中考物理培优专题复习焦耳定律的应用问题练习题及答案解析.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答案解析
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．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．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
4．两定值电阻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
．
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．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。
7．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。
8．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。
9．两个发热电阻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：
．
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。
16．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。
17．如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值。
比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是（ ）
A．U甲＞U乙，Q甲＞Q乙B．U甲＜U乙，Q甲＜Q乙
C．U甲＜U乙，Q甲＞Q乙D．U甲＝U乙，Q甲＝Q乙
【答案】A
【解析】
【详解】
从图中可以看到，这两个灯泡是串联的，流过的电流大小相等，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值，根据
可知，
；根据
可知，时间相同，流过的电流大小相同，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值，那么
。
故选A。
18．两个定值电阻
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。
19．两根导线的电阻之比是3:
4，通过的电流之比是4:
3，在相同时间内两根导线中产生的热量之比为（）
A．1:
1B．4:
3
C．3:
4D．16:
9
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知
，
，
由Q＝I2Rt可得，在相同时间内产生的热量之比
故选B。
20．如图是科技小组为养鸡场设计的调控光照和室温设备的电路图。
此设备的作用是，夜晚对鸡舍内加温，同时增大光照量，白天只进行适当保温，不进行灯光照射，可增大鸡的产蛋量。
电路图中R1、R2，是电热丝，L为照明灯泡（L的电阻不随温度变化），
。
S1、S2，同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求。
开关S闭合时，下列说法错误（ ）
A．S1、S2同时断开时，设备运行处于白天用电状态
B．S1、S2同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态
C．S1、S2同时断开时，在相同时间内和产生的热量之比为2∶1
D．S1、S2同时闭合时，若电流表示数为6A，则的实际功率为880W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
S闭合，S1、S2同时断开时，R1、R2组成串联电路，灯泡L断路不发光，且电路中的电阻最大，由公式
可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天在相同时间内R1、R2产生的热量之比
开关S、S1、S2同时处于闭合状态，R2被短路，R1和灯泡L组成并联电路，灯泡L发光，且电路中的电阻最小，由公式
可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以是晚上，因为
，所以
所以
因为R1=6A
所以
I1=4A
I2=2A
因为
所以
故选C。
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