物理焦耳定律的应用问题的专项培优练习题及答案.docx

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物理焦耳定律的应用问题的专项培优练习题及答案

一、初中物理焦耳定律的应用问题

1．电冰箱起动时，与电冰箱并联的台灯变暗。

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

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；

C．干路中的电流变大，由

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

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。

2．一台电动机正常工作时，两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，则这台电动机1min内产生的热量是______J，这台电动机的效率是______．

【答案】1.2×10490.9%

【解析】

【分析】

【详解】

已知线圈的电阻和通过的电流以及通电时间，根据公式Q=I2Rt可求这台电动机1min内产生的热量．已知电动机两端的电压和通过的电流，根据公式P=UI可求电动机的总电功率；再根据公式P=I2R计算线圈消耗的功率，总功率减去线圈消耗的功率就是电动机的输出功率，输出功率与总功率的比值就是这台电动机的效率．

（1）这台电动机1min内产生的热量：

Q=I2Rt=（10A）2×2Ω×60s=1.2×104J；

（2）电动机的电功率：

P总=UI=220V×10A=2200W，

线圈消耗的功率：

P圈=I2R=（10A）2×2Ω=200W，

输出功率：

P出=P总-P圈=2200W-200W=2000W，

这台电动机的效率：

η=P出/P总=2000W/2200W=90.9%．

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=____Ω．.通电10s.R产生的热量为______J.

【答案】20Ω18J

【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,电阻:

R=U/IR=6V/0．3A=20Ω；

通电1min电阻R产生的热量：

Q=W=UIRt=6V×0．3A×10s=18J。

4．如图甲所示，为额定电压为6V的灯泡L的I-U图像．如图乙所示的电路，电源电压12V不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S1，滑片P从最右端移动到最左端，电压表示数变化范围为2V~6V，则灯泡的额定功率是____W，R1的阻值为_____Ω，滑动变阻器R2两端的最大电压为_____V，移动滑片P使R2接入电路的阻值为变阻器最大阻值的7/15，通电1minR2产生的热量为_____J。

【答案】3.6106105

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由灯泡L的I-U图象可知，当额定电压U=6V时，灯泡的额定电流I=0.6A，则灯泡额定功率

[2]当滑片P在在最左端时，变阻器没有连入电路，电压表示数为6V，由图象可知，这时电路中的电流为

I大=0.6A

由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压

即

解得

[3]由电路图可知，当滑片P在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，R1与R2灯泡串联，电

压表测灯泡两端电压，此时电压表示数最小，为

U小=2V

由图象可知，这时电路中的电流为

I小=0.4A

由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压

滑动变阻器R2两端的最大电压

[4]当滑片P在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，通过的电流为

I小=0.4A

则此时滑动变阻器的阻值为

移动滑片P使R2接入电路的阻值为变阻器最大阻值的7/15，则此时滑动变阻器的阻值为

则

由图分析可知，当电流

，灯泡两端电压UL=3.5V时，等式

成立，即此时通过R2的电流为0.5A，则通电1minR2产生的热量为

5．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6Ω。

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9V

B．灯L2的额定功率为3W

C．相同时间内，灯L1、L2消耗的电能之比W1﹕W2=1﹕1

D．相同时间内，灯L1、L2产生的热量之比Q1﹕Q2=2﹕1

【答案】AD

【解析】

【详解】

A．接入电路后正常发光，则电路中电流

，

则L2两端电压

，

则总电压

，

A正确；

B．根据题意可知，L2的功率为

，

B错误；

C．根据

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。

6．下列关于物理中常见电现象和磁现象的说法中一定正确的是（　　）

A．两个轻质小球放在一起时相互排斥，则两球一定带同种电荷

B．一个开关能同时控制两盏灯，则这两盏灯一定是串联的

C．两盏白炽灯串联通电发光，则更亮一点的电阻一定更大

D．电功率相同的电热水壶和电风扇工作相同的时间，发热一定相等

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】

A．据“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”知，两个轻抚小球放在一起相互排斥，则两球一定带同种电荷，故A正确；

B．一个开关同时控制两盏灯，则这两盏灯可能是串联，也有可能是并联，因为两灯并联，开关在干路，则可同时控制两盏灯，故B错误；

C．串联电路中，通过两盏灯的电流相等，据P=I2R得，电阻越大，实际功率越大，则亮度越亮，故C正确；

D．电功率相同的电热水壶和电风扇在额定电压下工作相同时间，消耗的电能相等，但发热是电热水壶的大于电风扇的。

因为电热水壶基本将所有的电能上转化为内能，而电风扇将大部分电能转化为机械能，小部分电能转化为内能。

故D错误。

故选AC。

7．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（）

A．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

B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω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5Ω的电阻与两个5Ω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5Ω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10Ω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．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．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=____Ω．.通电10s.R产生的热量为______J.

【答案】20Ω18J

【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,电阻:

R=U/IR=6V/0．3A=20Ω；

通电1min电阻R产生的热量：

Q=W=UIRt=6V×0．3A×10s=18J。

10．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

可知，甲的功率小，故D符合题意。

故选D。

11．如图所示电路，电源电压恒为6V，定值电阻R1为10Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”，电压表量程为0~3V，电流表量程为0~0.6A。

则（　　）

A．电压表测量的是电阻R1两端的电压

B．当变阻器R2的滑片P向左移动时，电压表的示数变小

C．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2~10Ω

D．当变阻器R2接入电路中的阻值是8Ω时，通电1min电阻R1产生的热量是53.3J

【答案】C

【解析】

【分析】

（1）根据电压表的正确使用判断所测的电路元件；

（2）由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知电压表的示数变化；

（3）比较滑动变阻器允许通过的最大电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，此时变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值；当电压表的示数最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出变阻器接入电路中最大阻值，从而得出答案；

（4）当变阻器R2接入电路中的阻值是8Ω时，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据

求出1min电阻R1产生的热量。

【详解】

A．由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，故A错误；

B．由电路图可知，滑动变阻器滑片右侧接入电路，当变阻器R2的滑片P像左移动时，接入电路的电阻增加，电压表的示数变大，故B错误；

C．因为滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”，所以接入滑动变阻器的最大电流是0.5A，电路的最小电阻是

滑动变阻器接入电路中的最小电阻

当电压表的最大测量值为3V时，滑动变阻器接入的电阻最大，为10Ω，故C正确；

D．当变阻器R2接人电路中的阻值是8Ω时，电路的总电阻

此时电路中的电流

通电1min电阻R1产生的热量

故D错误。

故选C。

12．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

、

。

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】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。

13．一个“220V300W"的电热杯，一个“220V300W”的煮蛋器，一台“220V300W"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。

14．以下原理与应用上下对应正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

【答案】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。

15．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。

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5Ω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5Ω的电阻与两个5Ω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5Ω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；由Q=I2Rt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5Ω，右侧的电阻为2.5Ω，则电路的总电阻为

R总=5Ω+2.5Ω=7.5Ω

R3发生断路后，电路中只有R1和R2串联，则总电阻为

R′总=5Ω+5Ω=10Ω

R3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B正确；

C．将右边并联的两根5Ω的电阻丝都放入到容器内，右侧的电阻为2.5Ω，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。

16．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（）

A．6倍B．9倍C．18倍D．1.5倍

【答案】C

【解析】

【详解】

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

，现在的电压为3U，电阻为0.5R，通电时间为t，电流产生的热量为Q′：

；

故C正确。

17．从产品说明书得知，一台“6V3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1Ω。

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18J

B．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1.5J

D．电动机线圈1min产生的热量为15J

【答案】C

【解析】

【详解】

A．由

得，小风扇1min消耗的电能为：

；

故A项错误；

BCD．由

得，电路中线圈的电流为：

；

电路中通过线圈的电流为产生的热量为：

；

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。

18．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

，乙的电热丝阻值为

，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（）

A．4minB．6minC．8minD．10min

【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压相等，水都烧开即升高温度相同，则水吸收热量相等，由公式

可知

、

，由这两个式子化简可得

故选D．

19．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈电阻为2

，线圈中电流为10A。

这台电动机正常工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则

A．W=3800J，Q=200J

B．W=3800J，Q=3800J

C．W=72200J，Q=200J

D．W=72200J，Q=3800J

【答案】A

【解析】

【详解】

电动机正常工作1s消耗的电能：

W=UIt=380V×10A×1s=3800J，

电动机正常工作1s产生的热量：

Q=I2Rt=（10A）2×2Ω×1s=200J，

故选A。

20．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（）

A．U甲=U乙，Q甲=Q乙B．U甲Q乙

C．U甲U乙，Q甲

【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：

，由U=IR知：

；由焦耳定律Q=I2Rt知：

；故选C。