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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 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
2、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I 2 R ( P ) 2 rP2 rUU 2则用户实际得到的电功率实P2 rPP P损耗 P2U则输电线输送电能的效率为P2 rP实P2PrUPP12UrP所以输电线输送电能的效率为12 。U3 有两个灯泡 L12122的电阻为 6。、 L，L 标有“ 6V、 3W”字样， L 没有标记，实验测得
3、L将 L1212、 L 串联接在某一电路中，两灯L 、L 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=21【答案】 AD【解析】【详解】A 接入电路后正常发光，则电路中电流IP13W0.5A，U 16V则 L 2 两端电压U 2IR20.5A6 3V ，则总电压U 总U 1 U 2 6V3V9V ，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 WPt 可知，
4、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。4 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
5、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
6、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。5 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
7、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；
8、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 。6 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
9、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D 错误， D 符合题意。故选D。7 如图是科技小组为养鸡场设计的调控光照和室温设备的电路图。此设备的作用是，夜晚对鸡舍内加温，同时增大光照量，白天只进行适当
10、保温，不进行灯光照射，可增大鸡的产蛋量。电路图中 R1 、 R2，是电热丝， L 为照明灯泡（ L 的电阻不随温度变化），2R1 R2R1。 S 、 S ，同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求。开关S 闭合12时，下列说法错误（）A S 、S同时断开时，设备运行处于白天用电状态12B S 、 S 同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态12C S 、S同时断开时，在相同时间内和产生的热量之比为2 112D S 、 S 同时闭合时，若电流表示数为6A，则的实际功率为 880W12【答案】 C【解析】【分析】【详解】S 闭合， S1、 S2 同时断开时， R1、 R2 组成串联电路，灯泡L 断路
11、不发光，且电路中的电阻最大，由公式 PU2可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天在相同时R间内 R12、 R 产生的热量之比QQ2I 2Rt I 2R2t R1R2 12开关 S、 S12同时处于闭合状态，21L 发光，且、 SR被短路， R 和灯泡 L 组成并联电路，灯泡U2电路中的电阻最小，由公式P可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以RU是晚上，因为I，所以RR R121L所以I IR R211LL1因为 R1= 6A所以I1=4AI2=2A因为U LU 1 U220V所以P1 UI 1220V4A 880W故选 C。8 如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（
12、）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，不是利用电流热效应工作， D 项不合题意。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
13、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
14、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 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 如图所示，物理课上李老师给电炉通电后，电炉丝热得发红，而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手。这是因为
15、A电炉丝的电阻比导线的电阻小B电流通过导线时没有产生热效应C导线中的电流比电炉丝中的电流小D导线消耗的电功率比电炉丝消耗的电功率小【答案】 D【解析】【详解】根据焦耳定律QI 2 RtPt 可以知道，当通电时间一样时，电阻大的，电功率大，其产生的热量多，由于电炉丝的电阻远大于与之相连导线的电阻，所以当电炉丝热得发红，而与之连接的导线却没有发热，故选D。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2的规格为“ 20R0.5A” ，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
16、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
17、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 I 2Rt 求出 1min 电阻 R1 产生的热量。【详解】A由电路图可知， R 与 R 串联，电压表测R 两端的电压，电流表测电路中的电流，故A122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R 的滑片 P 像左移动时，接2入电路的
18、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 a 和 b 两个定值电阻的电流与电压的关系如
19、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【答案】 Ab 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【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 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
20、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 如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压量 Q 甲、 Q 乙 的大小，下面关系中正确的是（U 甲 、 U 乙 以及它们在相同时间内分别产生的热）A U 甲 U 乙 ， Q 甲 Q 乙BU 甲 U 乙， Q 甲 Q 乙C U 甲 U 乙， Q 甲 Q 乙D U 甲 U 乙， Q 甲
21、 Q 乙【答案】 A【解析】【详解】从图中可以看到，这两个灯泡是串联的，流过的电流大小相等，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值，根据 UIR 可知， U 甲 U 乙 ；根据 QI 2 Rt 可知，时间相同，流过的电流大小相同，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值，那么Q甲 Q乙 。故选 A。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 ， R3 被短路 ， R1 与 R2 并联
22、 ，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U12R1 产生的热量之比是U，则相同的时间内电流通过3U22t U2 9Q R1UQ U 12 tU12 U4R13故选 B。15 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
23、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。16 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 1:9D 9 :1【
24、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。17 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
25、量产生。当开关 S12）、 S 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
26、，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。18 如右图所示，两透明容器中密封着等质量的空气，通电热），下列说法正确的是（ ）t 秒后（两容器都不向外放A两容器中电阻产生的热量相同B右边容器中空气的温度是左边容器中空气温度的两倍C右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍D右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的四倍【答案】 C【解析】【分析】根据焦耳定律 Q I 2 Rt 判断两容器中电阻产生热量的多少，产生的热量越多，空气吸收热量越多， U 形管中液柱越高；电流通过导体产生热量的多少不能直接
27、观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。【详解】A由图示可知，两个电阻丝是串联的，电流相同，电阻不同，所以相等的时间内产生的热量是不相同的，故 A 错；BCD右边容器中的电阻是左边容器电阻的二倍，所以右边容器中产生的热量是左边容器产生热的二倍，由于两个器中空气的质量相同，故可得右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍，故应选 C。C 正确、 BD 错误。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
28、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。