2020-2021中考物理焦耳定律的应用问题综合题汇编附答案
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一、初中物理焦耳定律的应用问题1.电冰箱起动时,与电冰箱并联的台灯变暗。
关于这一现象,下列说法中不正确的是( )A .进户线中电流变大B .线路中电阻变大C .线路中热损耗变大D .灯泡两端的电压变小【答案】B【解析】【分析】【详解】A .当使用大功率的电冰箱时,电路中的总功率过大,家庭电路的电压一定,由P UI =可知,干路中的电流变大,故A 正确,不符合题意;B .因电冰箱和台灯是并联的,根据并联电路电阻的特点知,线路中的总电阻变小,故B 错误,符合题意;C .干路中的电流变大,由2Q I Rt =知,线路中的热损耗变大,故C 正确,不符合题意;D .因干路中的电流变大,由U IR =知,线路电阻分压变大,台灯两端的电压变小,所以台灯将变暗,故D 正确,不符合题意。
故选B 。
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.有一台电动机,额定电压3V ,额定电流1A ,电动机线圈电阻0.5Ω。
一、初中物理焦耳定律的应用问题1.如图是“探究影响电流热效应因素”的实验装置图。
其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量、初温相同的煤油,阻值不同的电阻丝1R、2R。
关于此电路说法中正确的是A.探究的是电流产生的热量与电压的关系B.温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻小C.通电时间相同时两个烧瓶内电阻丝产生的热量相同D.温度计示数变化的大小反映电流产生热量的多少【答案】D【解析】【详解】A.实验用不同阻值不同的电阻丝串联在一起,探究的是电流产生的热量与电阻的关系,故A错误;B.温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻大,故B错误;C.通电时间相同时,烧瓶内电阻丝阻值大产生的热量多,故C错误;D.本实验通过温度计示数变化的大小来反映电流产生热量的多少,故D正确。
2.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 。
3.两个发热电阻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:11122214U IR R U IR R ===; 已知110ΩR =,则214410Ω40ΩR R ==⨯=; 根据2U Q W t R==得两个电阻在100s 内产生的热量为: 22221212(4V)(4V)100s 100s 200J 10Ω40ΩU U Q W W t t R R =+=+=⨯+⨯=总.4.如图甲所示电路,电源电压保持不变,电流表量程为0~0.6A 。
一、初中物理焦耳定律的应用问题1.电冰箱起动时,与电冰箱并联的台灯变暗。
关于这一现象,下列说法中不正确的是( )A .进户线中电流变大B .线路中电阻变大C .线路中热损耗变大D .灯泡两端的电压变小【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A .当使用大功率的电冰箱时,电路中的总功率过大,家庭电路的电压一定,由P UI =可知,干路中的电流变大,故A 正确,不符合题意;B .因电冰箱和台灯是并联的,根据并联电路电阻的特点知,线路中的总电阻变小,故B 错误,符合题意;C .干路中的电流变大,由2Q I Rt =知,线路中的热损耗变大,故C 正确,不符合题意;D .因干路中的电流变大,由U IR =知,线路电阻分压变大,台灯两端的电压变小,所以台灯将变暗,故D 正确,不符合题意。
故选B 。
2.两个发热电阻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:11122214U IR R U IR R ===; 已知110ΩR =,则214410Ω40ΩR R ==⨯=;根据2U Q W t R==得两个电阻在100s 内产生的热量为:22221212(4V)(4V)100s 100s 200J 10Ω40ΩU U Q W W t t R R =+=+=⨯+⨯=总.3.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2U P R=可得电热丝的电阻:()22220V 55880WU 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 ===⨯⨯=⨯。
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 。
2.两个发热电阻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:11122214U IR R U IR R ===; 已知110ΩR =,则214410Ω40ΩR R ==⨯=; 根据2U Q W t R==得两个电阻在100s 内产生的热量为: 22221212(4V)(4V)100s 100s 200J 10Ω40ΩU U Q W W t t R R =+=+=⨯+⨯=总.3.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R 1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R 1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 =0.5AU 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 。
一、初中物理焦耳定律的应用问题1.电熨斗通电一段时间后变得很烫,而连接电熨斗的导线却不怎么热,这主要是因为 A .导线的电阻远小于电熨斗的电阻,导线消耗的电能很少B .通过导线的电流小于电熨斗的电流C .导线散热比电熨斗快D .导线的绝缘皮隔热【答案】A【解析】【详解】电熨斗跟导线串联,通过它们的电流I 和通电时间t 相等;因为2Q I Rt ,R R 电熨斗导线>>,所以产生的热量:Q Q 电熨斗导线>>,即相同时间内导线产生的热量远小于电熨斗产生的热量,而与散热快慢、隔热效果无关,故A 正确,BCD 错误。
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 。
一、初中物理焦耳定律的应用问题1.在家庭电路中,导线相互连接处往往比别处更容易发热,甚至引起火灾,原因是连接处( )A .电流比别处大,产生的热量多B .电流比别处小,产生的热量多C .电阻比别处小,产生的热量多D .电阻比别处大,产生的热量多【答案】D【解析】【分析】由焦耳定律知道,电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。
导线相互连接处因为接触不良,易造成电阻变大,因为导线连接处与其他导线串联在电路中,通电时间是相同的,由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多,据此分析。
【详解】在家庭电路中,导线相互连接处因接触不良,该处的电阻较大,在电流、通电时间相同时,产生的热量较多,往往比别处更容易发热,甚至引起火灾。
故选D 。
2.如图,电源电压保持不变,R 1=10 Ω,开关S 闭合,S 0拔至b 时电压表的示数是拔至a 时的三分之一,则R 2=_____Ω;若电源电压为3 V ,当开关S 0拔至b 时,R 1在10 min 内产生的热量是_____J 。
【答案】20 60【解析】【分析】【详解】[1]闭合开关S ,开关S 0拨至b 时,两电阻串联,电压表测R 1两端的电压;闭合开关S ,开关S 0拨至a 时,两电阻串联,电压表测电源的电压,因串联电路中总电压等于各分电压之和,且开关S 0拨至b 时电压表示数是拨至a 时的三分之一,所以,两电阻两端的电压之比312312U U U U U ==因串联电路中各处的电流相等,所以,由I=UR可得,两电阻的阻值之比11122212UR UIUR UI===则R2的阻值R2=2R1=2×10Ω=20Ω[2]若电源电压为3V,当开关S0拨至b时,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以电路中的电流I=123V10Ω20ΩUR R++==0.1AR1在10min内产生的热量Q1=I2R1t=(0.1A)2×10Ω×600s=60J3.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。
一、初中物理焦耳定律的应用问题1.以下原理与应用上下对应正确的是()A.B.C.D.【答案】C【解析】【分析】【详解】A.原理为电磁感应原理;扬声器是利用通电导体在磁场中受力的作用,故A错误;B.原理为通电导体在磁场中受力的作用;麦克风是利用电磁感应原理,故B错误;C.原理为电流的磁效应即电流周围存在磁场;电铃是利用电流的磁效应,使电磁铁吸引衔铁击打铃盖发出声音,故C正确;D.原理为电流的热效应,电流做功将电能转化为内能;电风扇是利用电流做功将电能转化为机械能,故D错误。
故选C。
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=I2Rt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=I2R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=I2Rt=(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=I2R=(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.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。
一、初中物理焦耳定律的应用问题1.a 和b 两个定值电阻的电流与电压的关系如图所示,下列说法正确的是( )A .将a 和b 串联接入电路中,a 、b 两端的电压之比是1:2B .将a 和b 串联接入电路中,a,b 消耗的功率之比是2:1C .将a 和b 并联接人电路中,通过a 、b 的电流之比是1:2D .将a 和b 并联接入电路中,相同时间内电流通过a 、b 产生的热量之比是4:1 【答案】A 【解析】 【详解】A .由图可知若将a 和b 串联接入电路中,a 、b 两端的电压之比是1:2,故A 正确;B .由图可知若将a 和b 串联接入电路中,a 、b 消耗的功率之比为:::2A 1:2a b a b a a P P U I U I U I U I ===故B 错误;C .由图可知若将a 和b 并联接人电路中,通过a 、b 的电流之比是2:1,故C 错误;D .由图可知若将a 和b 并联接入电路中,相同时间内电流通过a 、b 产生的热量之比为22:::2:1a b a a b b a b Q Q I R t I R t UI t UI t ===故D 错误。
2.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 。
一、初中物理焦耳定律的应用问题1.在家庭电路中,导线相互连接处往往比别处更容易发热,甚至引起火灾,原因是连接处()A.电流比别处大,产生的热量多B.电流比别处小,产生的热量多C.电阻比别处小,产生的热量多D.电阻比别处大,产生的热量多【答案】D【解析】【分析】由焦耳定律知道,电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。
导线相互连接处因为接触不良,易造成电阻变大,因为导线连接处与其他导线串联在电路中,通电时间是相同的,由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多,据此分析。
【详解】在家庭电路中,导线相互连接处因接触不良,该处的电阻较大,在电流、通电时间相同时,产生的热量较多,往往比别处更容易发热,甚至引起火灾。
故选D。
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=I2Rt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=I2R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=I2Rt=(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=I2R=(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%.3.两个发热电阻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: 11122214UIR R U IR R ===; 已知110ΩR =,则214410Ω40ΩR R ==⨯=; 根据2U Q W t R==得两个电阻在100s 内产生的热量为: 22221212(4V)(4V)100s 100s 200J 10Ω40ΩU U Q W W t t R R =+=+=⨯+⨯=总.4.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R 1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R 1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 =0.5AU 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 。
一、初中物理焦耳定律的应用问题1.如图所示,物理课上李老师给电炉通电后,电炉丝热得发红,而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手。
这是因为A .电炉丝的电阻比导线的电阻小B .电流通过导线时没有产生热效应C .导线中的电流比电炉丝中的电流小D .导线消耗的电功率比电炉丝消耗的电功率小【答案】D【解析】【详解】根据焦耳定律2Q I Rt Pt ==可以知道,当通电时间一样时,电阻大的,电功率大,其产生的热量多,由于电炉丝的电阻远大于与之相连导线的电阻,所以当电炉丝热得发红,而与之连接的导线却没有发热,故选D 。
2.有一台电动机,额定电压3V ,额定电流1A ,电动机线圈电阻0.5Ω。
这台电动机正常工作1min ,消耗的电能为_______J 。
产生的热量为_______J ,输出的机械能为_______J 。
【答案】180 30 150【解析】【分析】根据=W UIt ,求出消耗的电能;根据 2Q I Rt =求出在1min 内电流产生的热量;消耗的电能减去产生的热量即为电动机获得的机械能。
【详解】[1]这台电动机正常工作,电动机1min 消耗的电能3V 1A 60s 180J W UIt ==⨯⨯=[2]产生的电热221A 0.5Ω60s 30J Q I Rt ==⨯⨯=()[3]输出的机械能180J 30J 150J W W Q =-=-=机械【点睛】本题考查了电动机产生热量、电功、输出机械能的计算,关键是知道只有在纯电阻电路中电能才完全转化成内能。
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 ==⨯⨯⨯4.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 _____。
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.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R 1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R 1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 =0.5AU 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.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2U P R=可得电热丝的电阻: ()22220V 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 ===⨯⨯=⨯。
4.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=120J5.电动机是将电能转化成机械能的机器,但由于线圈内部有电阻,所以同时还有一部分电能转化成内能。
若一台玩具电动机接在6V 的电源两端,使其正常转动时,通过电动机中的电流为0.3A;短暂地卡住电动机转轴,使其不能转动,通过电动机中的电流为3A。
则这台电动机线圈的电阻为______Ω,正常转动时的效率是_____。
【答案】2 90%【解析】【分析】【详解】[1]电动机转轴卡住时电流为3A,故电动机线圈电阻为R=U I=6V3A=2Ω[2]设电动机正常运转时,在t时间内消耗的电能为W=UIt=6V×0.3A×t在t时间产生的热量为Q=I2Rt=(0.3A)2×2Ω×t电动机正常运转时的效率η=WW有总=-W QW=()26V0.3A-0.3A2Ω6V0.3At tt⨯⨯⨯⨯⨯⨯=90%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URI=,电阻3V50.6AAAURI===Ω,3V 100.3AB 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2251102A A AB B B Q I R t R Q I R t R Ω====Ω.7.有两个灯泡L 1、L 2,L 1标有“6V 、3W ”字样,L 2没有标记,实验测得L 2的电阻为6Ω。
将L 1、L 2串联接在某一电路中,两灯L 1、L 2均能正常发光(忽略温度对电阻的影响),下列计算结果正确的是( )A .该电路两端的总电压为9VB .灯L2的额定功率为3WC .相同时间内,灯L 1、L 2消耗的电能之比W 1﹕W 2=1﹕1D .相同时间内,灯L 1、L 2产生的热量之比Q 1﹕Q 2=2﹕1【答案】AD【解析】【详解】A .接入电路后正常发光,则电路中电流113W 0.5A 6VP I U ===, 则L 2两端电压 220.5A 6Ω3V U IR ==⨯=,则总电压126V 3V 9V U U U =+=+=总,A 正确;B .根据题意可知,L 2的功率为()22220.5A 6Ω 1.5W P I R ==⨯=,B 错误;C .根据W Pt =可知,在相同时间内消耗电能之比等于功率之比为2:1,C 错误;D .灯泡产生的热量等于消耗的电能,因此产生的热量之比为2:1,D 正确。
8.有甲乙两台电暖器,甲的额定功率为1200W ,乙的额定功率为800W ,下列说法正确的是A .甲实际消耗的的电能可能比乙少B .电流通过甲做的功一定比乙多C .正常工作时,甲消耗电能比乙快D .电流通过甲和乙做功一样快【答案】AC【解析】【详解】AB .甲的功率大于乙的功率,只能说甲做功快,不能说电流通过甲做功多;当甲的工作时间远小于乙的工作时间时,甲消耗的电能可能比乙少,电流通过甲做的功可能比乙少,故A 正确,B 错误;CD 、甲的功率大于乙的功率,说明电流通过甲做功快,在相同的时间内,甲消耗电能多,故C 正确,D 错误。
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】【详解】(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 。
10.如图是科技小组为养鸡场设计的调控光照和室温设备的电路图。
此设备的作用是,夜晚对鸡舍内加温,同时增大光照量,白天只进行适当保温,不进行灯光照射,可增大鸡的产蛋量。
电路图中R 1、R 2,是电热丝,L 为照明灯泡(L 的电阻不随温度变化),1212R R R ==。
S 1、S 2,同时断开或闭合,以实现白天和夜晚的用电要求。
开关S 闭合时,下列说法错误( )A . S 1、S 2同时断开时,设备运行处于白天用电状态B . S 1、S 2同时闭合时,设备运行处于夜晚用电状态C . S 1、S 2同时断开时,在相同时间内和产生的热量之比为2∶1D . S 1、S 2同时闭合时,若电流表示数为6A ,则的实际功率为880W【答案】C【解析】【分析】【详解】S 闭合,S 1、S 2同时断开时,R 1、R 2组成串联电路,灯泡L 断路不发光,且电路中的电阻最大,由公式2U P R=可知,此时电路中的电功率最小,为保温状态,所以是白天在相同时间内R 1、R 2产生的热量之比2222121 2Q Q I Rt I R t R R====∶∶∶开关S、S1、S2同时处于闭合状态,R2被短路,R1和灯泡L组成并联电路,灯泡L发光,且电路中的电阻最小,由公式2UPR=可知,此时电路中的电功率最大,为加热状态,所以是晚上,因为UIR=,所以11 2LR R=∶∶所以L L112 1I I R R==∶∶∶因为R1= 6A所以I1=4AI2=2A因为1 L 220VU U U===所以11220V4A880WP UI==⨯=故选C。
11.如图电路,电源电压为12V且保持不变,闭合开关S,当滑片P置于变阻器的中点时,电压表的示数为4V;当滑片P置于变阻器的b端时,电压表的示数变化了2V,在10s 内定值电阻R1产生的热量为36J。
则下列结果正确的是()A.电路中的最大电流为1AB.滑片P在中点时,10s内滑动变阻器R消耗的电能为60JC.R1先后两次消耗的电功率之比为16:9D.滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8:1【答案】C【解析】【分析】【详解】A.根据电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R串联,电压表测R两端电压。