备战中考物理提高题专题复习焦耳定律的应用问题练习题含答案
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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.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 =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 =60J3.一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%.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 。
2.两个发热电阻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.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。
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 =123V10Ω20ΩU 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.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.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.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: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 。
2.一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。
这台电动机正常工作1min ,消耗的电能为_______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.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.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.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.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 ===⨯⨯=⨯。
一、初中物理焦耳定律的应用问题1.如图(甲)所示,两电热丝R 1与R 2并联, R 1=20Ω,电源电压保持不变,闭合开关,电流表A 1和电流表A 2表盘指针均指如图(乙)所示位置,则以下判断不正确的是( )A .R 1: R 2=5:1B .电源电压是10 VC .R 2的电功率是20WD .R 1工作2分钟所放出的热量为600J【答案】A【解析】【详解】 由电路图可知,R 1与R 2并联,电流表A 1测干路电流,电流表A 2测R 1支路的电流; B .因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且两电流表指针的位置相同,所以,电流表A 1的量程为0~3A ,分度值为0.1A ,干路电流I =2.5A ,电流表A 2的量程为0~0.6A ,分度值为0.02A ,通过R 1的电流I 1=0.5A ,根据并联电路的电流特点可得,通过R 2的电流:21 2.5A 0.5A 2A I I I =-=-=, 因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由U I R=可得,电源的电压: 110.5A 20Ω10V U I R ==⨯=,故B 正确,不符合题意;A .则R 2的阻值:2210V =5Ω2AU R I ==, 则 1220Ω5Ω41R R ==:::,故A 错误,符合题意;C .R 2的电功率:2210V 2A 20W P UI ==⨯=,故C 正确,不符合题意;D .R 1工作2分钟所放出的热量:()221110.5A 20Ω260s 600J Q I R t ==⨯⨯⨯=,故D 正确,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=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.3.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 。
中考物理复习《焦耳定律的综合计算》专项提升训练(附答案)学校:___________班级:___________姓名:___________考号:___________ 1.如图所示电路中,定值电阻1R 的阻值为30Ω,2R 的阻值为20Ω,当开关1S 闭合、2S 断开时,电流表读数为0.2A 。
求: (1)电源电压;(2)当开关都闭合,通电100s ,电流通过2R 产生的热量?2.如图所示,这是有加热和保温两挡的电热器工作电路图,电源电压U =220V 。
发热体由R 1和R 2两个电热丝(阻值均不变)构成,其保温功率为220W ;开关S 1、S 2闭合时,通过电热丝R 2的电流为5A 。
求:(1)处于保温挡时通过电热器的电流;(2)开关S 1、S 2闭合时,电热丝R 2在5min 内产生的热量;(3)电热器处于加热挡时正常工作0.5h 消耗的电能。
3.如图所示的电路中,电源两端电压U保持不变.当只闭合开关S1时,电压表的示数为U1,电流表的示数I1为1A,电阻R1消耗的电功率P1为4W,电阻R2消耗的电功率为P2.当开关S1、S2都闭合时,电压表的示数为U2,电流表的示数为I2,电阻R2消耗的电功率为P2′,已知P2:P2′=1:4,U1:U2=2:1。
求:(1)电流表的示数I2为多少安?(2)电源两端的电压U为多少伏?(3)当开关S1、S2都闭合时,通电5min,电阻R2产生的热量为多少焦?4.如图所示的电路中,电阻R1的阻值为20Ω,R2是定值电阻,闭合开关,电流表A1和A2的示数分别是0.3A和0.8A,求:(1)R2的阻值;(2)1min内R2产生的热量。
5.某不锈钢内胆电热水壶具有有加热和保温功能,其铭牌如图甲所示,工作原理如图乙所示。
虚线框内的加热电路由两个加热电阻组成,其中R0是定值电阻,R′是最大阻值为840Ω的可变电阻(调温开关),通过调节R′可以改变电热水壶的功率。
求:(1)R0的阻值;(2)在额定电压下工作,该电热水壶保温时的最小功率;(3)电热水壶每秒钟向外散失的的热量Q跟电热水壶表面温度与环境温度的温差关系如图丙所示(壶内水温跟水壶表面温度一致)。
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.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.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PI 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 P P 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 -。
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.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.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.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5.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。
6.如图甲所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S ,滑动变阻器R '的滑片P 在a 点时,电流表示数为0.5A ,将滑片P 从a 点移动到最右端的过程中,通过滑动变阻器的电流随电阻变化图像如图乙所示,则下列选项正确的是( )A .电源电压为5VB .R 的阻值为15ΩC .10s 内定值电阻R 产生的电热为9JD .若无论怎样移动滑片,电流表有示数且保持不变,则一定是R '断路【答案】B【解析】【分析】【详解】A .由图乙可知,当滑片P 在a 点时,R '=10Ω,电流I 1=0.3A ,此时滑动变阻器的电压1103A 10Ω3V U I R .==⨯='滑动变阻器与定值电阻并联,所以滑动变阻器的电压等于电源电压13V U U ==故A 错误;B .滑动变阻器R '的滑片P 在a 点时,电流表示数为0.5A ,此时定值电阻的电流210.5A 0.3A 0.2A I I I =-=-=定值电阻的电阻R23V 15Ω02AU R I .===C .10s 内定值电阻R 产生的电热为()22202A 15Ω10s 6J Q I Rt .==⨯⨯= 故C 错误;D .若无论怎样移动滑片,电流表有示数且保持不变,有可能是R '断路,也有可能是滑动变阻器R '两个下接线柱接在电路中,故D 错误。
故选B 。
7.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。
8.电炉工作时,电炉丝很快变热但连接的电线却不怎么热,这是因为( ) A .电炉丝的电阻较大B .电炉丝与导线是并联的C .电炉丝的横截面大D .通过电炉丝的电流较大【答案】A【解析】【详解】电炉丝横截面积小,电阻大,电炉子在使用时,电炉丝和导线串联,I 电炉丝=I 导线,通电时间t 相同,由焦耳定律Q =I 2Rt ,R 电炉丝>R 导线,可知Q 电炉丝>Q 导线,从而出现电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。
故选A 。
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【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.10.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WPt可知,甲的功率小,故D符合题意。
故选D。
11.如图所示电路,电源电压恒为6V,定值电阻R1为10Ω,滑动变阻器R2的规格为“20Ω 0.5A”,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6 A。
则()A.电压表测量的是电阻R1两端的电压B.当变阻器R2的滑片P向左移动时,电压表的示数变小C.为了保证电路中各元件安全工作,变阻器R2接入电路的阻值范围是2~10ΩD.当变阻器R2接入电路中的阻值是8Ω时,通电1min电阻R1产生的热量是53.3J【答案】C【解析】【分析】(1)根据电压表的正确使用判断所测的电路元件;(2)由电路图可知,R 1与R 2串联,电压表测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R 1两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知电压表的示数变化;(3)比较滑动变阻器允许通过的最大电流和电流表的量程确定电路中的最大电流,此时变阻器接入电路中的电阻最小,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值;当电压表的示数最大时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,根据串联电路的电压特点求出R 1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出变阻器接入电路中最大阻值,从而得出答案;(4)当变阻器R 2接入电路中的阻值是8Ω时,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,根据2Q I Rt =求出1min 电阻R 1产生的热量。
【详解】A .由电路图可知,R 1与R 2串联,电压表测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流,故A 错误;B .由电路图可知,滑动变阻器滑片右侧接入电路,当变阻器R 2的滑片P 像左移动时,接入电路的电阻增加,电压表的示数变大,故B 错误;C .因为滑动变阻器R 2的规格为“20Ω0.5A ”,所以接入滑动变阻器的最大电流是0.5A ,电路的最小电阻是6V 12Ω0.5AU R I === 滑动变阻器接入电路中的最小电阻 112Ω10Ω2ΩR R R -=-==小当电压表的最大测量值为3V 时,滑动变阻器接入的电阻最大,为10Ω,故C 正确; D .当变阻器R 2接人电路中的阻值是8Ω时,电路的总电阻1210Ω8Ω18ΩR R R '=+=+=此时电路中的电流6V 1A 18Ω3U I R '===' 通电1min 电阻R 1产生的热量 2211(A)10Ω160s 66.7J 3Q I R t '==⨯⨯⨯≈ 故D 错误。