中考物理压轴题专题复习——焦耳定律的应用问题的综合及答案解析.docx

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1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 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。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

2、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

3、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 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 2V6V，则灯泡的额定功率是_W ，R1 的阻值为 _，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

4、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PUI6V0.6A3.6W2 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UU LI 大 R1即12V6VR10.6A解得R1103 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

5、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UU L小I小 R1U 2滑动变阻器R2 两端的最大电压U 212V2V0.4A106V4 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R2U 2 =6V15I小0.4A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R2715715则U U LI R1I R2由图分析可知，当电流LI=0.5A ，灯泡两端电压 U =3.5V 时，等式12V3.5V+0.5A 10+0.5A 7成立，即此时通过R2 的电流为0.5A，则通电 1

6、min R2 产生的热量为Q放I 2 R2t27 60s=105J0.5A4 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4 V 的电源上，1 min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= I 2Rt ，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 2 Rt , I= U 得，RU 2t4V260sU 2t4V260sQ甲 =24J， Q乙 =96JR甲40R乙10共产生的热量

7、Q= Q甲 + Q乙 =24J+96J=120J5 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，AB产生的热量之比是R和 R_ 【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 RU，电阻IU3VRA5，I A0.6AU3VRB10，I B0.3A两电阻串联时，电路总电阻R=RA+RB=5 +10 =15，电路总功率U 2(3V)2P150.6W ；RA、 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QAI2 R tR51

8、AAQBI 2 RBt RB1026 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，通过两盏

9、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。7 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根

10、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。8 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10 的，可以探究电流产生的

11、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 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10的电阻丝后，左右容器中的电阻和电流都

12、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该实验装置是利用能直接观察，但可以通过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。9 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

13、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10 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

14、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

15、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”， 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；Q2C用绝缘材料制作电阻丝，通过电流极小，根据公式

16、I Rt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。12 a 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

17、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 I :U b IU a I : 2U a I A1: 2故 B 错误；C由图可知若将D由图可知若将a 和 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；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。13 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】【解析】【详解

18、】C2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QWUt ，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：3U2Qt180.5 RU 2；Qt1R故 C 正确。14 如图所示，电源电压为 6V ， R1 10 ， R2 20， R3 5 。闭合开关S1 后，当S2 ， S3 全部闭合和全部断开时，在相同的时间内电流通过R1产生的热量之比是（）A4 9B 94C 2 3D 3 2【答案】 B【解析】【分析】【详解】当开关都闭合时， R31211被短路 ， R与 R 并联 ，此时R 两端的电压为电源电压U。 当开关 S闭合 ， S23213串联 ，

19、此时、 S全部断开时 ， R被开路 ， R与 RR1 U 1 10 2R3U 3512则此时 R1 两端的电压为U1U，则相同的时间内电流通过R1 产生的热量之比是3U22t2 9Q R1 UUQ U 12U124R1tU3故选 B。15 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 1kW h 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 P额甲 P额乙 ，甲乙两灯额定电压相同，由U 额2R得P额R甲 R乙甲乙两灯串

20、联在电路中，所以电流相等，由P实I 2 R 得P实甲 P实乙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1kW h 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。16 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2R 的规格为“ 200.5A”，电压表量程为 0 3V

21、，电流表量程为0 0.6A。下列说法正确的是（）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2 10D当变阻器R2 接入电路中的阻值是5时，通电1min 电阻 R1 产生的热量是9.6J【答案】 C【解析】【分析】【详解】A由电路图可知，电压表是并联在R2 两端，测量的是电阻R2 两端的电压，故A 错误；B当变阻器 R2 的滑片 P向左移动时， R2 电阻增大，根据串联分压的特点，R2 两端电压增大，即电压表示数增大，故B 错误；C由电压表量程“ 03V”， R2 两端电压最大为3V

22、，根据串联分压的特点，U 1=U 2 ，即R1R26V3V3V10=R2解得 R2=10 ，由电流表量程“ 00.6A”，电路中最大电流为0.6A，由滑动变阻器R2 的规格为“ 20 0.5A”，电路中最大电流为0.5A，综合以上因素，电路中最大电流为0.5A，则 I最大 =U，即R1R20.5A=6V10 R2解得 R2=2，故变阻器 R2 接入电路的阻值范围是210，故 C 正确；D当变阻器 R2 接入电路中的阻值是5时，电路中的电流U6VI = R1R2=10 5 =0.4A通电 1min 电阻 R1 产生的热量Q=(I )2 R1 t=(0.4A)25 160s=48J故 D 错误。故

23、选 C。17 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（U 时，）A10minB 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W UItU 20.8U 的电压下烧开t 得出等式，据此求出在R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 W UItU 2t 可得RU 220.8UttRR所用的时间tU 2125min2

24、t16min0.8U0.64故选 B。18 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: 4D 16: 9【答案】 B【解析】【分析】【详解】由题意可知R1 3I1 4t1 1，R24I 23t21由 Q I2Rt 可得，在相同时间内产生的热量之比QI 2 Rt42 3141I2 1 1 213Q2R2t23 4故选 B。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

25、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3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U 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

26、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 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。