中考物理焦耳定律的应用问题经典压轴题及详细答案.docx

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中考物理焦耳定律的应用问题经典压轴题及详细答案

一、初中物理焦耳定律的应用问题

1．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。

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．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．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

。

6．两定值电阻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，RA和RB产生的热量之比是________．

【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

，电阻

，

，

两电阻串联时，电路总电阻

R=RA+RB=5Ω+10Ω=15Ω，

电路总功率

；

A、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

．

7．电烙铁和电风扇上都标有“220V60W”的字样，使它们分别在额定电压下工作相同的时间。

以下判断中正确的是

A．它们在工作时通过的电流一定相等

B．它们在工作过程中消耗的电能一定相等

C．它们在工作过程中产生的电热一定相等

D．它们在工作过程中的电功率一定相等

【答案】ABD

【解析】

【详解】

A．根据

得它们在额定电压下工作时通过的电流相等，故A正确；

B．根据

得它们在在额定电压下工作相同的时间消耗的电能相等，故B正确；

C．电烙铁工作时主要把电能转化为内能，电风扇工作时主要把电能转化为风能，所以它们在工作过程中产生的电热不相等，故C错误；

D．它们在额定电压下工作的电功率都等于60W，故D正确。

8．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5Ω

B．当通过电阻B的电流为0A时，电阻B的阻值为0Ω

C．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

D．当电阻A、B并联在电压为3V的电源两端时，5min它们产生的电热之比

【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

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，各电阻的电功率之比为

PA:

PB=UA:

UB=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=IA:

IB=0.6A:

0.3A=2:

1

故D符合题意。

故选ACD。

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．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。

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。

14．一个电炉的电阻是200Ω，通电10s产生8×103J的热量，那么通过这只电炉的电流是（　　）

A．2AB．4AC．20AD．40A

【答案】A

【解析】

【详解】

根据焦耳定律的公式

可知，通过这只电炉的电流是

故选A。

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．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．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．

18．一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。

19．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5V

B．电路允许的最大功率为1W

C．小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为26.25J

D．再串联一个3Ω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

R1阻值表达式为

①

当电流为0.25A时，R1两端电压为

R1阻值表达式为

②

联立①②解得

R1=5Ω

U=4.5V

A．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

故B错误；

C．小灯泡正常发光时，电流为0.25A，定值电阻R1在1min内产生的热量为

故C错误；

D．当滑动变阻器阻值为0时，再串联一个3Ω的电阻后，当小灯泡正常发光时，电流为0.25A，两定值电阻分得电压为

则灯泡两端电压为

为灯泡正常发光时的电压。

故D正确。

故选D。

20．如图甲所示电路，电源电压保持不变，电流表量程为0~0.6A。

图乙中A、B分别是小灯泡和电阻R1两端的电压随电流变化关系图象。

只闭合开关S、S1，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10Ω时，小灯泡两端的电压恰好为2V。

则（　　）

A．电源电压为10V

B．小灯泡L的额定功率6W

C．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R1产生的热量为64J

D．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

已知闭合S、S3，调节滑片P，当滑动变阻器接入电路中的电阻为10Ω时，小灯泡两端的电压恰好为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

故A不符合题意；

B．当闭合开关S、S1，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0Ω，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

故B符合题意；

C．只闭合开关S、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，由欧姆定律可求滑动变阻器最大阻值为

则当闭合开关S、S2，滑动变阻器的滑片移至a端时，电路为R1与R2串联电路，由串联分压可求R1两端电压为

由于R1为纯电阻，则1.5min电流通过R1产生的热量为

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S、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1.2W，则此时电路电流为

则此时电路总电阻为

则小灯泡此时电阻应为

RL实=Rmax-R1-R2max=120Ω-40Ω-50Ω=30Ω

此时小灯泡分得电压应为

UL实=IminRL实=0.1A×30Ω=3V

但由乙图可知，当小灯泡电流为0.1A时，小灯泡两端电压不足2V，前后冲突，故D不符合题意。

故选BC。