全国中考物理焦耳定律的应用问题的综合中考模拟和真题汇总及答案
- 格式:doc
- 大小:456.00 KB
- 文档页数:14
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.如图,电源电压保持不变,R1=10 Ω,开关S闭合,S0拔至b时电压表的示数是拔至a 时的三分之一,则R2=_____Ω;若电源电压为3 V,当开关S0拔至b时,R1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S0拨至b时,两电阻串联,电压表测R1两端的电压;闭合开关S,开关S0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S0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 =U R可得,两电阻的阻值之比 11122212U R U I U R U I=== 则R 2的阻值R 2=2R 1=2×10Ω=20Ω[2]若电源电压为3V ,当开关S 0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 =123V 10Ω20ΩU R R ++==0.1A R 1在10min 内产生的热量Q 1=I 2R 1t =(0.1A)2×10Ω×600s =60J3.两个发热电阻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.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.下列家用电器中,利用电流热效应工作的是 A .电冰箱 B .电饭锅C .电视机D .电风扇【答案】B 【解析】 【详解】A .电冰箱的压缩机把电能转化为机械能,灯泡将电能转化为光能,故A 不符合题意;B .电饭锅把电能转化为内能,是利用电流热效应来工作的,故B 符合题意;C .电视机主要是把电能转化为光能和声能,没有利用电流热效应,故C 不符合题意;D .电风扇主要是把电能转化为机械能,不是利用电流热效应来工作,故D 不符合题意。
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 11122212U R U I U R U I=== 则R 2的阻值R 2=2R 1=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=123V 10Ω20ΩUR R++==0.1AR1在10min内产生的热量Q1=I2R1t=(0.1A)2×10Ω×600s=60J3.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。
一、初中物理焦耳定律的应用问题1.一个“220V 300 W"的电热杯,一个“220 V 300W ”的煮蛋器,一台“220V 300 W"的小型洗衣机,分别接在220V 的电压下,则相同时间内它们产生的热量 A .小型洗衣机最少 B .电热杯最少 C .煮蛋器最少 D .一样多【答案】A 【解析】 【详解】由题意可知,三种仪器的额定功率相同,但小型洗衣机主要将电能转化为机械能;而电热杯、煮蛋器将电能全部转化为内能,故小型洗衣机产生热量最少,故选A 。
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.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100kW h=kW h0.05kW h2000nWn=⋅⋅=⋅[2]根据公式W UIt=可以求出电动机线圈的电流为60.05 3.610J100A220V360s22WIUt⨯⨯===⨯⨯电动机线圈产生热量为224100(A) 4.84Ω180s=18000J=1.810J22Q 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,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.从产品说明书得知,一台“6 V 3 W ”的迷你型小风扇,电动机线圈阻值0.1Ω,则小风扇正常工作2min 电动机线圈产生的热量为____J 。
【答案】3 【解析】 【分析】 【详解】电路中线圈的电流为3W 0.5A 6VP I U === 电路中通过线圈的电流为产生的热量为Q =I 2Rt =(0.5A) 2×0.1Ω×2×60s=3J3.如图所示当甲电路中的开关S 闭合时,两个电压表所选量程不同,测量时的指针位置均为如图乙所示,则电阻R 1两端的电压为______V ,R 1∶R 2=______,当电阻R 1、R 2并联在电路中时,在相同的时间内电流通过R 1、R 2所产生的热量之比Q 1∶Q 2=_______。
【答案】10 4:1 1:4 【解析】 【详解】[1][2]从图甲可以看到,开关S 闭合时,电压表V 1测的是电源电压,示数较大,电压表V 2测的是R 2两端的电压,示数较小,因为测量时的指针位置均为如图乙所示,那么电压表V 1的量程应该是0到15V ,它的读数是12.5V ,电压表V 2的量程应该是0到3V ,它的读数是2.5V ,根据串联电路电压规律可知,电阻R 1两端的电压为12-12.5V -2.5V 10V U U U ===电阻R 1大小是1110V U R I I == 电阻R 2大小是22 2.5V U R I I== 那么1210V 2.5V 41R R I I==::: [3]当电阻R 1、R 2并联在电路中时,R 1、R 2两端的电压是相同的,在相同的时间内电流通过R 1、R 2所产生的热量之比是22122112121114U U Q Q t t R R R R R R ====:::::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。
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1.一个“220V 300 W"的电热杯,一个“220 V 300W”的煮蛋器,一台“220V 300 W"的小型洗衣机,分别接在220V的电压下,则相同时间内它们产生的热量A.小型洗衣机最少B.电热杯最少C.煮蛋器最少D.一样多【答案】A【解析】【详解】由题意可知,三种仪器的额定功率相同,但小型洗衣机主要将电能转化为机械能;而电热杯、煮蛋器将电能全部转化为内能,故小型洗衣机产生热量最少,故选A。
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R1:R2=1:4,当它们串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比U1:U2=_____;已知R1=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】【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.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.下列用电器中,主要是利用电流热效应来工作的是A.电风扇B.电视机C.电饭锅D.LED灯【答案】C【解析】【详解】A.电风扇工作是电能主要转化为机械能,利用通电导体在磁场中受到力的作用,故A不符合题意;B.电视机工作是电能主要转化为光能,故B不符合题意;C.电饭锅工作是电能主要转化为内能,主要是利用电流热效应来工作,故C符合题意;D.LED灯工作是电能主要转化为光能,故D不符合题意。
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=I2Rt,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】【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.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。
2.两个发热电阻R1:R2=1:4,当它们串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比U1:U2=_____;已知R1=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】得,R1、R2两端的电压之比:两电阻串联在电路中时时,电流相等,根据U IR11122214UIR 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 。
一、初中物理焦耳定律的应用问题1.一个“220V 300 W"的电热杯,一个“220 V 300W”的煮蛋器,一台“220V 300 W"的小型洗衣机,分别接在220V的电压下,则相同时间内它们产生的热量A.小型洗衣机最少B.电热杯最少C.煮蛋器最少D.一样多【答案】A【解析】【详解】由题意可知,三种仪器的额定功率相同,但小型洗衣机主要将电能转化为机械能;而电热杯、煮蛋器将电能全部转化为内能,故小型洗衣机产生热量最少,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=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.有两个灯泡L1、L2,L1标有“6V、3W”字样,L2没有标记,实验测得L2的电阻为6Ω。
将L1、L2串联接在某一电路中,两灯L1、L2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L1、L2消耗的电能之比W1﹕W2=1﹕1D.相同时间内,灯L1、L2产生的热量之比Q1﹕Q2=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113W0.5A6VPIU===,则L2两端电压220.5A6Ω3VU IR==⨯=,则总电压126V3V9VU U U=+=+=总,A正确;B.根据题意可知,L2的功率为()22220.5A6Ω 1.5WP 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。
一、初中物理焦耳定律的应用问题1.一个电炉的电阻是200Ω,通电10s 产生8×103J 的热量,那么通过这只电炉的电流是( ) A .2A B .4A C .20A D .40A【答案】A 【解析】 【详解】根据焦耳定律的公式2Q I Rt =可知,通过这只电炉的电流是3810J 200Ω210sA Q I Rt ⨯⨯===故选A 。
2.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 ===⨯⨯=⨯。
3.两定值电阻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UR I=,电阻 3V 50.6AA A U R I ===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.4.电烙铁和电风扇上都标有“220V 60W ”的字样,使它们分别在额定电压下工作相同的时间。
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.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.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】 【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2222()P P rP I R r U U==⨯=损耗则用户实际得到的电功率22P r P PP P U=-=-损耗实则输电线输送电能的效率为2221P rP P Pr U P P Uη-===-实 所以输电线输送电能的效率为21rP U-。
5.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 ===⨯⨯=⨯。
6.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。
7.如图甲所示电路,电源电压保持不变,电流表量程为0~0.6A 。
图乙中A 、B 分别是小灯泡和电阻R 1两端的电压随电流变化关系图象。
只闭合开关S 、S 1,滑动变阻器的滑片P 移至a 端时,电路中的电流为0.2A ;滑动变阻器的滑片移至b 端时,小灯泡恰好正常发光。
只闭合开关S 、S 3,调节滑片P ,当滑动变阻器接入电路中的电阻为10Ω时,小灯泡两端的电压恰好为2V 。
则( )A .电源电压为10VB .小灯泡L 的额定功率6WC .只闭合开关S 、S 2,滑动变阻器的滑片移至a 端时,1.5min 电流通过R 1产生的热量为64JD .闭合开关S ,改变其它开关的通断及滑片的位置,电路消耗的最小功率可以达到1.2W 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A .由于灯泡灯丝电阻受温度影响,定值电阻阻值不发生变化,则小灯泡灯丝两端的电压随电流变化关系图象为曲线,定值电阻两端的电压随电流变化关系图象为过原点的直线,则由乙图数据可求R 1阻值为1114V ==400.1AI R U =Ω 已知闭合S 、S 3,调节滑片P ,当滑动变阻器接入电路中的电阻为10Ω时,小灯泡两端的电压恰好为2V ,此时电路为小灯泡与两电阻串联电路,由乙图可知此时电路电流为0.2A ,则电源电压为L 12=2V+0.2A 40+0.2A 10=12V U U U U '=++⨯Ω⨯Ω故A 不符合题意;B .当闭合开关S 、S 1,滑动变阻器的滑片移至b 端时,小灯泡恰好正常发光,此时滑动变阻器接入阻值为0Ω,此时电路为小灯泡的简单电路,小灯泡此时两端电压等于电源电压为12V ,对应乙图可知此时电流为0.5A ,则额定功率为12V 0.5A=6W P U I ==⨯额额额故B 符合题意;C .只闭合开关S 、S 1,滑动变阻器的滑片P 移至a 端时,电路中的电流为0.2A ,此时电路为小灯泡与滑动变阻器串联电路,且滑动变阻器接入阻值最大,由乙图可知此时小灯泡两端电压为2V ,电源电压为12V ,则由串联分压可知滑动变阻器两端电压为10V ,由欧姆定律可求滑动变阻器最大阻值为2max 2max 210V=500.2AU R I ==Ω 则当闭合开关S 、S 2,滑动变阻器的滑片移至a 端时,电路为R 1与R 2串联电路,由串联分压可求R 1两端电压为1112404812V=V 40509R U U R R Ω''==⨯+Ω+Ω 由于R 1为纯电阻,则1.5min 电流通过R 1产生的热量为2211148V 9 1.560s=64J40U W t R ⎛⎫⎪''⎝⎭==⨯⨯Ω故C 符合题意;D .由于电源电压不变,则由2U P R=可知,当电路阻值最大时,电路总功率最小,则闭合开关S 、S 3,滑片滑到最大阻值处时电路电阻最大,功率最小,若最小功率为1.2W ,则此时电路电流为min min 1.2W=0.1A 12VP I U == 则此时电路总电阻为max min 12V=1200.1AU R I ==Ω 则小灯泡此时电阻应为R L 实=R max -R 1-R 2max =120Ω-40Ω-50Ω=30Ω此时小灯泡分得电压应为U L 实=I min R L 实=0.1A×30Ω=3V但由乙图可知,当小灯泡电流为0.1A 时,小灯泡两端电压不足2V ,前后冲突,故D 不符合题意。
故选BC 。
8.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22221212Q Q I Rt I R t R R ====∶∶∶ 开关S 、S 1、S 2同时处于闭合状态,R 2被短路,R 1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2U P R=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UI R=,所以 112L R R =∶∶ 所以L L112 1I I R R ==∶∶∶ 因为R 1= 6A 所以I 1=4A I 2=2A因为1L 220V U U U ===所以11220V 4A 880W P UI ==⨯=故选C 。
9.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.10.电冰箱起动时,与电冰箱并联的台灯变暗。