中考物理焦耳定律的应用问题-经典压轴题及详细答案

一、初中物理焦耳定律的应用问题

1．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。

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．如图甲所示，为额定电压为 6V 的灯泡 L 的I-U 图像．如图乙所示的电路，电源电压 12V 不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关 S1，滑片 P 从最右端移动到最左端，电压表示数变化范围为 2V~6V，则灯泡的额定功率是____W，R1的阻值为_____Ω，滑动变阻器R2两端的最大电压为_____V，移动滑片 P 使R2接入电路的阻值为变阻器最大阻值的

7/15，通电 1min R2 产生的热量为_____J。

【答案】3.6 10 6 105

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由灯泡L的I- U图象可知，当额定电压U= 6V时，灯泡的额定电流I= 0.6A，则灯泡额定功率

==⨯=

P UI

6V0.6A 3.6W

[2]当滑片P 在在最左端时，变阻器没有连入电路，电压表示数为6V ，由图象可知，这时电路中的电流为

I 大=0.6A

由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压

L 1U U I R =+大

即

112V 6V 0.6A R =+⨯

解得

110R =Ω

[3]由电路图可知，当滑片P 在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，R 1与R 2灯泡串联，电 压表测灯泡两端电压，此时电压表示数最小，为

U 小= 2V

由图象可知，这时电路中的电流为

I 小= 0.4A

由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压

12L U U I R U =++小小

滑动变阻器R 2两端的最大电压

212V 2V 0.4A 106V U =--⨯Ω=

[4]当滑片P 在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，通过的电流为

I 小= 0.4A

则此时滑动变阻器的阻值为

226V =150.4A

U R I ==Ω小 移动滑片 P 使R 2 接入电路的阻值为变阻器最大阻值的 7/15，则此时滑动变阻器的阻值为 '2715715R =

⨯Ω=Ω 则

'''L 12U U I R I R =++

由图分析可知，当电流'=0.5A I ，灯泡两端电压U L =3.5V 时，等式

12V 3.5V+0.5A 10Ω+0.5A 7Ω=⨯⨯

成立，即此时通过R 2的电流为0.5A ，则通电1min R 2 产生的热量为

()2

'2'20.5A 7Ω60s=105J Q I R t ==⨯⨯放

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

-。

6．两定值电阻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 ，