2020-2021中考物理焦耳定律的应用问题-经典压轴题

一、初中物理焦耳定律的应用问题

1．如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U 甲、U 乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q

甲

、Q 乙的大小，下面关系中正确的是（ ）

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 乙

【答案】A 【解析】 【详解】

从图中可以看到，这两个灯泡是串联的，流过的电流大小相等，甲电阻丝的阻值大于乙电

阻丝的阻值，根据U IR =可知，U U >甲乙；根据2

Q I Rt =可知，时间相同，流过的电流

大小相同，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值，那么Q Q >甲乙。 故选A 。

2．一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=I 2Rt 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=I 2R 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=I 2Rt=（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%．

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 。

4．两个发热电阻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：

11122214

U IR R U IR R ===； 已知110ΩR =，则

214410Ω40ΩR R ==⨯=；

根据2

U Q W t R

==得两个电阻在100s 内产生的热量为：

2222

1212(4V)(4V)100s 100s 200J 10Ω

40Ω

U U Q W W t t R R =+=+=⨯+⨯=总．

5．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

0100

kW h=kW h 0.05kW h 2000

n 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 22

W I Ut ⨯⨯===⨯⨯ 电动机线圈产生热量为

22

4100(A) 4.84Ω180s=18000J=1.810J 22

Q I Rt ==⨯⨯⨯

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

()2

2

R

6V 100s 90J 40Ω

U 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2

U P R

=可知，要求总电阻最大；灯