中考物理培优专题复习焦耳定律的应用问题练习题及详细答案.docx

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中考物理培优专题复习焦耳定律的应用问题练习题及详细答案

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．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。

3．小明将线圈电阻为4.84Ω的电动机接人220V的家庭电路中，关闭其它用电器，只让电动机工作时，观察到他家标有2000imp/（kW.h）的电能表3min内闪烁了100次，则电动机在这段时间内消耗的电能为________kW.h，电动机线圈产生________J的热量。

【答案】0.05

【解析】

【分析】

【详解】

[1]电动机在这段时间内消耗的电能为

[2]根据公式

可以求出电动机线圈的电流为

电动机线圈产生热量为

4．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

。

5．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___________Ω，正常工作吹热风5min电热丝产生的热量是___________J。

【答案】552.64×105

【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：

；

并联电路中各支路两端的电压相等，由

可得电热丝的电阻：

；

[2]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：

。

6．有甲乙两台电暖器，甲的额定功率为1200W，乙的额定功率为800W，下列说法正确的是

A．甲实际消耗的的电能可能比乙少B．电流通过甲做的功一定比乙多

C．正常工作时，甲消耗电能比乙快D．电流通过甲和乙做功一样快

【答案】AC

【解析】

【详解】

AB．甲的功率大于乙的功率，只能说甲做功快，不能说电流通过甲做功多；当甲的工作时间远小于乙的工作时间时，甲消耗的电能可能比乙少，电流通过甲做的功可能比乙少，故A正确，B错误；

CD、甲的功率大于乙的功率，说明电流通过甲做功快，在相同的时间内，甲消耗电能多，故C正确，D错误。

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．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。

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．如图所示，物理课上李老师给电炉通电后，电炉丝热得发红，而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手。

这是因为

A．电炉丝的电阻比导线的电阻小

B．电流通过导线时没有产生热效应

C．导线中的电流比电炉丝中的电流小

D．导线消耗的电功率比电炉丝消耗的电功率小

【答案】D

【解析】

【详解】

根据焦耳定律

可以知道，当通电时间一样时，电阻大的，电功率大，其产生的热量多，由于电炉丝的电阻远大于与之相连导线的电阻，所以当电炉丝热得发红，而与之连接的导线却没有发热，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．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．如图所示是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：

电动机的线圈电阻为1Ω，保护电阻R为4Ω，当闭合开关S后，两电压表的示数分别为6V和2V，则（）

A．电路中的电流为4A，电源电压为6V

B．电动机的功率为16W，它两端的电压为4V

C．1min在电阻R上产生的热量是60J，电动机线圈产生的热量是120J

D．电动机工作时将电能转化为机械能，若将儿阻R换成滑动变阻器，可调节电动机的转速

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

由电路图中可知，电动机与保护电阻串联，电压表V1测量电源电压；电压表V2测量保护电阻R两端的电压

A.由题意可知，闭合开关后，电阻R两端的电压为2V，则通过电阻R的电流

因为串联电路电流处处相等，电路中的电流为0.5A，故A不符合题意；

B．电压表V1测量电源电压，则结合题中数据可知，电源电压为6V，因为串联电路总电压电压各用电器电压之和，所以电动机的电压为

UM=U-UR=6V-2V=4V

电动机的功率为

PM=UMI=4V×0.5A=2W

故B不符合题意；

C．1分钟在电阻R上产生的热量

Q=I2Rt=（0.5A）2×4Ω×60s=60J

1分钟电动机线圈产生的热量是

故C不符合题意；

D．电动机工作时把电能转化成机械能，将电阻R换成滑动变阻器，可以调节电路中电流的大小，从而起到调节电动机转速的作用，故D符合题意。

故选D。

16．两个定值电阻

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。

17．如右图所示，两透明容器中密封着等质量的空气，通电t秒后（两容器都不向外放热），下列说法正确的是（）

A．两容器中电阻产生的热量相同

B．右边容器中空气的温度是左边容器中空气温度的两倍

C．右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍

D．右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的四倍

【答案】C

【解析】

【分析】

根据焦耳定律

判断两容器中电阻产生热量的多少，产生的热量越多，空气吸收热量越多，U形管中液柱越高；电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。

【详解】

A．由图示可知，两个电阻丝是串联的，电流相同，电阻不同，所以相等的时间内产生的热量是不相同的，故A错；

BCD．右边容器中的电阻是左边容器电阻的二倍，所以右边容器中产生的热量是左边容器产生热的二倍，由于两个器中空气的质量相同，故可得右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍，故C正确、BD错误。

应选C。

18．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。

19．根据以下新闻信息，下列选项正确的是

材料和测试>行业动态>新闻正文

石墨烯也能变成绝缘体？

会产生什么样颠覆性影响？

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2019/5/2013：

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石墨烯又称单层墨，仅由一层碳原子组成，石墨烯是目前世界上最薄最坚硬的纳米材料，它的熔点超过3000℃，它具有优良的导热性，而且由于它特殊的电子结构，电阻会随着光照程度改变，在功能上比硅覆盖面更广更优秀，有可能代替硅成为新的半导体材料，近些年来科学家一直致力于挖掘石墨烯更多隐藏的性质，近日英国曼斯特大学的科学家们在《NATURE》上撰文，描述了他们用两块硝酸硼和两块石墨烯组装成一个“巨无霸汉堡”，这是科学家们首次将一般为半导体的石墨烯变成绝缘体……

A．石墨烯将来可以顶替硅制作光敏电阻

B．石墨烯所制作的半导体导电性好，电阻可以为零

C．电热丝如果用硝酸硼和石墨烯组装而成的绝缘体材料制作，能产生更多的热量

D．因为石墨烯有优良的导热性，所以石墨烯适合用来制成保温隔热材料

【答案】A

【解析】

【详解】

A．由文章内容可得，石墨烯电阻会随着光照强度改变，因此可以顶替硅制作光敏电阻，故A选项正确；

B．半导体材料是指其导电性能会随外界条件改变而改变，电阻并不可以为零，故B选项错误；

C．用绝缘材料制作电阻丝，通过电流极小，根据公式

可知，无法产生很大的热量；故C选项错误；

D．石墨烯有良好的导热性，因此热量容易散失，不适合用来制作保温隔热材料，故D选项错误。

20．如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器R'的滑片P在a点时，电流表示数为0.5A，将滑片P从a点移动到最右端的过程中，通过滑动变阻器的电流随电阻变化图像如图乙所示，则下列选项正确的是（　　）

A．电源电压为5V

B．R的阻值为15Ω

C．10s内定值电阻R产生的电热为9J

D．若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，则一定是R'断路

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A．由图乙可知，当滑片P在a点时，R'=10Ω，电流I1=0.3A，此时滑动变阻器的电压

滑动变阻器与定值电阻并联，所以滑动变阻器的电压等于电源电压

故A错误；

B．滑动变阻器R'的滑片P在a点时，电流表示数为0.5A，此时定值电阻的电流

定值电阻的电阻R

故B正确；

C．10s内定值电阻R产生的电热为

故C错误；

D．若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，有可能是R'断路，也有可能是滑动变阻器R'两个下接线柱接在电路中，故D错误。

故选B。