2020-2021中考物理备考之焦耳定律的应用问题压轴突破训练∶培优 易错 难题篇含答案(1)

一、初中物理焦耳定律的应用问题
1．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1：2
B ．将a 和b 串联接入电路中，a,b 消耗的功率之比是2：1
C ．将a 和b 并联接人电路中，通过a 、b 的电流之比是1：2
D ．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
:::2A 1:2a b a b a a P P U I U I U I U I ===
故B 错误；
C ．由图可知若将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；
D ．由图可知若将a 和b 并联接入电路中，相同时间内电流通过a 、b 产生的热量之比为
22:::2:1a b a a b b a b Q Q I R t I R t UI t UI t ===
故D 错误。

2．如图所示当甲电路中的开关S 闭合时，两个电压表所选量程不同，测量时的指针位置均为如图乙所示，则电阻R 1两端的电压为______V ，R 1∶R 2=______，当电阻R 1、R 2并联在电路中时，在相同的时间内电流通过R 1、R 2所产生的热量之比Q 1∶Q 2=_______。

【答案】10 4：1 1：4 【解析】 【详解】
[1][2]从图甲可以看到，开关S 闭合时，电压表V 1测的是电源电压，示数较大，电压表V 2
测的是R 2两端的电压，示数较小，因为测量时的指针位置均为如图乙所示，那么电压表V 1的量程应该是0到15V ，它的读数是12.5V ，电压表V 2的量程应该是0到3V ，它的读数是2.5V ，根据串联电路电压规律可知，电阻R 1两端的电压为
12-12.5V -2.5V 10V U U U ===
电阻R 1大小是
1110V U R I I =
=
电阻R 2大小是
22 2.5V U R I I
=
= 那么
1210V 2.5V 41R R I I
=
=：：： [3]当电阻R 1、R 2并联在电路中时，R 1、R 2两端的电压是相同的，在相同的时间内电流通过R 1、R 2所产生的热量之比是
2212211212
11
14U U Q Q t t R R R R R R ====：：：：：
3．如图所示，灯泡L 上标有“6 V 6 W”字样(不计灯丝电阻的变化)。

电源电压6 V 且保持不变。

定值电阻40ΩR =。

只闭合开关S 1和S 3，电阻R 在100 s 产生的热量是________J ；电路在工作状态下整个电路消耗的最小功率是________W 。

【答案】90 0.78 【解析】 【详解】
[1]只闭合开关1S 和3S ，定值电阻R 和灯泡L 并联接在电路中，定值电阻R 两端的电压
R 6V U U ==
那么电阻R 在100 s 产生的热量是
()2
2
R
6V 100s 90J 40Ω
U Q t R =⋅=
⨯= [2]电路在工作状态下整个电路消耗的功率最小，根据2
U P R
=可知，要求总电阻最大；灯
泡L 的电阻是
()
2
2
L
L L 6V 6Ω6W
U R P ===
当电阻R 与灯泡L 串联在电路中时，此时电路中的电阻最大，只需要闭合开关S 2，这种情况下电路消耗的最小功率是
()2
22
L 6V 0.78W 40Ω6Ω
U U P R R R ===≈++总
4．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，通过两盏灯的电流相等，据P =I 2R 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 。

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5Ω
B ．当通过电阻B 的电流为0A 时，电阻B 的阻值为0Ω
C ．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A B :1:2P P =
D ．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:2:1A B Q Q = 【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 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
35Ω0.6U V R I A
=
== 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
P A :P B =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0.3A ，根据Q =UIt 得，在5min 内，两电阻产生的电热之比
Q A :Q B =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．电炉工作时，电炉丝很快变热但连接的电线却不怎么热，这是因为（）
A．电炉丝的电阻较大
B．电炉丝与导线是并联的
C．电炉丝的横截面大
D．通过电炉丝的电流较大
【答案】A
【解析】
【详解】
电炉丝横截面积小，电阻大，电炉子在使用时，电炉丝和导线串联，I电炉丝＝I导线，通电时间t相同，由焦耳定律Q＝I2Rt，R电炉丝＞R导线，可知Q电炉丝＞Q导线，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。

故选A。

8．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，不是利用电流热效应工作，D项不合题意。

9．图中电源电压保持不变，灯泡标有"6V，3W字样，当开关s闭合时.灯泡L正常发光，电流表的示数为0.8A，则电阻R=____Ω．.通电10s. R产生的热量为______J.
【答案】20Ω 18J
【解析】
【分析】
【详解】
当闭合开关S时，灯L正常发光，说明电源电压为U=6V，电流表测的是总电流，则
I=0．8A，
由P=UI可知，灯泡中的电流：
I L =P额/U额=3W/6V=0.5A，
根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知：电阻中的电流:
I R=I-I L =0.8A-0.5A=0.3A，
由I=U/R得,电阻:
R=U/I R=6V/0．3A=20Ω；
通电1min电阻R产生的热量：
Q=W=UI R t=6V×0．3A×10s=18J。

10．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1R、2R。

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。

11．根据以下新闻信息，下列选项正确的是
材料和测试>行业动态>新闻正文
石墨烯也能变成绝缘体？会产生什么样颠覆性影响？
发布者：甄可信时间：2019/5/20 13：14 阅读量：1314 点赞数：9527
石墨烯又称单层墨，仅由一层碳原子组成，石墨烯是目前世界上最薄最坚硬的纳米材料，它的熔点超过3000℃，它具有优良的导热性，而且由于它特殊的电子结构，电阻会随着光照程度改变，在功能上比硅覆盖面更广更优秀，有可能代替硅成为新的半导体材料，近些年来科学家一直致力于挖掘石墨烯更多隐藏的性质，近日英国曼斯特大学的科学家们在《 NATURE》上撰文，描述了他们用两块硝酸硼和两块石墨烯组装成一个“巨无霸汉堡”，这是科学家们首次将一般为半导体的石墨烯变成绝缘体……
A．石墨烯将来可以顶替硅制作光敏电阻
B ．石墨烯所制作的半导体导电性好，电阻可以为零
C ．电热丝如果用硝酸硼和石墨烯组装而成的绝缘体材料制作，能产生更多的热量
D ．因为石墨烯有优良的导热性，所以石墨烯适合用来制成保温隔热材料 【答案】A 【解析】 【详解】
A ．由文章内容可得，石墨烯电阻会随着光照强度改变，因此可以顶替硅制作光敏电阻，故A 选项正确；
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；
C ．用绝缘材料制作电阻丝，通过电流极小，根据公式2
Q Rt I
=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．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（ ） A ．6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2
U Q W t R
==，现在
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′：
()
2
2
318
0.51U t
Q R U Q t R
'==； 故C 正确。

13．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
2P I R = 可得，较窄处的电功率更大，故ABC 不符合题意, D 符合题意。

14．2019年3月，中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，取得了国际超导科研领域的重大突破。

利用石墨烯超导的零电阻特性进行远距离输电，将实现电能零耗损。

其节能依据的原理是（ ） A ．牛顿第一定律 B ．帕斯卡定律
C ．欧姆定律
D ．焦耳定律
【答案】D 【解析】 【分析】
利用超导进行远距离输电，因为超导体的电阻为零，根据焦耳定律公式可知，没有热量产生，即没有内能的损耗。

【详解】
A ．牛顿第一定律是指一切物体在不受力的情况下，将保持静止状态或匀速直线运动状态，与题无关，故A 不符合题意；
B ．帕斯卡定律是指加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递，与题无关，故B 错误；
C ．欧姆定律是指一段导体通过的电流跟加在导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，与题无关，故C 错误；
D ．焦耳定律是指一段导体产生的热量跟导体通过的电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟导体的通电时间成正比；所以当电阻为零时，导体没有热量产生，即电能零损坏，故D 正确。

故选D 。

15．一只电热水壶有两根电阻丝1R 、2R ，其阻值12R R >，现把这只电热水壶接入照明电路中将一壶水加热至沸腾，则下列说法正确的是（ ） A ．只接入1R 所用时间最短 B ．只接入2R 所用时间最短
C ．两根电阻丝串联接入电路所用时间最短
D ．两根电阻丝并联接入电路所用时间最短 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
将一壶水加热至沸腾时，产生的热量相同，根据热量的公式2
U Q t R
=可知，电源电压不变，接入电路的电阻越小，产生相同热量的时间越少，并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，两根电阻丝并联接入电路时，总电阻最小，加热时间最短。

故选D 。

16．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 P 额甲额乙＞ ，甲乙两灯额定电压相同，由2U R P =
额额
得
R R 甲乙＜
甲乙两灯串联在电路中，所以电流相等，由2
P I R =实
得 P P 实甲实乙＜
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 。

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U 时，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（ ） A ．10min
B ．25min
C ．30min
D ．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2
U W UIt t R
==得出等式，据此求出在0.8U 的电压下烧开一壶水需要的时间。

【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2
U W UIt t R
==可得 ()2
2
0.8U U t t R R
=' 所用的时间 ()22116min 25min 0.64
0.8U t t U '=
=⨯= 故选B 。

18．两盏电灯并联接在同一电源上．甲灯的电阻为500Ω,乙灯的电阻为1200Ω.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
D ．无法判断
【答案】A
【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 =2
U t R
可知，甲灯消耗的电能多，故A 正确、BCD 错误，故选A 。

19．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R 1产生的热量为36J 。

则下列结果正确的是（ ）
A ．电路中的最大电流为1A
B ．滑片P 在中点时，10s 内滑动变阻器R 消耗的电能为60J
C ．R 1先后两次消耗的电功率之比为16:9
D ．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R 1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R 1两端的电压
U 1=U -U R =12V-6V=6V
由Q =2
U R
t 可得 R 1=211U Q t =2
(6V)60J
×10s=6Ω 此时电路中的电流
1116V 1A 6Ω
U I R === 当滑片在a 点时，电路是只有R 1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
I 最大=1U R =12V 6Ω
=2A 故A 错误；
B ．滑片在中点时，电路中的电流
I =I 1＇=
1R U U R -＇=12V 4V 6Ω-=43A 9s 内滑动变阻器R 消耗的电能
W R =U R ＇It =4V×
43
A×9s=48J 故B 错误；
C ．由P =UI 可得，R 1先后两次消耗的电功率之比
11P P ＇=11R U U I U I -（＇）=412V 4V A 36V 1A
-⨯⨯（）=169 故C 正确；
D ．由P =UI 可得，R 先后两次消耗的电功率之比
R R P P ＇=1R R U I U I ＇=44V A 36V 1A
⨯⨯=89 故D 错误。

故选C 。

20．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
D ．灯泡两端的电压变小
【答案】B
【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P UI =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2Q I 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U IR =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，不符合题意。

故选B 。