中考物理焦耳定律的应用问题综合题附详细答案

一、初中物理焦耳定律的应用问题1．电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示，断开S后，充电插口可以外接充电器对电池进行充电，电动自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A，电动机线圈的电阻是0.5Ω，下列说法正确的是（）A．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源B．电动自行车的电动机把电能全部转化为机械能C．电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为14400JD．电动机正常工作1min，消耗的电能为14400J【答案】D【解析】【分析】【详解】A．对蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来，则蓄电池相当于用电器，故A错误；B．由于电动机会发热，则电动自行车的电动机把电能转化为机械能和内能，故B错误；C．电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为Q=I2Rt=(5A)2×0.5Ω×60s=750J故C错误；D．电动机正常工作1min，消耗的电能为W=UIt=48V×5A×60s=14400J故D正确。

故选D。

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=0.5AU 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．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。

2．两个发热电阻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 tR==得两个电阻在100s内产生的热量为：22221212(4V)(4V)100s100s200J10Ω40ΩU UQ W W t tR R=+=+=⨯+⨯=总．3．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，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关 S1，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，R1的阻值为_____Ω，滑动变阻器R2两端的最大电压为_____V，移动滑片 P 使R2接入电路的阻值为变阻器最大阻值的7/15，通电 1min R2 产生的热量为_____J。

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．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．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 。

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．电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示，断开S 后，充电插口可以外接充电器对电池进行充电，电动自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V ，此时通过电动机线圈的电流为5A ，电动机线圈的电阻是0.5Ω，下列说法正确的是（ ）A ．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源B ．电动自行车的电动机把电能全部转化为机械能C ．电动机正常工作1min ，电流通过线圈所产生的热量为14400JD ．电动机正常工作1min ，消耗的电能为14400J【答案】D【解析】【分析】【详解】A ．对蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来，则蓄电池相当于用电器，故A 错误；B ．由于电动机会发热，则电动自行车的电动机把电能转化为机械能和内能，故B 错误；C ．电动机正常工作1min ，电流通过线圈所产生的热量为Q =I 2Rt =(5A)2×0.5Ω×60s=750J故C 错误；D ．电动机正常工作1min ，消耗的电能为W =UIt =48V×5A×60s=14400J故D 正确。

故选D 。

2．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】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 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 2221P r P P Pr U P P Uη-===-实 所以输电线输送电能的效率为21rP U -。

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 。

2．两个发热电阻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．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。

一、初中物理焦耳定律的应用问题 1．下列说法不正确的是（ ）A ．两个用电器组成的电路，通过它们的电流不相等，则它们一定是并联B ．三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器，则它们一定是并联C ．家庭电路中若电热水壶被短路，则空气开关一定跳闸D ．功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h ，产生的电热一定相等 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A ．两个用电器组成的电路，只有并联时通过它们的电流才不相等，故A 正确，A 不符合题意；B ．三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器，则它们一定是并联，若其中两个或三个串联，则必须同时工作，故B 正确，B 不符合题意；C ．家庭电路中若电热水壶被短路，电路中电流过大，则空气开关一定跳闸，故C 正确，C 不符合题意；D ．功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h 消耗的电能相同，但因为电热水壶把电能几乎全部转化成热能，而电风扇主要是把电能转化成机械能，二者产生的电热不同，故D 错误，D 符合题意。

故选D 。

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．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 。

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．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．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()22R 6V 100s 90J 40ΩU 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2U P R=可知，要求总电阻最大；灯泡L 的电阻是()22L L L 6V 6Ω6W U R P === 当电阻R 与灯泡L 串联在电路中时，此时电路中的电阻最大，只需要闭合开关S 2，这种情况下电路消耗的最小功率是()222L 6V 0.78W 40Ω6ΩU U P R R R ===≈++总4．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。