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1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 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。2 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
2、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WnkWh=100kWh0.05kWhn020002 根据公式 WUIt 可以求出电动机线圈的电流为IW0.053.6106 J100 AUt220V360s22电动机线圈产生热量为Q I 2Rt (100A) 2 4.84 180s=18000J=1.8 104 J223 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
3、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】 1U 2【解析】【分析】【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2P2P2 rP损耗IR(U )rU 2则用户实际得到的电功率实P损耗P2 rPPP2U则输电线输送电能的效率为P实PP2 rPrU 21PPU 2所以输电线输送电能的效率为1rPU2 。4 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
4、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。5 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
5、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。6 如图 (甲 )所示，两电热丝 R121与 R 并联， R 20，电源电压保持不变，闭合开关，电流表 A1 和电流表 A2 表盘指针均指如图(乙 )所示位置，则以下判断不正确的是（）A R1: R2 5： 1B电源电压是10 VC R2
6、的电功率是20WD R1 工作 2 分钟所放出的热量为600J【答案】 A【解析】【详解】由电路图可知，R1 与 R2 并联，电流表A1 测干路电流，电流表A2 测 R1 支路的电流；B因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且两电流表指针的位置相同，所以，电流表 A1 的量程为0 3A，分度值为0.1A，干路电流I=2.5A，电流表A2 的量程为0 0.6A，分度值为 0.02A，通过 R1 的电流 I1=0.5A，根据并联电路的电流特点可得，通过R2 的电流：I 2II12.5A0.5A2A ，U因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由I可得，电源的电压：RUI 1R10.5A2010V
7、 ，故 B 正确，不符合题意；A则 R2 的阻值：R2U10V =5 ，I 22A则R1： R220：541：，故 A 错误，符合题意；C R2 的电功率：P2UI 210V2A20W ，故 C 正确，不符合题意；1工作 2分钟所放出的热量：D RQ1 I122 R1t 0.5A20 2 60s 600J ，故 D 正确，不符合题意。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
8、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。8 以下原理与应用上下对应正确的是（）ABCD【答案】 C【解析】【分析】【详解】A原理为电磁感应原理；扬声器是利用通电导体在磁场中受力的作用，故A 错误；B原理为通电导体在磁场中受力的作用；麦克风是利用电磁感应原理，故B 错误；C原理为电流的磁效应即电流周围存在磁场；电铃是利用电流的磁效应，使电磁铁吸引衔铁击打铃盖发出声音，故 C 正确；D原理为电流的热效应，电流做功将电能转化为内能；电风扇是
9、利用电流做功将电能转化为机械能，故D 错误。故选 C。9 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U1U 3 1
10、U 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 1R2U 2U 22I则 R2 的阻值R2 2R1 2 10 202 若电源电压为 3V，当开关 S0 拨至 b 时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路中的电流IU3V 0.1AR1R210 20R1 在 10min 内产生的热量Q1 I2R1t (0.1A)2 10 600s60J10 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Q I 2 Rt 可知，
11、通过这只电炉的电流是Q8 103J2AI200 10sRt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ab 的中点时，若定值电阻R 再产生热量P 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W得，产生热量 Q 所用时间为tPt1WQQRP1U 2U 2R当滑片 P 滑至 b 端时，电
12、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tWQQQ(RR滑 )2t2U 2RU 2RU 2P2RRR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
13、 如图甲图是小灯泡L 和电阻 R2 的 I-U 图象。将小灯泡L、电阻 R1 和 R2 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S 时，小灯泡的电阻为53B只闭合开关S 时，电路总功率为9.6W1C R 的电阻为51D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
14、I 0.8A 时，灯两端的电压为U L4V，由此可得电源电压UU R1U L0.8A R1 4V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 L 2V 时， I 20.6A ，灯消耗的功率为PU L I 2 2V 0.6A 1.2WR2 两端的电压为U 2I 2R20.6A10 6V根据串联电路电压的特点，可知电源电压为UU 2 U L6V2V 8VA当只闭合开关S3 时，根据欧姆定律可得U，可得此时灯L 的电阻为IRU L2V3.3RL0.6AI 2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
15、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。13 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 ， R3 被短路 ， R1 与 R2 并联 ，此时 R1 两端的电压为电源电压 U。 当开关 S1 闭合 ， S2、 S3 全部断
16、开时 ， R2 被开路 ， R1 与 R3 串联 ，此时R1 U 1 10 2R3U 351则此时 R1 两端的电压为2U，则相同的时间内电流通过R1 产生的热量之比是U13U22t2 U 9Q R1UQ U 12U124tUR13故选 B。14 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 ，电流产生的热量是()A1.242 10JB3.75 10JC 7.523 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，由
17、 QU 2U 2t 可得： 40电阻丝产生的热量 Q1t1 ，RR1U 210电阻丝产生的热量Q2 R2 t2 ，Q1U 2t1R2t11010min1R1则U 2，Q2t2R1t24020min8R2即 Q28Q181.5103 J1.2104 J ，故 A 正确为答案15 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
18、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。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
19、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 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 两盏电
20、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。18 如图电路，电源电压为12V 且保持不变，闭合开关S，当滑片P 置于变阻器的中点时，电压表的示数为 4V；当滑片 P 置于变阻器的 b 端时，电压表的示数变化了2V，在 10s内定值电阻 R1 产生的热量为 36J。则下列结果正
21、确的是（）A电路中的最大电流为1AB滑片 P 在中点时， 10s 内滑动变阻器R 消耗的电能为60JC R1 先后两次消耗的电功率之比为16:9D滑动变阻器R 先后两次消耗的电功率之比为8:1【答案】 C【解析】【分析】【详解】A根据电路图可知，定值电阻R1 与滑动变阻器R 串联，电压表测R 两端电压。根据串联电路分压原理知，滑片从中点到b 端时， R 连入阻值增大，它分得电压增大，即电压表示数增大了 2V，此时电压表示数为4V+2V=6V，所以定值电阻R1 两端的电压U1=U-UR=12V-6V=6V2由 Q=U t 可得RR1 =U12 t= (6V) 2 10s=6 Q160J此时电路中
22、的电流U 16VI 11AR16当滑片在 a 点时，电路是只有 R1 工作的简单电路，此时电路中电阻最小，电流最大，电路中的最大电流U=12VI 最大 =2AR16故 A 错误；B滑片在中点时，电路中的电流UU R 12V4V4I=I1=R1= A639s 内滑动变阻器R 消耗的电能4W R=UR It=4VA 9s=48J3故 B 错误；C由 P=UI 可得， R1 先后两次消耗的电功率之比U ） I4P（ U（）A1R=12V 4VPUI1=3116V1A故 C 正确；16=9D由 P=UI 可得， R 先后两次消耗的电功率之比P U I44VA8RR=U R I1=3=PR6V1A9故
23、D 错误。故选 C。19 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S1232R，电源电压不变，由，断开 S 、S 时，两电阻串联，总电阻为焦耳定律可得，通电10min 电路产生热量Q= U 2 10 60s2 R闭合 S231时两电阻并联，总电阻为R
24、，产生相同热量，则、S ，断开S2U 22U 2tQ= R t=2RU22U2 10 60s=t2RRt=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。