物理焦耳定律的应用问题的专项培优易错难题练习题及答案解析

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 在家庭电路中，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

2、发热，甚至引起火灾。故选 d。2 为了将发电厂的电能输送到远处的用户家中，在两地间架设了两根等长的输电线。两根输电线的总电阻为r。已知位于电厂处的两根输电线间的电压为u，输送电能的功率为p，由于电流通过输电线发热会损失电能，该输电线路输送电能的效率为_。（输电效率为用户得到的电能与发电厂输出电能的比值）【答案】 1rpu 2【解析】【分析】【详解】由 pui 得：通过输电线的电流ipu输电线的总电阻rr ，则输电线上消耗的功率p损耗i 2 r ( p ) 2 rp2 ruu 2则用户实际得到的电功率p实p p损耗p2 rp2u则输电线输送电能的效率为p2 rp实p2prupp12urp所以输电

3、线输送电能的效率为12 。u3 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=0.6a， 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qai2 r tr51aaqbi 2 rb

4、t rb1024 有两个灯泡l1、 l2，l1 标有“ 6v、 3w”字样， l2 没有标记，实验测得l2 的电阻为6。将 l1、 l2 串联接在某一电路中，两灯l1 、l2 均能正常发光（忽略温度对电阻的影响），下列计算结果正确的是（）a该电路两端的总电压为9vb灯 l2 的额定功率为 3wc相同时间内，灯 l1、 l2 消耗的电能之比w1 w2=11d相同时间内，灯 l1、 l2产生的热量之比q1q2=21【答案】 ad【解析】【详解】a 接入电路后正常发光，则电路中电流p13w0.5a，i6vu 1则 l 2 两端电压u 2ir20.5a6 3v ，则总电压u 总u 1u 26v3v9v

5、 ，a 正确；b根据题意可知， l 2 的功率为p i2 r26 1.5w ，0.5a22b 错误；c根据 w pt 可知，在相同时间内消耗电能之比等于功率之比为2： 1， c 错误；d灯泡产生的热量等于消耗的电能，因此产生的热量之比为2：1， d 正确。5 电阻 a 和 b 连接在某一电路，通过它们的电流与其两端电压的关系如图所示。由图中信息可知（）a电阻 a 的阻值为 5b当通过电阻 b 的电流为0a 时，电阻 b 的阻值为 0c当电阻 a、 b 串联在电压为3v 的电源两端时，它们的电功率之比为pa : pb 1: 2d当电阻a、 b 并联在电压为3v 的电源两端时，5min 它们产生的

6、电热之比qa : qb2 :1【答案】 acd【解析】【分析】本题考查串联、并联电路的特点，电功率的计算，电热的计算，应用i -u 图象和欧姆定律解题。【详解】a 由图象可知，电阻a 、 b 的i-u图象是倾斜的直线，则两个都是定值电阻，当a 两端的电压为3v时，通过它的电流为0.6a，那么a 的电阻u3v5r0.6 ai故 a 符合题意；b导体的电阻是其本身的一种性质，其两端有无电压，不会影响其电阻的大小，故b 不符合题意；c由图象可知，电阻a、 b 串联，电源电压为 3v时，通过电路的电流应该是0.2a ，此时a 、 b 两端的电压分别为1.0v 和 2.0v ，根据 p=ui得，各电阻的

7、电功率之比为pa:pb =u a :u b=1.0v:2.0v=1:2故 c 符合题意；d当电阻a 、 b 并联在电压为3v 的电源两端时，由图象可知，通过两电阻的电流分别为0.6a 和 0.3a ，根据 q=uit 得，在 5min 内，两电阻产生的电热之比qa :qb=i a :i b=0.6a:0.3a=2:1故 d 符合题意。故选 acd 。6 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，

8、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7 下列用电器中，主要是利用电流热效

9、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 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d甲消耗的电功率一定比乙的小【答案】 d【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

10、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，根据wd 符合题意。t 可知，甲的功率小，故p故选 d。9 小明将线圈电阻为4.84 的电动机接人220v 的家庭电路中，关闭其它用电器，只让电动机工作时，观察到他家标有2000imp/(kw.h) 的电能表3min 内闪烁了 100 次，则电动机在这段时间内消耗的电能为_kw.h，电动机线圈产生_j 的热量。【答案】 0.051.8104【解析】【分析】【详解】1 电动机在这段时间内消耗的电能为wnkw

11、h=100kwh0.05kwhn020002 根据公式 wuit 可以求出电动机线圈的电流为iw0.053.6106 j100 aut220v360s22电动机线圈产生热量为qi 2rt (100 a) 2 4.84 180s=18000j=1.8 104 j 2210 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【答案】 ad一样多【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

12、、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。11 如图，电源电压不变，r 、 r2 是两个相同的电阻，当闭合开关s1 ，断开 s2 、 s3 ，1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（）a2.5min【答案】 ab 10minc 20mind 40min【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 s123时，两电阻串联，总电阻为2r，电源电压不变，由，断开 s、 s焦耳定律可得，通电10min 电路产生热量u2q= 10 60s2

13、r闭合 s231时两电阻并联，总电阻为r ，产生相同热量，则、s，断开 s2u 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】 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 如图是探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气， u 形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。

14、下列说法正确的是（）a通电一段时间后，左侧u 形管中液面的高度差比右侧的小b若容器外面的电热丝r3 发生了断路，若与没断时的通电时间相同，则左侧u 形管中液面高度差变小c将右边并联的两根5 的电阻丝都放入到容器内，通电一段时间后，右侧u 形管中液面的高度差比左侧的大d该实验装置是利用u 形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少【答案】 b【解析】【分析】【详解】a装置中一个5的电阻与两个5的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即i 右=i 左 ，两个 5的电阻并联，根据并联电路的电流特点知i 右=i1+i2两电阻的阻值相等，则支路中电流

15、相等，即i1=i2，所以右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系；由q=i2 rt 可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，左侧u 形管中液面的高度差更大，故 a 错误；b r3 发生断路前，左侧的电阻为5，右侧的电阻为 2.5 ，则电路的总电阻为 r 总 =5+2.5 =7.5 r3 发生断路后，电路中只有r1 和 r2 串联，则总电阻为r总=5+5=10r3 发生断路后，整个电路的总电阻增大了，根据欧姆定律可知，电路中的总电流减小了，在电阻、通电时间不变时，电流减小，则产生的热量变少，所以左侧u 形管中液面高度差变小，故

16、 b 正确；c将右边并联的两根5的电阻丝都放入到容器内，右侧的电阻为2.5 ，左右两侧的电流和通电时间相同，左侧的电阻大于右侧的电阻，则左侧产生的热量多，右侧u 形管中液面的高度差比左侧的小，故c 错误；d该实验装置是利用容器中空气的热胀冷缩来反应放热的多少，产生热量的多少不能直接观察，通过u 形管液面高度差的变化来反映，故d 错误。故选 b。14 电路两端电压增为原来的3 倍，电路的电阻降为原来的0.5 倍，在相同时间内，电流产生的热量是原来的（）a6 倍b 9 倍c 18 倍d 1.5 倍【答案】 c【解析】【详解】2若原来电压为u、原来电阻为r，通电时间为t ，电流产生的热量为qwut

17、，现在r的电压为 3u，电阻为 0.5r，通电时间为t，电流产生的热量为q：2q3ut180.5 r；qu 21tr故 c 正确。15 一只电热水壶有两根电阻丝r1 、 r2 ，其阻值 r1r2 ，现把这只电热水壶接入照明电路中将一壶水加热至沸腾，则下列说法正确的是（）a只接入 r1所用时间最短b只接入 r2 所用时间最短c两根电阻丝串联接入电路所用时间最短d两根电阻丝并联接入电路所用时间最短【答案】 d【解析】【分析】【详解】2将一壶水加热至沸腾时，产生的热量相同，根据热量的公式qut 可知，电源电压不r变，接入电路的电阻越小，产生相同热量的时间越少，并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，两根

18、电阻丝并联接入电路时，总电阻最小，加热时间最短。故选 d。16 两盏电灯并联接在同一电源上甲灯的电阻为500 ,乙灯的电阻为1200 .在相同的时间内a甲灯消耗的电能多b乙灯消耗的电能多c甲、乙两灯消耗的电能一样多d无法判断【答案】 a【解析】【分析】【详解】两盏电灯并联接在同一电源上时，因并联电路中各支路两端的电压相等，甲灯的电阻小，工作相同的时间，由w=uit= u 2t 可知，甲灯消耗的电能多，故a 正确、 bcd错误，故选ra。17 如图电路，电源电压为12v且保持不变，闭合开关sp置于变阻器的中点，当滑片时，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

19、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=6v，所以定值电阻r1 两端的电压u1=u-ur=12v-6v=6v由 q=u 2 t 可得r

20、r1 =u12 t= (6v) 2 10s=6 q160j此时电路中的电流u 16vi 11ar16当滑片在 a 点时，电路是只有 r1 工作的简单电路，此时电路中电阻最小，电流最大，电路中的最大电流u12vi最大 =6 =2ar1故 a 错误；b滑片在中点时，电路中的电流1uu r 12v4v4i=i=r1= a639s 内滑动变阻器r 消耗的电能4w r=ur it=4va 9s=48j3故 b 错误；c由 p=ui 可得， r1 先后两次消耗的电功率之比u ） i4p（ u（）a1r=12v 4v3p1u 1i 1=6v1a故 c 正确；16=9d由 p=ui 可得， r 先后两次消耗的

21、电功率之比p u i4v4a8rr3=u r i1=pr6v1a9故 d 错误。故选 c。18 在综合实践活动课上，小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路。电源电压恒定，r1为定值电阻。闭合开关s 后，将滑动变阻器 r2的滑片 p 由最右端向左移动，直至灯泡l 正常发光。此过程中，电流表a 的示数随两电压表v1、 v2（电压表 v2 未画出）示数变化关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（）a电源电压为5vb电路允许的最大功率为1wc小灯泡正常发光时，定值电阻r1 在 1min 内产生的热量为26.25jd再串联一个3的电阻后， r2 的滑片可自由移动，灯泡能正常发光且安全【答案】 d【解析】【分析】【详解】该电路为串联电路，滑片 p 由最右端向左移动， v2 示数减小，说明 v2 测滑动变阻器两端电压，则当电流为 0.1a 时， r1 两端电压为u r1u -0.5v-3.5v= u -4vr1 阻值表达式为u -4vr1 0.1a当电流为 0.25a 时， r1 两端电压为u r1u -0.75v-2.5v= u -3.25vr1 阻值表达式为u -3.25vr1 0.25a联立解得r1=5u=4.5va由上述分析可知，电源电压为4.5v，故 a 错误；b小灯泡正常工作时，电路最大电流为0.25a，则电路允许的最大功率为pmaxui max4.5v0.25a=1