《2020-2021中考物理焦耳定律的应用问题综合练习题附详细答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020-2021中考物理焦耳定律的应用问题综合练习题附详细答案.docx（25页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 一个“220V 300 W 的电热杯，一个“220 V 300W”的煮蛋器，一台“220V 300 W 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。2 如图，电源电压保持不变，R1=10 ，开关 S 闭合， S0 拔至 b 时电压表的示数是拔至a时的三分之一，则 R2=_；若电源电压为3 V，当开关01在 10 min内产
2、S拔至 b 时， R生的热量是 _J。【答案】 20 60【解析】【分析】【详解】1 闭合开关 S，开关 S0 拨至 b 时，两电阻串联，电压表测R1 两端的电压；闭合开关S，开关 S0 拨至 a 时，两电阻串联，电压表测电源的电压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，且开关 S0 拨至 b 时电压表示数是拨至a 时的三分之一，所以，两电阻两端的电压之比U1 U 3 1U 2UU 32因串联电路中各处的电流相等，所以，由I U 可得，两电阻的阻值之比RU1R1 I U1 1RU 2U222I则 R2 的阻值R 2R 2 10 20212 若电源电压为 3V，当开关 S0 拨至 b 时，因串联电
3、路中总电阻等于各分电阻之和，所以IU3V电路中的电流 0.1AR1R21020R1 在 10min 内产生的热量Q1 I2R1t (0.1A)2 10 600s60J3 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_【答案】 41.21090.9%【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
4、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：Q=I2Rt=（ 10A） 2 2 60s=1.24J； 10（2）电动机的电功率：P 总 =UI=220V10A=2200W，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%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/(
5、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 电动机在这段时间内消耗的电能为W n kW h= 100 kW h 0.05kW hn020002 根据公式 WUIt 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 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
6、为6。将 L1、 L2 串联接在某一电路中，两灯列计算结果正确的是（）L1 、L2 均能正常发光（忽略温度对电阻的影响），下A该电路两端的总电压为9VB灯 L2 的额定功率为3WC相同时间内，灯12消耗的电能之比12=11L 、 LW WD相同时间内，灯L1、 L2 产生的热量之比Q1Q2=21【答案】 AD【解析】【详解】A 接入电路后正常发光，则电路中电流P13W，I0.5AU 16V则 L 2 两端电压U 2IR20.5A63V ，则总电压U 总 U 1 U 26V 3V 9V ，A 正确；B根据题意可知，L 2 的功率为P2I 2 R20.5A261.5W ，B 错误；C根据 W Pt
7、 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 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: PB1: 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: QB2 :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
8、欧姆定律解题。【详解】A 由图象可知，电阻 A 、 B 的的电压为 3V 时，通过它的电流为I-U 图象是倾斜的直线，则两个都是定值电阻，当0.6A ，那么 A 的电阻A 两端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
9、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 。7 如图甲所示电路，电源电压保持不变，电流表量程为00.6A。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1S、 S，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10时，小灯泡两端的电压恰好为 2V。则
10、（）R1 阻值为A电源电压为10VB小灯泡L 的额定功率6WC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64JD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 = U14V=40I10.1A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10时，小灯泡两端的电压恰好为 2V，此时电路为小灯泡与
11、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U U L U 1 U 2 =2V+0.2A40 +0.2A10 =12V故 A 不符合题意；B当闭合开关 S、 S ，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1阻器接入阻值为0，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P额 U 额 I 额12V 0.5A=6W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
12、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U 2max10VR2maxI 2=500.2A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U1R14048R1 R2U12V= V40509由于 R1为纯电阻，则1.5min电流通过1R 产生的热量为2U 1248 VW1t91.560s=64JR140故 C 符合题意；U2D由于电源电压不变，则由P可知，当电路阻值最大时，电路总功率最小，则闭R合开关 S、 S3，滑片滑到最大阻值处时电路电阻最大，功率
13、最小，若最小功率为1.2W ，则此时电路电流为I minPmin1.2W =0.1AU12V则此时电路总电阻为RmaxU12VI min=1200.1A则小灯泡此时电阻应为RL 实 =Rmax-R1-R2max=120 -40-50 =30 此时小灯泡分得电压应为U=IR=0.1A 30 =3VL 实minL 实但由乙图可知，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。8 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 、
14、 R2，是电热丝，L 为照明灯泡（ L 的电阻不随温度变化），2R1 R2R1。 S 、 S ，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12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BS1、 S2 同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态CS1、 S2 同时断开时，在相同时间内和产生的热量之比为2 1DS1、 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 PU2可知，此时电路中的电功率最小
15、，为保温状态，所以是白天在相同时R间内 R1、 R2 产生的热量之比QQ2I 2Rt I 2R2t R1R2 12开关 S、 S12同时处于闭合状态，21L 发光，且、 SR被短路， R 和灯泡 L 组成并联电路，灯泡U2电路中的电阻最小，由公式P可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以RU是晚上，因为I，所以RR R121L所以I IR R211LL1因为 R1= 6A所以I1=4AI2=2A因为U LU 1U220V所以P1UI 1220V4A880W故选 C。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
16、 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
17、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 如图所示，物理课上李老师给电炉通电后，电炉丝热得发红
18、，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QI 2 RtPt 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，电源电压不变，R1 、 R2 是两个相同的电阻，当闭合开关S1 ，断开 S2 、S3 ，通电 10min ，电路产生的热量为Q；同时闭合 S2 、 S3 ，断开 S1 ，若要产生相同的热
19、量Q，则通电时间为（）A2.5minB 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U2Q= 10 60s2 R闭合 S231时两电阻并联，总电阻为R ，产生相同热量，则、S，断开 S2U 22U 2tQ= R t=R2U22U2 10 60s=t2RRt=150s=2.5min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
20、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
21、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 一个电炉的电阻是3200，通电 10s 产生 810J 的热量，那么通过这只电炉的电流是（）A2AB 4AC 20AD 40A【答案】 A【解析】【详解】根据焦耳定律的公式QI 2 Rt 可知，通过这只电炉的电流是Q8 103JI2ARt200 10s故选 A。14 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
22、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5 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【答案】 BU 形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少【解析】【分析】【详解】A装置中一个5的电阻与两个5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5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
23、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=I2 Rt 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5，右侧的电阻为2.5 ，则电路的总电阻为R 总 =5+2.5 =7.5 R3 发生断路后，电路中只有R1 和R2 串联，则总电阻为R总=5+5=10R3 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
24、面高度差变小，故 B 正确；C将右边并联的两根5的电阻丝都放入到容器内，右侧的电阻为2.5 ，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。15 电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示，断开S 后，充电插口可以外接充电器对电池进行充电，电动自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为 48V，此时通过电动机线圈的电流为5A，电动机线圈的电阻是 0.5 ，下列
25、说法正确的是（）A对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源B电动自行车的电动机把电能全部转化为机械能C电动机正常工作1min ，电流通过线圈所产生的热量为14400JD电动机正常工作1min ，消耗的电能为14400J【答案】 D【解析】【分析】【详解】A对蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来，则蓄电池相当于用电器，故A 错误；B由于电动机会发热，则电动自行车的电动机把电能转化为机械能和内能，故B 错误；C电动机正常工作1min ，电流通过线圈所产生的热量为Q=I2Rt=(5A)2 0.5 60s=750J故 C 错误；D电动机正常工作1min ，消耗的电能为W=UIt=48V 5A 60s
26、=14400J故 D 正确。故选 D。16 电路两端电压增为原来的3 倍，电路的电阻降为原来的0.5 倍，在相同时间内，电流产生的热量是原来的（）A6 倍B 9倍C 18 倍D 1.5倍【答案】 C【解析】【详解】若原来电压为U、原来电阻为R，通电时间为t ，电流产生的热量为Q WU 2t ，现在R的电压为 3U，电阻为 0.5R，通电时间为t，电流产生的热量为 Q：3U2tQ0.5 R18QU 2；1tR故 C 正确。17 将阻值为 40 的电阻丝接在电源两端，通电 10 min ，电流产生的热量是31.5 10 J；若将阻值为 10 的电阻丝接入同一电源的两端，通电 20 min ，电流产
27、生的热量是()42A1.2 10JB3.75 10J23C 7.5 10JD 6.0 10J【答案】 A【解析】【详解】将阻值 10的电阻丝接入同一电源两端，电源电压一定，设为U，2U2由 QU t 可得： 40电阻丝产生的热量Q1t1 ，RR110电阻丝产生的热量Q2U 2t2，R2U 2t1Q1R1R2t11010min1则U 2，Q2t2R1t24020min8R2即 Q28Q181.5103 J1.2104 J ，故 A 正确为答案18 如图所示是电热吹风机的内部电路原理图，电热吹风机由一个电动机和一个电热丝并联组成。电动机中有电流通过时会有风吹出，电热丝中有电流通过时会有热量产生。当
28、开关 S1、 S2 都闭合，二者都正常工作，下列说法不正确的是（）A电动机和电热丝在相同时间内产生的热量不同B电动机和电热丝在相同时间内消耗的电能不同C电动机和电热丝消耗的电功率相同D电动机消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能【答案】 C【解析】【分析】【详解】A 电动机与电热丝电阻与电流均不同，根据 Q I 2Rt 可得，两者在相同时间内产生的热量不同，故 A 正确，不符合题意；B电动机和电热丝并联，两者电压相同，但电流不同，根据公式WUIt可得两者相同时间内消耗的电能不同，故B 正确，不符合题意；C电动机和电热丝两端的电压相同，但电流不同，根据PUI可得，两者电功率不同，故 C
29、错误，符合题意；D电动机主要是将电能转化为机械能，少部分电能转化为内能，故D 正确，不符合题意。故选C。19 如右图所示，两透明容器中密封着等质量的空气，通电热），下列说法正确的是（ ）t 秒后（两容器都不向外放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 Q I 2 Rt 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
30、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，故应选 C。C 正确、 BD 错误。20 如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（）A电视机B电暖气C电风扇D计算器【答案】 B【解析】【详解】A通电后，电视机是把电能转化为电视机影像的光能和喇叭的声能，不是利用电流热效应工作， A 项不合题意；B通电后，电暖气是把电能转化为内能，这是利用电流热效应工作，选项B 符合题意；C通电后，电风扇是把电能转化为扇叶的动能，不是利用电流热效应工作，C 项不合题意；D通电后，计算器是把电能转化为显示屏上的光能和喇叭的声能，不是利用电流热效应工作， D 项不合题意。