《物理二模试题分类汇编——焦耳定律的应用问题综合含答案解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理二模试题分类汇编——焦耳定律的应用问题综合含答案解析.docx（23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 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。2 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
2、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3 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
3、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输电线的总电阻Rr ，则输电线上消耗的功率P损耗 I2RP)2P2 r(r2UU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P2PrU1PPU2所以输电线输送电能的效率为1rPU2 。4 家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是_，正常
4、工作吹热风5min 电热丝产生的热量是_J。5【答案】 552.6410【解析】【详解】(1)1 由表格数据可知，电吹风吹冷风时的功率，即电动机的功率为120W ，由图知，电吹风正常工作且吹热风时，电动机和电热丝并联，因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以电热丝的功率：P电热丝P热PM1000W120W880W ；并联电路中各支路两端的电压相等，由PU2可得电热丝的电阻：RU 22220VR电热丝55；P电热丝880W2 电吹风正常工作且吹热风时， 5 分钟内电流通过电热丝产生的热量：QWPRt880W560s2.64105 J 。5 电动机是将电能转化成机械能的机器，但由于线圈内部有电阻，
5、所以同时还有一部分电能转化成内能。若一台玩具电动机接在6V 的电源两端，使其正常转动时，通过电动机中的电流为0.3A；短暂地卡住电动机转轴，使其不能转动，通过电动机中的电流为3A。则这台电动机线圈的电阻为_，正常转动时的效率是_。【答案】290%【解析】【分析】【详解】1 电动机转轴卡住时电流为3A，故电动机线圈电阻为U 6VR=2I 3A2 设电动机正常运转时，在t 时间内消耗的电能为W=UIt =6V 0.3A t在 t 时间产生的热量为Q=I2Rt=(0.3A)2 2 t电动机正常运转时的效率W有W -Q6V0.3A22 tt- 0.3A= W总 =W=6V0.3A t=90%6 有两个
6、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 L1 、L2 均能正常发光（忽略温度对电阻的影响），下列计算结果正确的是（）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L1、 L2 消耗的电能之比W1 W2=11D相同时间内，灯L1、 L2 产生的热量之比Q1Q2=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
7、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，因此产生的热量之比为2：1， D 正确。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
8、 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
9、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
10、误；C该实验装置是利用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能直接观察，但可以通过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 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）、开关 S、导线若干。闭合开关 S，调节滑动变阻
11、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=2.5VI 额100.25A(2)由图像可知电压表与灯 L 串联后与定值电阻 R0 并联，小灯泡 L 正好正常发光，则电压表与灯 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
12、 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 如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器R 的滑片 P 在 a 点时，电流表示数为0.5A，将滑片P 从 a 点移动到最右端的过程中，通过滑动变阻器的电流随电阻变化图像如图乙所示，则下列选项正确的是（）A电源电压为5VB R 的阻值
13、为15C 10s 内定值电阻R 产生的电热为9JD若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，则一定是R断路【答案】 B【解析】【分析】【详解】A由图乙可知，当滑片P 在 a 点时， R=10 ，电流 I1=0.3A，此时滑动变阻器的电压U1I 1R 0.3A103V滑动变阻器与定值电阻并联，所以滑动变阻器的电压等于电源电压UU 13V故 A 错误；B滑动变阻器R的滑片 P 在 a 点时，电流表示数为0.5A，此时定值电阻的电流I 2I I10.5A0.3A 0.2A定值电阻的电阻 RRU3V15I 20.2A故 B 正确；C 10s 内定值电阻 R 产生的电热为QI 22Rt215 10s6
14、J0.2A故 C 错误；D若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，有可能是R断路，也有可能是滑动变阻器 R两个下接线柱接在电路中，故D 错误。故选 B。11 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 3 ，I1 4 ， t1 1R24I 23t21由 Q I2Rt 可得，在相同时间内产生的热量之比Q1I 2 Rt1142 314Q2I2R2t22133 4故选 B。12 一个“220V 300 W 的电热杯，一个“220 V 300W”的煮蛋器，一台
15、“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【答案】 AD一样多【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。13 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
16、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 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
17、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 R发生断路后，电路中只有R和 R 串联，则总电阻为312总 =5+5=10RR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，3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
18、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。14 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【答案】 DB电流大C电压小D电功率大【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。15 如图甲图是小
19、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，电源电压恒定不变，只闭合开关S1时，电流表示数为0.8A；只闭合开关3S 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
20、压为U L4V，由此可得电源电压UU R1 U 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 L2V 时， I 20.6A ，灯消耗的功率为PU L I 22V 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3U，可得此时灯L 的电阻为S 时，根据欧姆定律可得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将 U 值代入得8V0.8A
21、R14V解得R15D所有开关都闭合时， R 和 R 并联，灯被短路，在15s 内电路中产生的总热量为12U 22Q8Vt15s 288JR并103故 D 错误。故选 C。16 如图所示是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为 1，保护电阻R为 4，当闭合开关S 后，两电压表的示数分别为6V 和 2V，则（）A电路中的电流为4A，电源电压为6VB电动机的功率为16W ，它两端的电压为4VC 1min 在电阻 R 上产生的热量是60J， 电动机线圈产生的热量是120JD电动机工作时将电能转化为机械能，若将儿阻R 换成滑动变阻器，可调节电动机的转速【答案】 D【解析
22、】【分析】【详解】由电路图中可知，电动机与保护电阻串联，电压表V1 测量电源电压；电压表V2 测量保护电阻 R 两端的电压A.由题意可知，闭合开关后，电阻R 两端的电压为2V，则通过电阻R 的电流IU R2V = 0.5AR4因为串联电路电流处处相等，电路中的电流为0.5A，故 A 不符合题意；B电压表 V1 测量电源电压，则结合题中数据可知，电源电压为6V，因为串联电路总电压电压各用电器电压之和，所以电动机的电压为UM =U-UR=6V-2V=4V电动机的功率为PM =UM I=4V 0.5A=2W故 B 不符合题意；C 1 分钟在电阻R 上产生的热量Q=I2Rt=(0.5A)2 4 60s
23、=60J1 分钟电动机线圈产生的热量是Q 2I 2 Rt 0.5A1 60s =15J故 C 不符合题意；D电动机工作时把电能转化成机械能，将电阻R 换成滑动变阻器，可以调节电路中电流的大小，从而起到调节电动机转速的作用，故D 符合题意。故选 D。17 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 0 3V，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
24、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 R 的滑片 P 向左移动时， R 电阻增大，根据串联分压的特点，R 两端电压增222大，即电压表示数增大，故B 错误；23V，根据串联分压的特点，U 1U 2 ，即C由电压表量程“ 03V”， R 两端电压最大为R1= R26V3V3V10= 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
25、流为0.5A，综合以上因素，电路中最大电流为0.5A，则 IU，即最大 =R1R26V0.5A= 10 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。故选 C。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，
26、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 错误，符合题意；D电动机主要是将电能转化为机
27、械能，少部分电能转化为内能，故意。故选 C。D 正确，不符合题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=3 800 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 如图甲所示电路，电
28、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；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（）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】
29、【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 阻值为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、 S1，滑动变阻器的滑片移至b 端时，小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器接入
30、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
31、，由串联分压可求 R1 两端电压为U1R1U4048R14012V=VR2509由于 R1 为纯电阻，则 1.5min 电流通过 R1 产生的热量为482W1U 129 Vt401.5 60s=64JR1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，功率最小，若最小功率为1.2W ，则此时电路电流为Pmin1.2WI min=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R=R -R -R=120 -40-50 =30 L 实max12max此时小灯泡分得电压应为U=IR=0.1A 30 =3VL 实min L 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。