中考物理复习焦耳定律的应用问题专项综合练

一、初中物理焦耳定律的应用问题1．如图所示是“探究在通电时间一定时，电流产生热量与哪些因素有关"的实验装置。

下列关于此实验的一些描述，正确的是A ．在甲图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系B ．在乙图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系C ．在甲图中，闭合开关一段时间后a 容器连接的U 型管液面高度差更明显D ．在乙图中，可得到结论：相同时间内，电流越大，容器内空气吸收热量越少 【答案】A 【解析】 【详解】A. 在甲图中，两个电阻串联，电流相等，电阻阻值不同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系，故A 正确；B. 在乙图中，两个电阻阻值相同，电流不同，所以探究的是电流产生热量与电流的关系，故B 错误；C. 在甲图中，a 容器中的阻值小于b 容器中阻值，串联电路电流相同，由焦耳定律可知闭合开关一段时间后a 容器内产生的热量小于b 容器内，因此b 容器内连接的U 型管液面高度差更明显，故C 错误；D. 在乙图中，探究的是电流产生热量与电流的关系，可得到结论是相同时间内，电流越大，容器内空气吸收热量越多，故D 错误。

2．小明将线圈电阻为4.84Ω的电动机接人220V 的家庭电路中，关闭其它用电器，只让电动机工作时，观察到他家标有2000imp/(kW.h)的电能表3min 内闪烁了100次，则电动机在这段时间内消耗的电能为________kW.h ，电动机线圈产生________J 的热量。

【答案】0.05 41.810⨯ 【解析】 【分析】 【详解】[1]电动机在这段时间内消耗的电能为0100kW h=kW h 0.05kW h 2000n W n =⋅⋅=⋅ [2]根据公式W UIt =可以求出电动机线圈的电流为60.05 3.610J 100A 220V 360s 22W I Ut ⨯⨯===⨯⨯ 电动机线圈产生热量为224100(A) 4.84Ω180s=18000J=1.810J 22Q I Rt ==⨯⨯⨯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．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5ΩB ．当通过电阻B 的电流为0A 时，电阻B 的阻值为0ΩC ．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 。

6．如图甲所示电路，电源电压保持不变，电流表量程为0~0.6A 。

图乙中A 、B 分别是小灯泡和电阻R 1两端的电压随电流变化关系图象。

只闭合开关S 、S 1，滑动变阻器的滑片P 移至a 端时，电路中的电流为0.2A ；滑动变阻器的滑片移至b 端时，小灯泡恰好正常发光。

只闭合开关S 、S 3，调节滑片P ，当滑动变阻器接入电路中的电阻为10Ω时，小灯泡两端的电压恰好为2V 。

则（ ）A ．电源电压为10VB ．小灯泡L 的额定功率6WC ．只闭合开关S 、S 2，滑动变阻器的滑片移至a 端时，1.5min 电流通过R 1产生的热量为64JD ．闭合开关S ，改变其它开关的通断及滑片的位置，电路消耗的最小功率可以达到1.2W 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A ．由于灯泡灯丝电阻受温度影响，定值电阻阻值不发生变化，则小灯泡灯丝两端的电压随电流变化关系图象为曲线，定值电阻两端的电压随电流变化关系图象为过原点的直线，则由乙图数据可求R 1阻值为1114V ==400.1AI R U =Ω 已知闭合S 、S 3，调节滑片P ，当滑动变阻器接入电路中的电阻为10Ω时，小灯泡两端的电压恰好为2V ，此时电路为小灯泡与两电阻串联电路，由乙图可知此时电路电流为0.2A ，则电源电压为L 12=2V+0.2A 40+0.2A 10=12V U U U U '=++⨯Ω⨯Ω故A 不符合题意；B ．当闭合开关S 、S 1，滑动变阻器的滑片移至b 端时，小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器接入阻值为0Ω，此时电路为小灯泡的简单电路，小灯泡此时两端电压等于电源电压为12V ，对应乙图可知此时电流为0.5A ，则额定功率为12V 0.5A=6W P U I ==⨯额额额故B 符合题意；C ．只闭合开关S 、S 1，滑动变阻器的滑片P 移至a 端时，电路中的电流为0.2A ，此时电路为小灯泡与滑动变阻器串联电路，且滑动变阻器接入阻值最大，由乙图可知此时小灯泡两端电压为2V ，电源电压为12V ，则由串联分压可知滑动变阻器两端电压为10V ，由欧姆定律可求滑动变阻器最大阻值为2max 2max 210V=500.2AU R I ==Ω 则当闭合开关S 、S 2，滑动变阻器的滑片移至a 端时，电路为R 1与R 2串联电路，由串联分压可求R 1两端电压为1112404812V=V 40509R U U R R Ω''==⨯+Ω+Ω 由于R 1为纯电阻，则1.5min 电流通过R 1产生的热量为2211148V 9 1.560s=64J40U W t R ⎛⎫⎪''⎝⎭==⨯⨯Ω故C 符合题意；D ．由于电源电压不变，则由2U P R=可知，当电路阻值最大时，电路总功率最小，则闭合开关S 、S 3，滑片滑到最大阻值处时电路电阻最大，功率最小，若最小功率为1.2W ，则此时电路电流为min min 1.2W=0.1A 12VP I U == 则此时电路总电阻为max min 12V=1200.1AU R I ==Ω 则小灯泡此时电阻应为R L 实=R max -R 1-R 2max =120Ω-40Ω-50Ω=30Ω此时小灯泡分得电压应为U L 实=I min R L 实=0.1A×30Ω=3V但由乙图可知，当小灯泡电流为0.1A 时，小灯泡两端电压不足2V ，前后冲突，故D 不符合题意。

故选BC 。

7．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【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 ＝I 2Rt ，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 。

8．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 。

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】(1)小灯泡L 正常发光时的电阻是2.5V=10Ω0.25AU 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()22A 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 。