物理物理焦耳定律的应用问题的专项培优练习题含答案及答案.docx
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物理物理焦耳定律的应用问题的专项培优练习题含答案及答案
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。
2．两个发热电阻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：
．
3．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】
【解析】
【分析】
【详解】
由
得：
通过输电线的电流
输电线的总电阻
，则输电线上消耗的功率
则用户实际得到的电功率
则输电线输送电能的效率为
所以输电线输送电能的效率为
。
4．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
5．如图所示当甲电路中的开关S闭合时，两个电压表所选量程不同，测量时的指针位置均为如图乙所示，则电阻R1两端的电压为______V，R1∶R2=______，当电阻R1、R2并联在电路中时，在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比Q1∶Q2=_______。
【答案】104：
11：
4
【解析】
【详解】
[1][2]从图甲可以看到，开关S闭合时，电压表V1测的是电源电压，示数较大，电压表V2测的是R2两端的电压，示数较小，因为测量时的指针位置均为如图乙所示，那么电压表V1的量程应该是0到15V，它的读数是12.5V，电压表V2的量程应该是0到3V，它的读数是2.5V，根据串联电路电压规律可知，电阻R1两端的电压为
电阻R1大小是
电阻R2大小是
那么
[3]当电阻R1、R2并联在电路中时，R1、R2两端的电压是相同的，在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比是
6．如图所示，灯泡L上标有“6V6W”字样（不计灯丝电阻的变化）。
电源电压6V且保持不变。
定值电阻
。
只闭合开关S1和S3，电阻R在100s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
和
，定值电阻R和灯泡L并联接在电路中，定值电阻R两端的电压
那么电阻R在100s产生的热量是
[2]电路在工作状态下整个电路消耗的功率最小，根据
可知，要求总电阻最大；灯泡L的电阻是
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
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。
9．一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%．
10．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。
11．两盏电灯并联接在同一电源上．甲灯的电阻为500Ω,乙灯的电阻为1200Ω.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=
可知，甲灯消耗的电能多，故A正确、BCD错误，故选A。
12．a和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：
2
B．将a和b串联接入电路中，a,b消耗的功率之比是2：
1
C．将a和b并联接人电路中，通过a、b的电流之比是1：
2
D．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
故B错误；
C．由图可知若将a和b并联接人电路中，通过a、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
故D错误。
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．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。
15．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。
16．如图甲图是小灯泡L和电阻R2的I-U图象。
将小灯泡L、电阻R1和R2接入乙图所示电路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S1时，电流表示数为0.8A；只闭合开关S3时，小灯泡L的实际功率为1.2W。
下列说法正确的是（）
A．只闭合开关S3时，小灯泡的电阻为5Ω
B．只闭合开关S1时，电路总功率为9.6W
C．R1的电阻为5Ω
D．所有开关都闭合，在15s内电路中产生的总热量为3200J
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由图知，电阻
为定值电阻，其阻值为
只闭合开关S1时，电阻
与灯L串联，电流表测的是整个电路的电流，由甲图知，当
时，灯两端的电压为
，由此可得电源电压
①
当只闭合开关S3时，电阻
与灯L串联，灯消耗的实际功率为1.2W，图甲知，当
时，
，灯消耗的功率为
两端的电压为
根据串联电路电压的特点，可知电源电压为
A．当只闭合开关S3时，根据欧姆定律可得
，可得此时灯L的电阻为
故A错误；
B．只闭合开关S1时，电路中消耗的总功率为
故B错误；
C．将U值代入①得
解得
D．所有开关都闭合时，R1和R2并联，灯被短路，在15s内电路中产生的总热量为
故D错误。
故选C。
17．2019年3月，中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，取得了国际超导科研领域的重大突破。
利用石墨烯超导的零电阻特性进行远距离输电，将实现电能零耗损。
其节能依据的原理是（ ）
A．牛顿第一定律B．帕斯卡定律C．欧姆定律D．焦耳定律
【答案】D
【解析】
【分析】
利用超导进行远距离输电，因为超导体的电阻为零，根据焦耳定律公式可知，没有热量产生，即没有内能的损耗。
【详解】
A．牛顿第一定律是指一切物体在不受力的情况下，将保持静止状态或匀速直线运动状态，与题无关，故A不符合题意；
B．帕斯卡定律是指加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递，与题无关，故B错误；
C．欧姆定律是指一段导体通过的电流跟加在导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，与题无关，故C错误；
D．焦耳定律是指一段导体产生的热量跟导体通过的电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟导体的通电时间成正比；所以当电阻为零时，导体没有热量产生，即电能零损坏，故D正确。
故选D。
18．一只电热水壶有两根电阻丝
、
，其阻值
，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
所用时间最短
B．只接入
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】
将一壶水加热至沸腾时，产生的热量相同，根据热量的公式
可知，电源电压不变，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。
19．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．
20．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是
A．电冰箱B．电饭锅C．电视机D．电风扇
【答案】B
【解析】
【详解】
A．电冰箱的压缩机把电能转化为机械能，灯泡将电能转化为光能，故A不符合题意；
B．电饭锅把电能转化为内能，是利用电流热效应来工作的，故B符合题意；
C．电视机主要是把电能转化为光能和声能，没有利用电流热效应，故C不符合题意；
D．电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用电流热效应来工作，故D不符合题意。
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