因 石墨 有 良的 性，所以石墨 适合用来制成保温隔 材料【答案】 A【解析】【 解】A 由文章内容可得，石墨 阻会随着光照 度改 ，因此可以 替硅制作光敏 阻，故 A 正确；B半 体材料是指其 性能会随外界条件改 而改 ， 阻并不可以 零，故B 选项 ；QI2C用 材料制作 阻 ，通 流极小，根据公式Rt可知，无法 生很大的 量；故 C ；D石墨 有良好的 性，因此 量容易散失，不适合用来制作保温隔 材料，故D 选 。12 如 所示， 源 6V ， R1 10 ， R2 20， R3 5 。 合开关S1 后，当S2 ， S3 全部 合和全部断开 ，在相同的 内 流通 R1 生的 量之比是

16、（）A4 9B 94C 2 3D 3 2【答案】 B【解析】【分析】【详解】当开关都闭合时， R31211被短路 ， R与 R 并联 ，此时R 两端的电压为电源电压U。 当开关 S闭合 ， S23213串联 ，此时、 S全部断开时 ， R被开路 ， R与 RR1 U 1 10 2R3U 3512则此时 R1 两端的电压为U1U，则相同的时间内电流通过R1 产生的热量之比是3U22t2 9Q R1 UUQ U 12U124R1tU3故选 B。13 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18

17、JB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 PW得，小风扇 1min 消耗的电能为：tW Pt；3W 60s 180J故 A 项错误；BCD由 PUI 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 （0.5A20.1 60s 1.5J ；）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。14 两个定值电阻R1、 R2 并联在电路中，如图甲所示，通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙

18、所示。闭合开关S ，经过相同的时间，R1、 R2 产生的热量之比为（）A 1: 3B 3:1C 1:9D 9 :1【答案】 B【解析】【分析】本题考查热量的计算，应用并联电路的特点及I-U 图象。【详解】由题可知 R1、 R2 并联连接，结合图乙知，当U=3.0V 时，通过 R1、R2 的电流分别为I1=0.6A， I2=0.2A，即通过两电阻的电流之比I1:I2=0.6A:0.2A=3:1由 Q=UIt 得，在相同的时间内，R1、 R2 产生的热量之比Q1:Q2=UI1t:UI2t= I1:I2=0.6A:0.2A=3:1故 ACD不正确， B 正确。故选 B。15 如图所示是电热吹风机的内

19、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

20、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。16 甲、乙两个容积相等的电热水器，接在照明电路上，甲的电热丝阻值为121 ，乙的电热丝阻值为72.6，将它们都盛满温度相同的冷水后接入家庭电路中，通电6min后乙电热水器中的水被烧开，则甲电热水器将水烧开需要的时间为（）A4 minB 6 minC 8 minD 10 min【答案】 D【解析】【分析】【详解】由题意可知容积相等即水的质量相等，接入家庭电路中即工作电

21、压相等，水都烧开即升高222温度相同，则水吸收热量相等，由公式QU t 可知 QUUt甲 、 Qt乙 ，由这两个式RR甲R乙子化简可得t甲t乙R甲6 minR乙121 10 min72.6故选 D17 如右图所示，两透明容器中密封着等质量的空气，通电热），下列说法正确的是（ ）t 秒后（两容器都不向外放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QI 2 Rt 判断两容器中电阻产生热量的多少，产生的热量越

22、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

23、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，Q=U 2t 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 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，