备战中考物理焦耳定律的应用问题的综合题试题及详细答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 在相等的时间内，电热丝甲比电热丝乙放出的热量少，则（）A甲的电阻一定比乙的小B通过甲的电流一定比乙的小C甲两端的电压一定比乙的小【答案】 DD甲消耗的电功率一定比乙的小【解析】【分析】【详解】由焦耳定律可知电热丝产生的热量与电流大小、电阻大小和通电时间有关。ABC仅知道通电时间相同、电热丝甲放出的热量少，不能直接判定电阻、电流与电压的大小，故 ABC不符合题意；D在相等的时间内，电热丝甲比电热丝乙放出的热量少，即电热丝甲消耗的电能较少，W根据 P可知，甲的功率小，故D 符合题意。t故选 D。2 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 。

2、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】 180 30 150【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）0.560s30J3 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。3 从产品说明书得

3、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=3J4 将阻值为R 甲=40 和 R 乙 =10 的两个电阻串联后接在电源上，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

4、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=120J5 如图所示，灯泡L 上标有 “6 V 6 W字”样 (不计灯丝电阻的变化)。电源电压6 V且保持不变。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】900.78【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

5、路中，定值电阻R 两端的电压U RU6V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 ，这种情况下电路消耗的最小功率是U 2U 226VPR RL0.78WR总40 66 如图甲所示电路，电源电压保持不变，电流表量程为00.6A。图乙中 A、 B 分别是小灯泡和电阻 R1两端的电压随电流变化关系图象。只闭合开关SS1P移、，滑动变阻器的滑片至 a 端时，

6、电路中的电流为0.2A；滑动变阻器的滑片移至b 端时，小灯泡恰好正常发光。只闭合开关 S、S3，调节滑片 P，当滑动变阻器接入电路中的电阻为10时，小灯泡两端的电压恰好为 2V。则（）A电源电压为10VB小灯泡L 的额定功率6WC只闭合开关S、S2，滑动变阻器的滑片移至a 端时，1.5min电流通过R1 产生的热量为64JD闭合开关S，改变其它开关的通断及滑片的位置，电路消耗的最小功率可以达到1.2W【答案】BC【解析】【分析】【详解】A由于灯泡灯丝电阻受温度影响，定值电阻阻值不发生变化，则小灯泡灯丝两端的电压随电流变化关系图象为曲线，定值电阻两端的电压随电流变化关系图象为过原点的直线，则由乙

7、图数据可求R1 阻值为R1 = U14V=40I10.1A已知闭合 S、 S3，调节滑片 P，当滑动变阻器接入电路中的电阻为10时，小灯泡两端的电压恰好为 2V，此时电路为小灯泡与两电阻串联电路，由乙图可知此时电路电流为0.2A，则电源电压为UU L U 1U 2 =2V+0.2A40 +0.2A10=12V故 A 不符合题意；B当闭合开关S、 S1，滑动变阻器的滑片移至b 端时，小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器接入阻值为0，此时电路为小灯泡的简单电路，小灯泡此时两端电压等于电源电压为12V，对应乙图可知此时电流为0.5A，则额定功率为P额U 额 I 额12V0.5A=6W故 B 符合题意；

8、C只闭合开关 S、S ，滑动变阻器的滑片P 移至 a 端时，电路中的电流为0.2A，此时电路1为小灯泡与滑动变阻器串联电路，且滑动变阻器接入阻值最大，由乙图可知此时小灯泡两端电压为 2V，电源电压为 12V，则由串联分压可知滑动变阻器两端电压为10V，由欧姆定律可求滑动变阻器最大阻值为U 2max10VR2maxI 2=500.2A则当闭合开关S、 S2，滑动变阻器的滑片移至12a 端时，电路为 R 与 R 串联电路，由串联分压可求 R1 两端电压为U1R1U4012V=48VR1409R250由于 R1 为纯电阻，则1.5min 电流通过 R1 产生的热量为2U 1248 VW1t91.5

9、60s=64J40R1故 C 符合题意；U2D由于电源电压不变，则由P可知，当电路阻值最大时，电路总功率最小，则闭R合开关 S、 S3，滑片滑到最大阻值处时电路电阻最大，功率最小，若最小功率为1.2W ，则此时电路电流为I minPmin1.2WU=0.1A12V则此时电路总电阻为RmaxU12V =120I min0.1A则小灯泡此时电阻应为RL 实 =Rmax-R1-R2max=120 -40-50 =30 此时小灯泡分得电压应为UL 实 =Imin RL 实=0.1A 30 =3V但由乙图可知，当小灯泡电流为0.1A 时，小灯泡两端电压不足2V，前后冲突，故D 不符合题意。故选 BC。7

10、 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，故符合题意；A 不B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。8 电炉工作时，电炉丝很快变热但连接的电线却不怎么热，这是因为（）A电炉丝的电阻较大B电炉丝与导线是并联的C电炉丝的横截面大D通过电炉丝的电流较大【答案】 A【解析】【详解】电炉丝横截面积小，电阻大，电炉子在使用时，电

11、炉丝和导线串联，I 电炉丝 I 导线 ，通电时间 t 相同，由焦耳定律 Q I2Rt， R 电炉丝 R 导线 ，可知 Q 电炉丝 Q 导线 ，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。故选 A。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1 的R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 _W此时，电阻1 在 10 min内产生的热量为 _JR【答案】 100.4 60【解析】【分析】【详解】当 P 在

12、 b 端时 R2=0，此时电压示数和电流示数最大，且均为1的数据，所以1RR 的阻值为： R1U 总5V=10 当滑动变阻器的滑片移到22总 -U1=a 端时， R两端电压 U =U=5V-I0.5A1V=4V，由图象知，当R1 的电压是 1V 时，电流为0.1A，根据串联电路的电流处处相等， I2=I1=0.1A， P2=U2I2=4V 0.1A=0.4W， Q1 =W1 =U1It=1V 0.1A 600s=60J。10 新的国家标准对延长线插座配用的导线横截面积要求做了修改，额定电流16A 的延长线插座，导线最小横截面积由1mm 2 提升到 1.5mm 2。这样做的目的是A增大导线的电阻

13、B减小通过导线的电流C增大导线上的电压D减小导线的发热功率【答案】 D【解析】【详解】当材料、长度相同时导体的电阻跟横截面积成反比，将导线最小横截面积由1mm 2 提升到1.5mm 2，从而减小导线的电阻，根据焦耳定律Q I 2 Rt 知道，当通电时间一定时，电阻越小，导体产生的热量越少，因此这样做可以减小导线发热的功率，故选D。11 小明同学在活动课上表演了一个小魔术：用金属片点燃火柴。他将一金属片接在学生电源上（如图所示），则将火柴放在哪个位置效果最明显（）A a 点Bb点C c 点D都一样【答案】A【解析】【详解】影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积，由图可知a 点横截面积最小，故a

14、 的电阻最大， a、 b、 c 是串联的，电流相同，根据故放在 a 点效果最明显。故选 A。QI 2 Rt 可知，在相同时间内a 产生的热量多，12 一个“ 220V 300 W 的电热杯，一个“ 220 V 300W”的煮蛋器，一台“220V 300 W 的小型洗衣机，分别接在220V 的电压下，则相同时间内它们产生的热量A小型洗衣机最少B电热杯最少C煮蛋器最少D一样多【答案】 A【解析】【详解】由题意可知，三种仪器的额定功率相同，但小型洗衣机主要将电能转化为机械能；而电热杯、煮蛋器将电能全部转化为内能，故小型洗衣机产生热量最少，故选A。13 以下原理与应用上下对应正确的是（）ABCD【答案

15、】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。14 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

16、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。15 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所示。闭合开关S ，经过相同的时间，R1、 R2 产生的热量之

17、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。16 如图所示是电热吹风机的内部电路原理图，电热吹风机由一个电动机和一个电热丝并联组成。电

18、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 S1、 S2 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

19、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。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U 时，用 16min 可烧开一壶水，若它两端电压为0.8U 时，烧开同样一壶水所用的时间为（）A10minB 25minC 30minD 40min【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2一壶水消耗的电能相等，根据WUItUt 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 一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V，线圈电阻为2 ，线圈中电