中考物理培优易错难题(含解析)之焦耳定律的应用问题附答案

1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 .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，以下关系式中正确的是 （）中心A. U甲二U乙,Q甲二Q乙B. U甲 U乙,Q甲Q乙C. U甲 U乙,Q甲 Q乙D. U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： 吃，由U = IR知：U甲U乙；由焦耳定律 Q=I2Rt知：Q甲 Q乙；故选Co2 .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

2、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

3、，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 .图中电源电压保持不变，灯泡标有 "6V, 3W字样，当开关s闭合时.灯泡L正常发光, 电流表的示数为 0.8A,则电阻R=Q .通电10s. R产生的热量为 J.ES【答案】20 a 18J【解析】【分析】【详解】当闭合开关S时，灯L正常发光，说明电源电压为 U=6V,电流表测的是总电流，则I=0. 8A,由P=UI可知，灯泡中的电流：Il=P 额/U 额=3W/6V=0. 5A, 根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知：电阻中的电流：Ir=I-Il=0. 8A-0. 5A=0. 3A, 由I=U/R得，电

4、阻：R=U/Ir=6V/0. 3A=20 Q;通电1min电阻R产生的热量：Q=W=UlRt=6VX0 3AX 10s=18J4 .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。473工,军功率13m-0 z【答案】55 2.64 >510【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 PM 1000W 120W 880W ；并联电

5、路中各支路两端的电压相等，由PU可得电热丝的电阻:RU2色热丝2220VP电热丝880W552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：_ _ 5Q W PRt 880W 5 60s 2.64 10 J。5 .将阻值为R甲=40 Q和R乙二10 Q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 2R

6、t , I二UR得，2,22.2U t 4V 60sU t 4V 60s Q 甲=24J, Q =96J由40 Q氏 10Q共产生的热量Q二Q 甲 + 也=24J+96J=120J6 .两定值电阻 R和R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，RA和®产生的热量之比是由图象知，U=3V 时，Ia=0.6A, Ib=0.3A,根据R U-,电阻两电阻串联时，电路总电阻RaUIA二 10 0.3AR=Ra+Rb=5 Q +10Q =15Q电路总功率A、B两电阻串联流过它们的电流P 1 叱 0.6W；QaQbR 15I相

7、等，通电一段时间产生的热量之比2I2RAt RA 51212RBt Rb 1027 .如图是探究电流通过导体时产生热量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形管中液面的高度的变化反映密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（）I gy y 15QjA.该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系8 .将左边容器中的电阻丝换成 10 a的，可以探究电流产生的热量与电阻的关系C.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多少的D.通电一段时间后，左侧电阻丝产生的热量比右侧电阻丝产生的热量多【答案】AD【解析】【分析】【详解】A.装置中一个5的电阻与

8、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=1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，故A正确；B.将左边容器中的电阻丝换成10 的电阻丝后，左右容器中的电阻和电流都不同，没有控制好变量，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故 B错误；C.该实验装置是利用 U形管中空气的热胀冷缩来反应热的多少，虽然产生热量的多少不 能直接观察，但可以通过 U形管液面高度差的变化来反映，故

9、C错误；D.通过左边容器中的电阻丝的电流大，由Q=I2Rt可知，左边电阻丝产生的热量多，温度升得较快，故D正确。故选AD。8.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Ri两端的电压随电流变化关系图象。只闭合开关S Si,滑动变阻器的滑片 P移至a端时，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

10、Ri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， 则由乙图数据可求 R1阻值为U1 4VR=40I10.1A已知闭合& 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女?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U UL U1 U2=2V+0.2A40 +0.2A

11、10 =12V故A不符合题意；B.当闭合开关 & S,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0Q,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% U 额 I 额 12V 0.5A=6W故B符合题意；C.只闭合开关 & S1,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 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10V ” =500.2

12、Aa端时，电路为 Ri与R2串联电路,由串联分律可求滑动变阻器最大阻值为U 2maxR2max"1 2则当闭合开关S、S2,滑动变阻器的滑片移至 压可求R两端电压为= V9由于Ri为纯电阻，则1.5min电流通过W1R产生的热量为248V9 1.54060s=64J故C符合题意;D.由于电源电压不变，则由可知，当电路阻值最大时，电路总功率最小,则闭合开关& 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 此时电路电流为1.2W,贝U则此时电路总电阻为则小灯泡此时电阻应为此时小灯泡分得电压应为IminPminUUImin1.2W=0.1

13、A 12V12V=1200.1AR-实=Rmax-Ri-R2max=120 M0 0-50 Q =30 Q但由乙图可知，当小灯泡电流为 合题意。故选BQUl 实=Imin Rl 实=0.1A X 30Q =3V0.1A时，小灯泡两端电压不足2V,前后冲突，故 D不符9.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,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 0、阻值为30的定值电阻 飞、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

14、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？通电1min,电流表A消耗的电能是多少?【答案】(1)10 R (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区=至10Q(2)由图像可知电压表与灯与灯L串联支路的电流为I 额 0.25AL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U0 = I0RO 0.3A 30Q = 9V由串联分压可知电压表的示数

15、为9V-2.5V=6.5V通电1min,电流表A消耗的电能是22Q I RAt0.55A0.2 Q 60s=3.63J答：(1)小灯泡L正常发光时的电阻是 10a；(2)电压表的示数为6.5V; 通电1min,电流表A消耗的电能是3.63J。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

16、,从而减小导线的电阻，根据焦耳定律Q I2Rt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 Do11.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（）悸生电-A. a点B. b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的电阻最大，a、b、c是串联的，电流相同，根据 Q I2Rt可知，在相同时间内 a产生的热量多， 故放在a点效果最明显。故选Ao12.电冰箱起动时，与电冰箱并联的台灯变暗。

17、关于这一现象，下列说法中不正确的是（ ）A.进户线中电流变大B.线路中电阻变大C.线路中热损耗变大D.灯泡两端的电压变小【答案】B【解析】【分析】【详解】A.当使用大功率的电冰箱时，电路中的总功率过大，家庭电路的电压一定，由P UI可知，干路中的电流变大，故 A正确，不符合题意；B.因电冰箱和台灯是并联的，根据并联电路电阻的特点知，线路中的总电阻变小，故B错误，符合题意；2C.干路中的电流变大，由 Q I Rt知，线路中的热损耗变大，故C正确，不符合题意；D.因干路中的电流变大，由 U IR知，线路电阻分压变大，台灯两端的电压变小，所以 台灯将变暗，故 D正确，不符合题意。故选B。13. a和

18、b两个定值电阻的电流与电压的关系如图所示，下列说法正确的是（）A.将a和b串联接入电路中，a、b两端的电压之比是 1： 2B.将a和b串联接入电路中，a,b消耗的功率之比是 2： 1C.将a和b并联接人电路中，通过 a、b的电流之比是1: 2D.将a和b并联接入电路中，相同时间内电流通过a、b产生的热量之比是 4： 1【答案】A【解析】【详解】A.由图可知若将a和b串联接入电路中,a、b两端的电压之比是 1： 2,故A正确;B.由图可知若将a和b串联接入电路中，a、b消耗的功率之比为Pa：Pb UaI ：UbI UaI：2UaIA 1：2故B错误；C.由图可知若将a和b并联接人电路中，通过 a

19、、b的电流之比是2:1,故C错误;D.由图可知若将a和b并联接入电路中，相同时间内电流通过a、b产生的热量之比为2 . 2 _. 一，Qa：Qb IaRt：IbRbt UIat：UIbt 2：1故D错误。14. 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】A电风扇【答案】C【解析】【分析】【详解】C.【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

20、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Ao15.以下原理与应用上下对应正确的是（插击器麦克风D.B.尸户ANA.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Co16.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，

21、在相同时间内，电流 产生的热量是原来的（）A. 6 倍B. 9 倍C. 18 倍D. 1.5 倍【答案】C【解析】【详解】U 2若原来电压为U、原来电阻为 R,通电时间为t,电流广生的热量为 Q w t ,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':23UQ0.5R 118.-2>qU2t1R故C正确。17. 一只电热水壶有两根电阻丝 R、R2,其阻值R1 R2,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R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

22、时间最短【答案】D【解析】【分析】【详解】U 2将一壶水加热至沸腾时，广生的热量相同，根据热量的公式Q U-t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，两根电阻丝并联接入电路时，总电阻最小，加热时间最短。故选D。18.如图所示电路，电源电压恒为6V,定值电阻Ri为10滑动变阻器 总的规格为“ 20 a0.5A”，电压表量程为 03V,电流表量程为 00.6A。下列说法正确的是（）_T3RA.电压表测量的是电阻 Ri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G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 aD.当变阻器R2接入电路中的阻值是 5 时，通电imin电阻Ri产生的热量是9.6J【答案】C【解析】【分析】【详解】A.由电路图可知，电压表是并联在R2两端，测量的是电阻 R2两端的电压，故 A错误；B.当变阻器R2的滑片P向左移动时，R2电阻增大，根据串联分压的特点，R2两端电压增大，即电压表示数增大，故 B错误；.，,一 Ui U2.C.由电压表量程“ 0-3V”，R2两端电压最大为 3V,根据串联分压的特点，=-,即 Ri R26V 3V 3VI0Q - R2解得r2=10Q,由电流表量程“ 0W.6A"，电路中最大电流为 0