【物理】物理焦耳定律的应用问题的专项培优练习题(含答案)及答案

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。

2．两个发热电阻R 1:R 2=1:4,当它们串联在电路中时，R 1、R 2两端的电压之比U 1:U 2=_____；已知R 1=10Ω,那它们并联在4V 电路中,两个电阻在100s 内产生的热量是_______J ． 【答案】1：4 200 【解析】 【分析】 【详解】两电阻串联在电路中时时，电流相等，根据U IR =得，R 1、R 2两端的电压之比：11122214U IR R U IR R ===； 已知110ΩR =，则214410Ω40ΩR R ==⨯=；根据2U Q W t R==得两个电阻在100s 内产生的热量为：22221212(4V)(4V)100s 100s 200J 10Ω40ΩU U Q W W t t R R =+=+=⨯+⨯=总．3．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2222()P P rP 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 rP P Pr U P P Uη-===-实 所以输电线输送电能的效率为21rP U-。

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 6VP 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=3J5．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22122112121114U U Q Q t t R R R R R R ====：：：：：6．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()22R6V100s 90J 40ΩU 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2U P R=可知，要求总电阻最大；灯泡L 的电阻是()22LL L 6V 6Ω6WU 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()222L 6V 0.78W 40Ω6ΩU U P R R R ===≈++总7．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10Ω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 ．装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω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5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I 右=I 1+I 2两电阻的阻值相等，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10Ω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能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，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。

8．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。

9．一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=I 2R=（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%．10．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 。

11．两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 =2U t R可知，甲灯消耗的电能多，故A 正确、BCD 错误，故选A 。

12．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1：2B ．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。