2020-2021上海备战中考物理—焦耳定律的应用问题的综合压轴题专题复习

一、初中物理焦耳定律的应用问题

1．如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（）

A．电视机

B．电暖气

C．电风扇

D．计算器

【答案】B

【解析】

【详解】

A．通电后，电视机是把电能转化为电视机影像的光能和喇叭的声能，不是利用电流热效应工作，A项不合题意；

B．通电后，电暖气是把电能转化为内能，这是利用电流热效应工作，选项B符合题意；C．通电后，电风扇是把电能转化为扇叶的动能，不是利用电流热效应工作，C项不合题意；

D．通电后，计算器是把电能转化为显示屏上的光能和喇叭的声能，不是利用电流热效应工作，D项不合题意。

2．小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P 从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图象可知定值电阻R1的阻值是____Ω．实验时，电源电压保持5 V不变，当滑片P位于a端时，由图象可得滑动变阻器消耗的电功率是_____W．此时，电阻R1在10 min内产生的热量为_____J．

【答案】10 0.4 60 【解析】 【分析】 【详解】

当P 在b 端时R 2=0Ω，此时电压示数和电流示数最大，且均为R 1的数据，所以R 1的阻值为：R 1=

5V

=0.5A

U I 总=10Ω．当滑动变阻器的滑片移到a 端时，R 2两端电压U 2=U 总-U 1=5V-1V=4V ，由图象知，当R 1的电压是1V 时，电流为0.1A ，根据串联电路的电流处处相等，∴I 2=I 1=0.1A ，∴P 2=U 2I 2=4V×0.1A=0.4W ，Q 1=W 1=U 1It=1V×0.1A×600s=60J 。

3．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 ==⨯⨯⨯

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，R 1 为定值电阻，R 2 为滑动变阻器，闭合开关 S 1，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 ，R 1 的阻值为_____Ω，滑动变阻器 R 2 两端的最大电压为_____V ，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，通电 1min R 2 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

6V 0.6A 3.6W P UI ==⨯=

[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

'27

15715

R =

⨯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】2

1rP 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

222

1P 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．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