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1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1a 和 b 两个定值电阻的电流与电压的关系如图所示，下列说法正确的是()A将 a 和 b 串联接入电路中，a、 b 两端的电压之比是1：2B将 a 和 b 串联接入电路中，a,b 消耗的功率之比是 2： 1C将 a 和 b 并联接人电路中，通过a、 b 的电流之比是1： 2D将 a 和 b 并联接入电路中，相同时间内电流通过a、 b 产生的热量之比是 4： 1【答案】 A【解析】【详解】A由图可知若将a 和 b 串联接入电路中，a、 b 两端的电压之比是1： 2，故 A 正确；B由图可知若将a 和 b 串联接入电路中，a、b 消耗的功率之比为Pa : PbU a
2、 I :U b I U a I : 2U a I A 1: 2故 B 错误；C由图可知若将a 和 b 并联接人电路中，通过a、 b 的电流之比是2 ：1，故 C 错误；D由图可知若将a 和 b 并联接入电路中，相同时间内电流通过a、 b 产生的热量之比为Qa : QbI a2 Ra t : I b2 Rb tUI at :UI bt2 :1故 D 错误。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】 1.2 10490.9%【解析】【分析】【详解】已知线圈的电阻和通过的电流以及
3、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=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
4、 总=2000W/ 2200W=90.9%3 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1 的R阻值是_P 位于 a 端时，由图象可得滑动实验时，电源电压保持5 V 不变，当滑片变阻器消耗的电功率是 _W此时，电阻1 在 10 min内产生的热量为 _JR【答案】 100.460【解析】【分析】【详解】当 P 在 b 端时 R2=0，此时电压示数和电流示数最大，且均为11R的数据，所以 R 的阻值为： R1=U 总5V=10 a端时，R2两端电压U2=U 总 -U1=5V-I=当滑动变阻
5、器的滑片移到0.5A1V=4V，由图象知，当R 的电压是 1V 时，电流为0.1A，根据串联电路的电流处处相等，1 I2=I1=0.1A， P2=U2I2=4V 0.1A=0.4W， Q1 =W1 =U1It=1V 0.1A 600s=60J。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）rP【答案】 12U【解析】【分析】【详解】由 PUI 得：通过输电线的电流PIU
6、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 。U5 如图所示，灯泡L 上标有 “6 V 6 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
7、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 66 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
8、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1212=11L 、 L 消耗的电能之比W WD相同时间内，灯12产生的热量之比12L 、 LQQ =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P13WI0.5A ，U 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 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
9、产生的热量之比为2：1， D 正确。7 下列关于物理中常见电现象和磁现象的说法中一定正确的是（）A两个轻质小球放在一起时相互排斥，则两球一定带同种电荷B一个开关能同时控制两盏灯，则这两盏灯一定是串联的C两盏白炽灯串联通电发光，则更亮一点的电阻一定更大D电功率相同的电热水壶和电风扇工作相同的时间，发热一定相等【答案】 AC【解析】【分析】【详解】A据“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”知，两个轻抚小球放在一起相互排斥，则两球一定带同种电荷，故 A 正确；B一个开关同时控制两盏灯，则这两盏灯可能是串联，也有可能是并联，因为两灯并联，开关在干路，则可同时控制两盏灯，故 B 错误；C串联电路中，通过
10、两盏灯的电流相等，据 P=I2 R 得，电阻越大，实际功率越大，则亮度越亮，故 C 正确；D电功率相同的电热水壶和电风扇在额定电压下工作相同时间，消耗的电能相等，但发热是电热水壶的大于电风扇的。因为电热水壶基本将所有的电能上转化为内能，而电风扇将大部分电能转化为机械能，小部分电能转化为内能。故D 错误。故选 AC。8 电烙铁和电风扇上都标有“220V 60W ”的字样，使它们分别在额定电压下工作相同的时间。以下判断中正确的是A它们在工作时通过的电流一定相等B它们在工作过程中消耗的电能一定相等C它们在工作过程中产生的电热一定相等D它们在工作过程中的电功率一定相等【答案】 ABD【解析】【详解】A
11、根据 PUI 得它们在额定电压下工作时通过的电流相等，故A 正确；B根据 WPt 得它们在在额定电压下工作相同的时间消耗的电能相等，故B 正确；C电烙铁工作时主要把电能转化为内能，电风扇工作时主要把电能转化为风能，所以它们在工作过程中产生的电热不相等，故C 错误；D它们在额定电压下工作的电功率都等于60W，故 D 正确。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15V，内阻不计）
12、、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 的电流为0.55A-
13、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 下列说法不正确的是（）A两个用电器组成的电路，通过它们的电流不相等，则它们一定是并联B三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器，则它们一定是并联C家庭电路中若电热水壶被短路，则空气开关一定跳闸D功
14、率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h，产生的电热一定相等【答案】 D【解析】【分析】【详解】A两个用电器组成的电路，只有并联时通过它们的电流才不相等，故A 正确， A 不符合题意；B三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器，则它们一定是并联，若其中两个或三个串联，则必须同时工作，故 B 正确， B 不符合题意；C家庭电路中若电热水壶被短路，电路中电流过大，则空气开关一定跳闸，故C 正确，C不符合题意；D功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h 消耗的电能相同，但因为电热水壶把电能几乎全部转化成热能，而电风扇主要是把电能转化成机械能，二者产生的电热不同，故误， D 符合题意。故选 D。D
15、 错11 如图所示电路，电源电压恒为6V，定值电阻R1 为 10， 滑动变阻器R2 的规格为“ 200.5A” ，电压表量程为03V，电流表量程为00.6 A。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210 D当变阻器R2 接入电路中的阻值是8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
16、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 8时，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据 Q
17、I 2Rt 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“ 20 0.5A”，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RU6V12I0.5A滑动变阻器接入电路中的最小电阻R小 R R112 10 2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10，故 C 正确；D当变阻器 R2 接人电路中的阻值是 8
18、时，电路的总电阻R R1R210 8 18此时电路中的电流IU6V1 AR183通电 1min 电阻 R1 产生的热量QI 2 R1t(1 A) 210 1 60s 66.7J3故 D 错误。故选 C。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，
19、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。13 小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看作导体）接在干电池正负两极上取火。如图所示，锡
20、箔纸较窄处最先燃烧，这是因为长度相同的锡箔纸较窄处比较宽处的A电阻小B电流大C电压小D电功率大【答案】 D【解析】【详解】较窄处更细，横截面积更小，电阻更大，所以在串联电流相等的前提下，根据公式PI 2 R 可得，较窄处的电功率更大，故ABC不符合题意 , D 符合题意。14 如图甲图是小灯泡L 和电阻 R2的 I-U 图象。将小灯泡12L、电阻 R和 R 接入乙图所示电路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S1 时，电流表示数为0.8A；只闭合开关S3 时，小灯泡 L 的实际功率为1.2W。下列说法正确的是()A只闭合开关S3 时，小灯泡的电阻为5B只闭合开关S1 时，电路总功率为9.6WC R
21、1 的电阻为5D所有开关都闭合，在15s 内电路中产生的总热量为3200J【答案】 C【解析】【分析】【详解】由图知，电阻 R2 为定值电阻，其阻值为U 14VR210I10.4A只闭合开关S1 时，电阻 R1 与灯 L 串联，电流表测的是整个电路的电流，由甲图知，当I0.8A 时，灯两端的电压为U L4V，由此可得电源电压UU R1 U L0.8A R14V当只闭合开关 S3 时，电阻 R2与灯 L 串联，灯消耗的实际功率为1.2W ，图甲知，当U L2V 时， I 2 0.6A ，灯消耗的功率为PU L I 22V 0.6A1.2WR2 两端的电压为U 2I 2R20.6A10 6V根据串
22、联电路电压的特点，可知电源电压为UU 2 U L 6V2V8VUA当只闭合开关S3 时，根据欧姆定律可得I，可得此时灯L 的电阻为RU L2VRL3.3I 20.6A故 A 错误；B只闭合开关S1 时，电路中消耗的总功率为PUI8V0.8A6.4W故 B 错误；C将 U 值代入得8V0.8AR14V解得R15D所有开关都闭合时， R1 和 R2 并联，灯被短路，在15s 内电路中产生的总热量为228VQU t15s 288JR并103故 D 错误。故选 C。15 2019 年 3 月，中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，取得了国际超导科研领域的重大突破。利用石墨烯超导的零电阻
23、特性进行远距离输电，将实现电能零耗损。其节能依据的原理是（）A牛顿第一定律【答案】 DB帕斯卡定律C欧姆定律D焦耳定律【解析】【分析】利用超导进行远距离输电，因为超导体的电阻为零，根据焦耳定律公式可知，没有热量产生，即没有内能的损耗。【详解】A牛顿第一定律是指一切物体在不受力的情况下，将保持静止状态或匀速直线运动状态，与题无关，故 A 不符合题意；B帕斯卡定律是指加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递，与题无关，故 B 错误；C欧姆定律是指一段导体通过的电流跟加在导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，与题无关，故 C 错误；D焦耳定律是指一段导体产生的热量跟导体通过的电流
24、的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟导体的通电时间成正比；所以当电阻为零时，导体没有热量产生，即电能零损坏，故 D 正确。故选 D。16 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
25、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 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。17 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（）A1:1B4: 3C 3:4D16:9【答案】 B【解析】【分析】【详解】由题意可知R1 3I1 4t1
26、1R24 ， I 23 ， t21由 Q I2Rt 可得，在相同时间内产生的热量之比Q1 I21 1231 42Rt 42Q2 I R2t2341 3故选 B。18 两盏电灯并联接在同一电源上甲灯的电阻为500 ,乙灯的电阻为1200 .在相同的时间内A甲灯消耗的电能多B乙灯消耗的电能多C甲、乙两灯消耗的电能一样多【答案】 AD无法判断【解析】【分析】【详解】两盏电灯并联接在同一电源上时，因并联电路中各支路两端的电压相等，甲灯的电阻小，工作相同的时间，由W=UIt= U 2t 可知，甲灯消耗的电能多，故A 正确、BCD错误，故选RA。19 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
27、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5VB电路允许的最大功率为1WC小灯泡正常发光时，定值电阻R1 在1min内产生的热量为26.25JD再串联一个【答案】 D3的电阻后，R2 的滑片可自由移动，灯泡能正常发光且安全【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U
28、R1U -0.5V-3.5V= U -4VR1 阻值表达式为U -4VR10.1A当电流为 0.25A 时， R1 两端电压为U R1U -0.75V-2.5V= U -3.25VR1 阻值表达式为U -3.25VR1 0.25A联立解得R1=5U=4.5VA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PmaxUI max4.5V0.25A=1.125W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Q放 =I 2 Rt0.25A 25 60s=18.75J故 C 错误；D当
29、滑动变阻器阻值为0 时，再串联一个3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U 12I LR130.25A5+3 =2V则灯泡两端电压为U LUU 124.5V-2V=2.5V为灯泡正常发光时的电压。故D 正确。故选 D。20 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
30、 :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 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 。