中考物理压轴题之焦耳定律的应用问题中考题型整理突破提升及详细答案.docx
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中考物理压轴题之焦耳定律的应用问题中考题型整理突破提升及详细答案
一、初中物理焦耳定律的应用问题
1．一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。
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。
4．两个发热电阻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：
．
5．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。
6．将阻值为R甲=40
和R乙=10
的两个电阻串联后接在电源上，相同时间内，两电阻中产生热量较多的是 _____。
若将两电阻并联后接在4V的电源上，1min内两电阻产生的总热量为_____J。
【答案】R甲120
【解析】
【分析】
【详解】
[1]已知R甲＞R乙，根据焦耳定律Q=
，两个电阻串联后，通过的电流相等，相同时间内，电阻R甲产生热量较多。
[2]两电阻并联，由Q=
I=
得，
=
=
=24J，
=
=
=96J
共产生的热量
Q=
+
=24J+96J=120J
7．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。
8．一个“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。
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．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。
11．如下图所示，当滑动变阻器的滑片P滑至a端时，定值电阻R产生热量Q用时是9min；当滑片P滑至b端时，定值电阻R产生相同热量Q的用时是36min，当滑片P滑至ab的中点时，若定值电阻R再产生热量Q的用时是（）
A．20.5minB．20.05minC．20.25minD．22.25min
【答案】C
【解析】
【详解】
当滑动变阻器的滑片P滑至a端时，电路为R的简单电路，产生热量等于消耗电能，则可由
得，产生热量Q所用时间为
当滑片P滑至b端时，电路为R与整个滑动变阻器串联电路，根据串联分压定律可求R两端电压为
产生热量等于消耗电能，则可由
得，产生热量Q所用时间为
当滑片P滑至ab的中点时，电路为R与变阻器串联电路，此时滑动变阻器接入阻值为总阻值的一半，根据串联分压定律可求R两端电压为
产生热量等于消耗电能，则可由
得，产生热量Q所用时间为
由于第一次用时9min，第二次用时36min，带入式子求解可得，t3=20.25min，故选C。
12．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。
13．下列表述不正确的是（ ）
A．
两灯串联在220V的电路中，甲灯较亮
B．
细绳悬挂的两轻质带电小球保持静止，则两球一定带同种电荷
C．
验证焦耳定律实验中，装置通电一分钟后，右管中的液面较高
D．
每消耗
的电能，电能表上的转盘转过3000转
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知
，甲乙两灯额定电压相同，由
得
甲乙两灯串联在电路中，所以电流相等，由
得
灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，所以乙灯较亮，故A错误，A符合题意；
B．细绳悬挂的两轻质带电小球保持静止，两球相互排斥，则两球一定带同种电荷，故B正确，B不符合题意；
C．装置通电一分钟后，由焦耳定律可知，右侧电阻较大，产生的热量较多，所以右管中的液面较高，故C正确，C不符合题意；
D．由表上的信息可知，每消耗
的电能，电能表上的转盘转过3000转，故D正确，D不符合题意。
故选A。
14．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．
15．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。
16．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。
17．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？
发布者：
甄可信时间：
2019/5/2013：
14阅读量：
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9527
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。
18．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。
19．如图，电源电压不变，
、
是两个相同的电阻，当闭合开关
，断开
、
，通电10min，电路产生的热量为Q；同时闭合
、
，断开
，若要产生相同的热量Q，则通电时间为（ ）
A．2.5minB．10minC．20minD．40min
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由题可知，R1、R2是两个相同的电阻，设
R1=R2=R
由图可知，当闭合开关S1，断开S2、S3时，两电阻串联，总电阻为2R，电源电压不变，由焦耳定律可得，通电10min电路产生热量
Q=
×10×60s
闭合S2、S3，断开S1时两电阻并联，总电阻为
，产生相同热量，则
Q=
×t=
×t
×10×60s=
×t
t=150s=2.5min
故选A。
20．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。
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