备战中考物理压轴题专题焦耳定律的应用问题的经典综合题附答案

一、初中物理焦耳定律的应用问题
1．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。

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．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．有一台电动机，额定电压3V ，额定电流1A ，电动机线圈电阻0.5Ω。

这台电动机正常工作1min ，消耗的电能为_______J 。

产生的热量为_______J ，输出的机械能为_______J 。

【答案】180 30 150
【解析】
【分析】
根据=W UIt ，求出消耗的电能；根据 2Q I Rt =求出在1min 内电流产生的热量；消耗的电
能减去产生的热量即为电动机获得的机械能。

【详解】
[1]这台电动机正常工作，电动机1min 消耗的电能
3V 1A 60s 180J W UIt ==⨯⨯=
[2]产生的电热
221A 0.5Ω60s 30J Q I Rt ==⨯⨯=（）
[3]输出的机械能
180J 30J 150J W W Q =-=-=机械
【点睛】
本题考查了电动机产生热量、电功、输出机械能的计算，关键是知道只有在纯电阻电路中
电能才完全转化成内能。

5．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）
【答案】21rP U - 【解析】 【分析】
【详解】 由P UI =得：通过输电线的电流
P I U
= 输电线的总电阻R r =，则输电线上消耗的功率
22
22()P P r P I R r U U ==⨯=损耗
则用户实际得到的电功率 22P r P P P P U
=-=-损耗
实 则输电线输送电能的效率为 2221P r P P Pr U P P U
η-===-实 所以输电线输送电能的效率为21rP U
-。

6．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___________Ω，正常工作吹热风5min 电热丝产生的热量是___________J 。

【答案】55 2.64×105
【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：
1000W 120W 880W M P P P
=-=-=电热丝热； 并联电路中各支路两端的电压相等，由2
U P R
=可得电热丝的电阻： ()2
2
220V 55880W U R P ===Ω电热丝电热丝；
[2]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：
5880W 560 2.6410J R Q W P t s ===⨯⨯=⨯。

7．将阻值为R 甲=40Ω和R 乙=10Ω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 =2I Rt ，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 =2I Rt ,I =U R
得， Q 甲=2U t R 甲=()24V 60s 40Ω⨯=24J ，Q 乙=2U t R 乙=()24V 60s 10Ω
⨯=96J 共产生的热量
Q =Q 甲+Q 乙=24J+96J=120J
8．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，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______Ω，正常转动时的效率是_____。

【答案】2 90%
【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
R =
U I =6V 3A =2Ω [2]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 =I 2Rt =(0.3A)2×2Ω×t
电动机正常运转时的效率
η=W W 有总=-W Q W =()26V 0.3A -0.3A 2Ω6V 0.3A t t t
⨯⨯⨯⨯⨯⨯=90%
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0.2Ω）、阻值为30Ω的定值电阻R 0、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) 10Ω；(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
2.5V =10Ω0.25A
U R I ==额额额 (2)由图像可知电压表与灯L 串联后与定值电阻R 0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R 0的电流为
0.55A-0.25A=0.3A
则两支路的路端电压为
000=0.3A 30Ω=9V U I R =⨯
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
()2
2A 0.55A 0.2Ω60s=3.63J Q I R t ==⨯⨯
答：(1)小灯泡L 正常发光时的电阻是10Ω；
(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．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 。

11．如图所示电路，电源电压恒为6V ，定值电阻R 1为10Ω，滑动变阻器R 2的规格为“20Ω 0.5A ”，电压表量程为0~3V ，电流表量程为0~0.6 A 。

则（ ）
A ．电压表测量的是电阻R 1两端的电压
B ．当变阻器R 2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R 2接入电路的阻值范围是2~10Ω
D ．当变阻器R 2接入电路中的阻值是8Ω时，通电1min 电阻R 1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，R 1与R 2串联，电压表测R 2两端的电压，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R 1两端的电压变化，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R 1两端的电压，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R 2接入电路中的阻值是8Ω时，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电
流，根据2Q I Rt =求出1min 电阻R 1产生的热量。

【详解】
A ．由电路图可知，R 1与R 2串联，电压表测R 2两端的电压，电流表测电路中的电流，故A 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 2的滑片P 像左移动时，接入电路的电阻增加，电压表的示数变大，故B 错误；
C ．因为滑动变阻器R 2的规格为“20Ω0.5A ”，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
6V 12Ω0.5A
U R I =
== 滑动变阻器接入电路中的最小电阻 112Ω10Ω2ΩR R R -=-==小
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10Ω，故C 正确； D ．当变阻器R 2接人电路中的阻值是8Ω时，电路的总电阻
1210Ω8Ω18ΩR R R '=+=+=
此时电路中的电流 6V 1A 18Ω3
U I R '=
==' 通电1min 电阻R 1产生的热量 2211(A)10Ω160s 66.7J 3
Q I R t '==⨯⨯⨯≈ 故D 错误。

故选C 。

12．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，白天只进行适当保温，不进行灯光照射，可增大鸡的产蛋量。

电路图中R 1、R 2，是电热丝，L 为照明灯泡（L 的电阻不随温度变化），1212R R R ==。

S 1、S 2，同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求。

开关S 闭合时，下列说法错误（ ）
A ． S 1、S 2同时断开时，设备运行处于白天用电状态
B ． S 1、S 2同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态
C ． S 1、S 2同时断开时，在相同时间内和产生的热量之比为2∶1
D ． S 1、S 2同时闭合时，若电流表示数为6A ，则的实际功率为880W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
S 闭合，S 1、S 2同时断开时，R 1、R 2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2
U P R
=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间内R 1、R 2产生的热量之比
2222121
2Q Q I Rt I R t R R ====∶∶∶ 开关S 、S 1、S 2同时处于闭合状态，R 2被短路，R 1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2
U P R
=可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以是晚上，因为U I R
=，所以
1
1 2 L
R R=
∶∶所以
L L
112 1
I I R R
==
∶∶∶因为R1= 6A
所以
I1=4A
I2=2A
因为
1 L 220V
U U U
===所以
11220V4A880W
P UI
==⨯=
故选C。

13．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D．甲消耗的电功率一定比乙的小
【答案】D
【解析】
【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
W
P
t
=可知，甲的功率小，故D符合题意。

故选D。

14．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
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2
Q I Rt Pt ==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 。

15．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。

16．以下原理与应用上下对应正确的是（ ）
A ．
B ．
C．
D．
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．原理为电磁感应原理；扬声器是利用通电导体在磁场中受力的作用，故A错误；B．原理为通电导体在磁场中受力的作用；麦克风是利用电磁感应原理，故B错误；C．原理为电流的磁效应即电流周围存在磁场；电铃是利用电流的磁效应，使电磁铁吸引衔铁击打铃盖发出声音，故C正确；
D．原理为电流的热效应，电流做功将电能转化为内能；电风扇是利用电流做功将电能转化为机械能，故D错误。

故选C。

17．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
3
18
0.5
1
U
t
Q R
U
Q
t
R
'
==；
故C正确。

18．两个定值电阻
12
R R
、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，12
R R
、产生的热量之比为（）
A．1:3B．3:1C．1:9D．9:1
【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。

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R1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．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 。