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1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1 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
2、温度计示数变化的大小来反映电流产生热量的多少，故D 正确。2 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 2t2U2t =2Q甲 = 4V60s =24J， Q乙 =4V60s =96JR甲40R乙10共产生的热量Q= Q甲 +
3、 Q乙 =24J+96J=120J3 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
4、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
5、生的热量多，温度升得较快，故D 正确。故选 AD。4 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 : 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
6、 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
7、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 。5 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
8、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D 错误， D 符合题意。故选 D。6 下列用电器中，主要是利用电流热效应来工作的是A电风扇B电视机C电饭锅D LED灯【答案】 C【解析】【详解】A电风扇工作是电能主要转化为机械能，利用通电导体在磁场中受到力的作用，故A 不符合题意；B电视机工作是电能主要
9、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。7 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
10、用电流热效应工作， D 项不合题意。8 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。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
11、器材有：小灯泡电压 2.5V，额定电流 0.25A）、电压表 V（量程 15V，内阻未知）、电流表L（额定A（量程 0.6A，内阻 0.2 ）、阻值为30 的定值电阻计）、开关S、导线若干。闭合开关R0、滑动变阻器R、恒定电源（电压15V，内阻不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
12、 = 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-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。
13、10 电冰箱起动时，与电冰箱并联的台灯变暗。关于这一现象，下列说法中不正确的是（）A进户线中电流变大B线路中电阻变大C线路中热损耗变大【答案】 BD灯泡两端的电压变小【解析】【分析】【详解】A当使用大功率的电冰箱时，电路中的总功率过大，家庭电路的电压一定，由PUI可知，干路中的电流变大，故A 正确，不符合题意；B因电冰箱和台灯是并联的，根据并联电路电阻的特点知，线路中的总电阻变小，故B错误，符合题意；C干路中的电流变大，由QI 2 Rt 知，线路中的热损耗变大，故C 正确，不符合题意；D因干路中的电流变大，由UIR 知，线路电阻分压变大，台灯两端的电压变小，所以台灯将变暗，故D 正确，不符合题
14、意。故选 B。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（）A20.5min【答案】 CB 20.05minC 20.25minD 22.25min【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 PWQ 所用时间为t 得，产生热量t1WQQRP1U 2U 2R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
15、R 两端电压为RUURR滑产生热量等于消耗电能，则可由WP得，产生热量Q 所用时间为tWQQQ(R R滑 )2t2U 2RU 2RU 2P2R2R R滑当滑片 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 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
16、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U 形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少【答案】B【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
17、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；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、
18、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。13 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
19、过电动机线圈的电流为5A，电动机线圈的电阻是 0.5 ，下列说法正确的是（）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 0.560s=750J故 C 错误；D电动机正常工
20、作1min ，消耗的电能为W=UIt=48V 5A 60s=14400J故 D 正确。故选 D。14 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 R18U 2；Qt1R故 C 正确。15 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12接入乙图所示电R和 R路中，电源电压
21、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 R1 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
22、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
23、产生的总热量为228VQU t15s 288JR并103故 D 错误。故选 C。16 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、 S全部断开时 ， R 被开路 ， R与 R 串联 ，此时R1 U 1 10 2R3 U 3 51则此时 R1 两端的电压为U12R1
24、 产生的热量之比是U，则相同的时间内电流通过3U2t2 U2 9Q R1UQ U 12tU12 U4R13故选 B。17 从产品说明书得知，一台“6V3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1 。当小风扇正常工作时，则下列说法中正确的A小风扇 1min 消耗的电能为18JB小风扇1min 将 180J 电能转化成机械能C电动机线圈1min 产生的热量为1.5JD电动机线圈1min 产生的热量为15J【答案】 C【解析】【详解】A由PWt 得，小风扇1min消耗的电能为：WPt3W60s180J；故 A 项错误；BCD由 P UI 得，电路中线圈的电流为：P3WI0.5A ；U6V电路中通过线
25、圈的电流为产生的热量为：Q I2Rt （0.5A21.5J ；） 0.1 60s所以小风扇 1min 内电能转化成的机械能小于180J；故 BD 项错误； C 项正确。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
26、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W UIt 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。19 一台电动机正常工作时线圈两端的电压为A。这台电动机正常工作1 s 消耗的电能为380 V，线圈电阻为2 ，线圈中电流为W，产生的热量为Q，则10A W=3 8
27、00 J， Q=200 JB W=3 800 J， Q=3 800 JC W=72 200 J， Q=200 JD W=72 200 J， Q=3 800 J【答案】 A【解析】【详解】电动机正常工作1s 消耗的电能：W=UIt=380V 10A=3800J1s，电动机正常工作1s 产生的热量：Q=I2Rt=(10A)2 2=200J1s，故选 A。20 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【答案】 DD甲消耗的电功率一定比乙的小【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故选 D。