2020-2021中考物理培优易错试卷之焦耳定律的应用问题及详细答案.docx

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1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 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1mm 2 提升到 1.5mm 2。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1mm 2 提升到1.5mm 2，从而减小导线的电阻，根据焦耳定律Q I 2 Rt 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。2 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

2、10A，若此线圈的电阻为 2，则这台电动机1min 内产生的热量是_J，这台电动机的效率是_4【答案】 1.2 10 90.9%【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：224Q=I Rt=（ 10A） 2 60s=1.2 J； 10P 总 =UI=220V10A=220

3、0W，线圈消耗的功率：P 圈 =I2R=（10A） 2 2 =200W，输出功率：P 出 =P 总 -P 圈 =2200W-200W=2000W ，这台电动机的效率： = P出/ P 总=2000W/ 2200W=90.9%3 有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电阻0.5 。这台电动机正常工作 1min ，消耗的电能为 _J。产生的热量为 _J，输出的机械能为 _J。【答案】 180 30 150【解析】【分析】根据 W =UIt ，求出消耗的电能；根据QI 2 Rt 求出在 1min 内电流产生的热量；消耗的电能减去产生的热量即为电动机获得的机械能。【详解】1 这台电动机正

4、常工作，电动机1min 消耗的电能WUIt3V1A60s180J2 产生的电热22QI Rt （1A）0.560s30J3 输出的机械能W机械WQ180J30J150J【点睛】本题考查了电动机产生热量、电功、输出机械能的计算，关键是知道只有在纯电阻电路中电能才完全转化成内能。4 小明将线圈电阻为4.84 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】 0.051.8104【解析】【分析】【详解】1 电动机在这段时间

5、内消耗的电能为WnkWh=100kWh0.05kWhn020002 根据公式 W UIt 可以求出电动机线圈的电流为W0.053.6106 J100I220V360sAUt22电动机线圈产生热量为QI 2Rt (100 A) 2 4.84 180s=18000J=1.8 104 J 225 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】 1rP2U【解析】【分析】【

6、详解】由 PUI 得：通过输电线的电流PIU输电线的总电阻Rr ，则输电线上消耗的功率P损耗I 2 R ( P ) 2 rP2 rUU 2则用户实际得到的电功率P实PP损耗P2 rP2U则输电线输送电能的效率为P2 rP实P2PrU1PPU2rP所以输电线输送电能的效率为12 。U6 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： 1 1：4【解析】【详解】12 从图甲可以看

7、到，开关S 闭合时，电压表 V 测的是电源电压，示数较大，电压表V12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1V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R 两端的电压为1U 1 U - U 212.5V - 2.5V 10V电阻 R1 大小是U 110VR1II电阻 R2 大小是R2U 22.5VII那么10V2.5V4：1R1： R2：II3 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12R 、 R

8、 所产生的热量之比是Q1：Q2U 2U 211R2：R11：4R1t： tR1：R2R27 如图所示，灯泡L 上标有 “6 V6 W”字样 (不计灯丝电阻的变化)。电源电压6 V 且保持不变。定值电阻R40。只闭合开关S1 和 S3，电阻 R 在 100 s 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】 90 0.78【解析】【详解】1 只闭合开关 S1 和 S3 ，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U RU 6V那么电阻 R 在 100 s 产生的热量是226VQU R t100s 90JR40U22 电路在工作状态下整个电路消耗的功率最

9、小，根据P可知，要求总电阻最大；灯R泡 L 的电阻是U L226VRL6PL6W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U 2U 226VPR RL0.78WR总40 68 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5B当通过电阻B 的电流为0A 时，电阻B 的阻值为0C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PA : PB 1: 2D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 QA

10、: QB 2 :1【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U3V5R0.6 AI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

11、PA:PB =U A :U B=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=I A :I B=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 0.2 ）、阻值为30 的定值电阻 R0、滑动变阻器 R、恒定电源（电压

12、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) 10 ； (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R额U 额 = 2.5V10I 额0.25A(2)由图像可知电压表与灯L 串联后与定值电阻R 并联，小灯泡L 正好正常发光，则电压表0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

13、为0.55A-0.25A=0.3A则两支路的路端电压为U 0 =I 0 R00.3A30 = 9V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QI 2 RA t0.55A 20.2 60s=3.63J答： (1)小灯泡 L 正常发光时的电阻是10；(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 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

14、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。11 如下图所示，当滑动变阻器的滑片 9min ；当滑片 P 滑至 b 端时，定值电阻的中点时，若定值电阻 R 再产生热量 abP 滑至 a 端时，定值电阻R 产生热量 Q 用时是R 产生相同热量Q 的用时是36min ，当滑片P 滑至Q 的用时是（）A20.5minB 20.05minC 20.25minD 22.25min【答案】 C【解析】【详解】当滑动

15、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 PWQ 所用时间为t 得，产生热量t1WQQRPU 2U 21R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URUR R滑产生热量等于消耗电能，则可由PW得，产生热量Q 所用时间为tt2WQQQ(R R滑 )2P2U 2RU2RU 2RR R滑2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URUR1 R滑2产生热量等于消耗电能，则可由 PWQ 所用时间为t 得，产生热量

16、WQQQ(R1R滑 )2t32P3U 2RU 2RU22RR 1 R滑2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 如图所示是研究焦耳定律实验装置中的部分电路两瓶中的电阻丝是串联的，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值比较通电后两根电阻丝两端的电压U 甲、 U 乙 以及它们在相同时间内产生的热量Q 甲 、 Q 乙 ，以下关系式中正确的是()A U 甲 = U 乙 ， Q 甲 = Q 乙BU 甲 Q 乙C U 甲 U乙，Q 甲 U 乙，Q 甲 Q【答案】 C【解析】【详解】由于两电阻丝串联，流过它们的电流I 相等，通电时间 t 相等，由

17、题意知：R甲R乙 ，由U=IR 知： U 甲U 乙 ；由焦耳定律Q=I2Rt 知： Q甲 Q乙 ；故选 C。13 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WD 符合题意。t 可知，甲的功率小，故P

18、故选 D。14 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R1 、 R2 。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

19、小来反映电流产生热量的多少，故D 正确。15 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QI 2 Rt ，R电熨斗 R导线 ，所以产生的热量：Q电熨斗 Q导线 ，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。16 两个定值电阻R1、 R2 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

20、图乙所示。闭合开关S ，经过相同的时间，R1、 R2 产生的热量之比为（）A 1: 3B 3:1C 1:9D9 :1【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 如图所示，在四个相同水槽中盛有

21、质量相等和温度相同的纯水，现将阻值为R1、 R2 的电阻丝（ R1 行 新 正文石墨 也能 成 体？会 生什么 覆性影响？ 布者：甄可信 ： 2019/5/20 13： 14 量： 1314 点 数： 9527石墨 又称 墨， 由一 碳原子 成，石墨 是目前世界上最薄最 硬的 米材料，它的熔点超 3000 ，它具有 良的 性，而且由于它特殊的 子 构， 阻会随着光照程度改 ，在功能上比硅覆盖面更广更 秀，有可能代替硅成 新的半 体材料，近些年来科学家一直致力于挖掘石墨 更多 藏的性 ，近日英国曼斯特大学的科学家 在 NATURE上撰文，描述了他 用两 硝酸硼和两 石墨 装成一个“巨无霸 堡”，

22、 是科学家 首次将一般 半 体的石墨 成 体A石墨 将来可以 替硅制作光敏 阻B石墨 所制作的半 体 性好， 阻可以 零C 如果用硝酸硼和石墨 装而成的 体材料制作，能 生更多的 量D因 石墨 有 良的 性，所以石墨 适合用来制成保温隔 材料【答案】 A【解析】【 解】A 由文章内容可得，石墨 阻会随着光照 度改 ，因此可以 替硅制作光敏 阻，故 A 正确；B半 体材料是指其 性能会随外界条件改 而改 ， 阻并不可以 零，故B 选项 ；QI2C用 材料制作 阻 ，通 流极小，根据公式Rt可知，无法 生很大的 量；故 C ；D石墨 有良好的 性，因此 量容易散失，不适合用来制作保温隔 材料，故D 选 。20 下列用 器中，主要是利用 流 效 来工作的是A 扇B 机C 【答案】 CD LED灯【解析】【 解】A 扇工作是 能主要 化 机械能，利用通 体在磁 中受到力的作用，故符合 意；A 不B电视机工作是电能主要转化为光能，故B 不符合题意；C电饭锅工作是电能主要转化为内能，主要是利用电流热效应来工作，故C 符合题意；D LED灯工作是电能主要转化为光能，故D 不符合题意。