中考物理培优 易错 难题(含解析)之焦耳定律的应用问题附答案

一、初中物理焦耳定律的应用问题

1．如图所示是研究焦耳定律实验装置中的部分电路．两瓶中的电阻丝是串联的，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值．比较通电后两根电阻丝两端的电压U 甲、U 乙．以及它们在相同时间内产生的热量Q 甲、Q 乙，以下关系式中正确的是 ( )

A ．U 甲= U 乙，Q 甲= Q 乙

B ．U 甲< U 乙，Q 甲> Q 乙

C ．U 甲< U 乙，Q 甲< Q 乙

D ．U 甲>U 乙，Q 甲< Q

【答案】C

【解析】

【详解】 由于两电阻丝串联，流过它们的电流I 相等，通电时间t 相等，由题意知：R R <甲乙，由U =IR 知：U U <甲乙；由焦耳定律Q =I 2Rt 知：Q Q <甲乙；故选C 。

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=I 2Rt ，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．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 ===⨯⨯=⨯。

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

6．两定值电阻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 ，

根据U R I

=，电阻

3V 50.6A A A U R I ==

=Ω， 3V 100.3A

B B U R I =

==Ω， 两电阻串联时，电路总电阻 R =R A +R B =5Ω+10Ω=15Ω，

电路总功率

22

(3V)0.6W 15U P R ===Ω

； A 、B 两电阻串联流过它们的电流I 相等，通电一段时间产生的热量之比

2251102

A A A

B B B Q I R t R Q I R t R Ω====Ω．

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

I 1=I 2

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；