中考物理焦耳定律的应用问题综合练习题及答案

一、初中物理焦耳定律的应用问题1．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。

【详解】A ．由图象可知，电阻A 、B 的I -U 图象是倾斜的直线，则两个都是定值电阻，当A 两端的电压为3V 时，通过它的电流为0.6A ，那么A 的电阻35Ω0.6U V R I A=== 故A 符合题意； B ．导体的电阻是其本身的一种性质，其两端有无电压，不会影响其电阻的大小，故B 不符合题意；C ．由图象可知，电阻A 、B 串联，电源电压为3V 时，通过电路的电流应该是0.2A ，此时A 、B 两端的电压分别为1.0V 和2.0V ，根据P =UI 得，各电阻的电功率之比为P A :P B =U A :U B =1.0V:2.0V=1:2故C 符合题意；D ．当电阻A 、B 并联在电压为3V 的电源两端时，由图象可知，通过两电阻的电流分别为0.6A 和0.3A ，根据Q =UIt 得，在5min 内，两电阻产生的电热之比Q A :Q B =I A :I B =0.6A:0.3A=2:1故D 符合题意。

故选ACD 。

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。

3．一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%．4．两个发热电阻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．5．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 。

6．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。

7．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 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 PrU P P Uη-===-实 所以输电线输送电能的效率为21rP U -。

8．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=120J9．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．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。

11．如右图所示，两透明容器中密封着等质量的空气，通电t 秒后（两容器都不向外放热），下列说法正确的是（ ）A ．两容器中电阻产生的热量相同B ．右边容器中空气的温度是左边容器中空气温度的两倍C ．右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍D ．右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的四倍【答案】C【解析】【分析】根据焦耳定律2Q I Rt 判断两容器中电阻产生热量的多少，产生的热量越多，空气吸收热量越多，U 形管中液柱越高；电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。