物理 焦耳定律的应用问题的专项 培优练习题附答案

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。

2．一台电动机正常工作时，两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，则这台电动机1min内产生的热量是______J，这台电动机的效率是______．【答案】1.2×104 90.9%

【解析】

【分析】

【详解】

已知线圈的电阻和通过的电流以及通电时间，根据公式Q=I2Rt可求这台电动机1min内产生的热量．已知电动机两端的电压和通过的电流，根据公式P=UI可求电动机的总电功率；再根据公式P=I2R计算线圈消耗的功率，总功率减去线圈消耗的功率就是电动机的输出功率，输出功率与总功率的比值就是这台电动机的效率．

（1）这台电动机1min内产生的热量：

Q=I2Rt=（10A）2×2Ω×60s=1.2×104J；

（2）电动机的电功率：

P总=UI=220V×10A=2200W，

线圈消耗的功率：

P圈=I2R=（10A）2×2Ω=200W，

输出功率：

P出=P总-P圈=2200W-200W=2000W，

这台电动机的效率：

η= P出/ P总=2000W/2200W=90.9%．

3．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。

4．两定值电阻R A和R B中的电流与其两端电压的关系如图所示，若将两电阻串联在电压为3V的电源两端，电路的总功率为________ W，通电一段时间后，R A和R B产生的热量之比是________．

【答案】0.6 1：2

【解析】

【分析】

【详解】

由图象知，

U=3V时，I A=0.6A，I B=0.3A，

根据

U

R

I

=，电阻

3V

5

0.6A

A

A

U

R

I

===Ω，

3V

10

0.3A

B

B

U

R

I

===Ω，

两电阻串联时，电路总电阻

R=R A+R B=5Ω+10Ω=15Ω，

电路总功率

22

(3V)

0.6W

15

U

P

R

===

Ω

；

A、B两电阻串联流过它们的电流I相等，通电一段时间产生的热量之比

2

2

51

102

A A A

B B B

Q I R t R

Q I R t R

Ω

====

Ω

．

5．如图是养鸡场冬季用来调控光照和室温设备的原理电路图．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．R1：R2：R L=1：2：2，S1、S2可以同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求．开关S闭合（）

A．S1、S2同时断开时，设备运行处于白天用电状态

B．S1、S2也同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态

C．S1、S2同时断开时，在相同时间内R1和R2产生的热量之比为2：1

D．S1、S2也同时闭合时，若电流表示数为6A，则R1的实际功率为880W

【答案】ABD

【解析】

S闭合，S1、S2断开时，R1和R2组成串联电路，灯泡L断路不发光，且电路中的电阻最大，由公式P=U2/R可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天，故A正确；

开关S、S1、S2同时处于闭合状态，R2被短路，R1和灯泡L组成并联电路，灯泡L发光，且电路中的电阻最小，由公式P=U2/R可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以是晚上；故B正确；

S闭合，S1、S2断开时，R1和R2串联，Q1：Q2 =I2R1 t：I2R2t=R1：R2 =1：2，故C错；

开关S、S1、S2都处于闭合状态时，R2被短路，R1和灯泡L组成并联电路；

∵I=U/R，R1：R L =1：2，∴I1：I L =R L：R1 =2：1，∵I=6A，∴I1 =4A，I L =2A，∵U L =U1

=U=220V，∴P1 =U1 I1 =220V×4A=880W，故D正确；

故选ABD．

6．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5V

B．R的阻值为15Ω

C．10s内定值电阻R产生的电热为9J

D．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'=10Ω，电流I1=0.3A，此时滑动变阻器的电压

1103A10Ω3V

U I R.

==⨯=

＇

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

13V

U U

==

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