2020-2021中考物理压轴题专题复习——焦耳定律的应用问题的综合含详细答案

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2Q I Rt =，
R R 电熨斗导线＞＞，
所以产生的热量：
Q Q 电熨斗导线＞＞，
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．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。

3．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： ()22220V 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 ===⨯⨯=⨯。

4．从产品说明书得知，一台“6 V 3 W ”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值0.1Ω，则小风扇正常工作2min 电动机线圈产生的热量为____J 。

【答案】3
【解析】
【分析】
【详解】
电路中线圈的电流为
3W 0.5A 6V
P I U === 电路中通过线圈的电流为产生的热量为
Q =I 2Rt =(0.5A) 2×0.1Ω×2×60s=3J
5．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
6．有两个灯泡L 1、L 2，L 1标有“6V 、3W ”字样，L 2没有标记，实验测得L 2的电阻为6Ω。

将L 1、L 2串联接在某一电路中，两灯L 1、L 2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9V
B ．灯L2的额定功率为3W
C ．相同时间内，灯L 1、L 2消耗的电能之比W 1﹕W 2=1﹕1
D ．相同时间内，灯L 1、L 2产生的热量之比Q 1﹕Q 2=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
113W 0.5A 6V
P I U =
==， 则L 2两端电压 220.5A 6Ω3V U IR ==⨯=，
则总电压
126V 3V 9V U U U =+=+=总，
A 正确；
B ．根据题意可知，L 2的功率为
()22220.5A 6Ω 1.5W P I R ==⨯=，
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．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．
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．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．
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．如图，电源电压不变，1R、2R是两个相同的电阻，当闭合开关1S，断开2S、3S，通电10min，电路产生的热量为Q；同时闭合2S、3S，断开1S，若要产生相同的热量Q，则通电时间为（）
A．2.5min B．10min C．20min D．40min
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由题可知，R1、R2是两个相同的电阻，设
R1=R2=R
由图可知，当闭合开关S1，断开S2、S3时，两电阻串联，总电阻为2R，电源电压不变，由
焦耳定律可得，通电10min电路产生热量
Q=
2
2
U
R
×10×60s
闭合S2、S3，断开S1时两电阻并联，总电阻为
2
R
，产生相同热量，则
Q=
2
2
U
R×t=
2
2U
R
×t
2
2
U
R
×10×60s=
2
2U
R
×t
t=150s=2.5min
故选A。

12．一个“220V 300 W"的电热杯，一个“220 V 300W”的煮蛋器，一台“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D．一样多
【答案】A
【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．电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示，断开S后，充电插口可以外接充电器对电池进行充电，电动自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A，电动机线圈的电阻是0.5Ω，下列说法正确的是（）
A．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源
B．电动自行车的电动机把电能全部转化为机械能
C．电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为14400J
D．电动机正常工作1min，消耗的电能为14400J
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．对蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来，则蓄电池相当于用电器，故A错误；B．由于电动机会发热，则电动自行车的电动机把电能转化为机械能和内能，故B错误；C．电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为
Q=I2Rt=(5A)2×0.5Ω×60s=750J
故C错误；
D．电动机正常工作1min，消耗的电能为
W=UIt=48V×5A×60s=14400J
故D正确。

故选D。

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．从产品说明书得知，一台“6V 3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1Ω。

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18J
B．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1.5J
D．电动机线圈1min产生的热量为15J 【答案】C
【解析】
【详解】
A．由
W P
t
=得，小风扇1min消耗的电能为：
3W60s180J
W Pt
==⨯=；
故A项错误；
BCD．由P UI
=得，电路中线圈的电流为：
3W
0.5A
6V
P
I
U
===；
电路中通过线圈的电流为产生的热量为：
22
0.5A0.1Ω60s 1.5J
Q I Rt
==⨯⨯=
（）；
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．如图所示电路，电源电压恒为6V，定值电阻R1为10Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω 0.5A”，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2～10Ω
D．当变阻器R2接入电路中的阻值是5Ω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R2的滑片P向左移动时，R2电阻增大，根据串联分压的特点， R2两端电压增大，即电压表示数增大，故B错误；
C．由电压表量程“0∼3V”， R2两端电压最大为3V，根据串联分压的特点，1
1
U
R=
2
2
U
R，即
6V3V
10Ω
-
=
2
3V
R
解得R2=10Ω，由电流表量程“0∼0.6A”，电路中最大电流为0.6A，由滑动变阻器R2的规
格为“20Ω 0.5A ”，电路中最大电流为0.5A ，综合以上因素，电路中最大电流为0.5A ，则I
最大=12
U R
R +，即 0.5A=2
6V 10ΩR + 解得R 2=2Ω，故变阻器R 2接入电路的阻值范围是2∼10Ω，故C 正确；
D ．当变阻器R 2接入电路中的阻值是5Ω时，电路中的电流
I ′=
'12U R R +=6V 10Ω5Ω
+ =0.4A 通电1min 电阻R 1产生的热量
Q =(I ′)2R 1t =(0.4A)2×5Ω×1×60s=48J
故D 错误。

故选C 。

17．两个定值电阻12R 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，12R R 、产生的热量之比为（ ）
A ．1:3
B ．3:1
C ．1:9
D ．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R 1、R 2并联连接，结合图乙知，当U =3.0V 时，通过R 1、R 2的电流分别为I 1=0.6A ，I 2=0.2A ，即通过两电阻的电流之比
I 1:I 2=0.6A:0.2A=3:1
由Q =UIt 得，在相同的时间内，R 1、R 2产生的热量之比
Q 1:Q 2=UI 1t :UI 2t = I 1:I 2=0.6A:0.2A=3:1
故ACD 不正确，B 正确。

故选B 。

18．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V ，线圈电阻为2Ω，线圈中电流为10
A。

这台电动机正常工作1 s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则
A．W=3 800 J，Q=200 J
B．W=3 800 J，Q=3 800 J
C．W=72 200 J，Q=200 J
D．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×1s=3800J，
电动机正常工作1s产生的热量：
Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×1s=200J，
故选A。

19．如图所示，在四个相同水槽中盛有质量相等和温度相同的纯水，现将阻值为R1、R2的电阻丝（R1<R2）分别按图中的四种方式连接放入水槽，并接入相同电源．通电相同时间后，水温最高的是
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由串并联电路特点可知，串联电路电阻越串越大，并联电路电阻越并越小；由电路图及已
知R1＜R2可知，图D中电路总电阻最小，四个电路电压相等，通电时间相等，Q=
2
U
R
t可
知，D产生的热量最多，水吸收的热量越多，水的温度最高，故选D。

【点评】
电路产生的热量越多，水吸收的热量越多，水的温度越高，由串并联电路的特点判断各电
路的阻值大小、熟练应用电功公式是正确解题的关键．
20．新的国家标准对延长线插座配用的导线横截面积要求做了修改，额定电流16A 的延长线插座，导线最小横截面积由1mm 2提升到1.5mm 2。

这样做的目的是
A ．增大导线的电阻
B ．减小通过导线的电流
C ．增大导线上的电压
D ．减小导线的发热功率
【答案】D
【解析】
【详解】
当材料、长度相同时导体的电阻跟横截面积成反比，将导线最小横截面积由1mm 2提升到
1.5mm 2，从而减小导线的电阻，根据焦耳定律2Q I Rt 知道，当通电时间一定时，电阻越小，导体产生的热量越少，因此这样做可以减小导线发热的功率，故选D 。