中考物理压轴题专题焦耳定律的应用问题的经典综合题附答案.docx
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中考物理压轴题专题焦耳定律的应用问题的经典综合题附答案
一、初中物理焦耳定律的应用问题
1．电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这主要是因为
A．导线的电阻远小于电熨斗的电阻，导线消耗的电能很少
B．通过导线的电流小于电熨斗的电流
C．导线散热比电熨斗快
D．导线的绝缘皮隔热
【答案】A
【解析】
【详解】
电熨斗跟导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等；因为
，
，
所以产生的热量：
，
即相同时间内导线产生的热量远小于电熨斗产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故A正确，BCD错误。
2．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，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．
3．两个发热电阻R1:
R2=1:
4,当它们串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比U1:
U2=_____；已知R1=10Ω,那它们并联在4V电路中,两个电阻在100s内产生的热量是_______J．
【答案】1：
4200
【解析】
【分析】
【详解】
两电阻串联在电路中时时，电流相等，根据
得，R1、R2两端的电压之比：
；
已知
，则
；
根据
得两个电阻在100s内产生的热量为：
．
4．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R1的阻值是____Ω．实验时，电源电压保持5V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R1在10min内产生的热量为_____J．
【答案】100.460
【解析】
【分析】
【详解】
当P在b端时R2=0Ω，此时电压示数和电流示数最大，且均为R1的数据，所以R1的阻值为：
R1=
=10Ω．当滑动变阻器的滑片移到a端时，R2两端电压U2=U总-U1=5V-1V=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。
5．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
6．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0.1Ω，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
电路中通过线圈的电流为产生的热量为
Q=I2Rt=（0.5A）2×0.1Ω×2×60s=3J
7．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。
8．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。
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0.2Ω）、阻值为30Ω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）10Ω；
（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
（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
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
答：
（1）小灯泡L正常发光时的电阻是10Ω；
（2）电压表的示数为6.5V；
（3）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1mm2提升到1.5mm2。
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1mm2提升到1.5mm2，从而减小导线的电阻，根据焦耳定律
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
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A。
12．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。
13．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，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾。
故选D。
14．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。
15．将阻值为40Ω的电阻丝接在电源两端，通电10min，电流产生的热量是1.5×103J；若将阻值为10Ω的电阻丝接入同一电源的两端，通电20min，电流产生的热量是（ ）
A．1.2×104JB．3.75×102J
C．7.5×102JD．6.0×103J
【答案】A
【解析】
【详解】
将阻值10Ω的电阻丝接入同一电源两端，电源电压一定，设为U，
由
可得：
40Ω电阻丝产生的热量
，
10Ω电阻丝产生的热量
，
则
，
即
，故A正确为答案．
16．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。
下列说法正确的是（ ）
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5Ω时，通电1min电阻R1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；
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
=
解得R2=10Ω，由电流表量程“0∼0.6A”，电路中最大电流为0.6A，由滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”，电路中最大电流为0.5A，综合以上因素，电路中最大电流为0.5A，则I最大=
，即
0.5A=
解得R2=2Ω，故变阻器R2接入电路的阻值范围是2∼10Ω，故C正确；
D．当变阻器R2接入电路中的阻值是5Ω时，电路中的电流
I′=
=
=0.4A
通电1min电阻R1产生的热量
Q=（I′）2R1t=（0.4A）2×5Ω×1×60s=48J
故D错误。
故选C。
17．两个定值电阻
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
，经过相同的时间，
产生的热量之比为（ ）
A．
B．
C．
D．
【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。
18．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
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
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．电动机和电热丝两端的电压相同，但电流不同，根据
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。
19．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（）
A．10minB．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的电压下烧开一壶水消耗的电能相等，根据
得出等式，据此求出在0.8U的电压下烧开一壶水需要的时间。
【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
可得
所用的时间
故选B。
20．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。
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