2020-2021备战中考物理焦耳定律的应用问题综合题及详细答案
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一、初中物理焦耳定律的应用问题
1．如图(甲)所示，两电热丝R1与R2并联， R1＝20Ω，电源电压保持不变，闭合开关，电流表A1和电流表A2表盘指针均指如图(乙)所示位置，则以下判断不正确的是（ ）
A．R1: R2＝5：1 B．电源电压是10 V
C．R2的电功率是20W D．R1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，R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R1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A1的量程为0～3A，分度值为0.1A，干路电流I=2.5A，电流表A2的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，通过R1的电流I1=0.5A，根据并联电路的电流特点可得，通过R2的电流：
212.5A0.5A2AIII，
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由UIR可得，电源的电压：
110.5A20Ω10VUIR，
故B正确，不符合题意；
A．则R2的阻值：
2210V=5Ω2AURI，
则
1220Ω5Ω41RR：：：，
故A错误，符合题意；
C．R2的电功率：
2210V2A20WPUI，
故C正确，不符合题意；
D．R1工作2分钟所放出的热量：
221110.5A20Ω260s600JQIRt，
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=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．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
312312UUUUU＝＝
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
11122212URUIURUI＝＝＝ 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＝123V10Ω20ΩURR＝＝0.1A
R1在10min内产生的热量
Q1＝I2R1t＝(0.1A)2×10Ω×600s＝60J
4．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：
IL =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:
IR=I-IL =0.8A-0.5A=0.3A，
由I=U/R得,电阻:
R=U/IR=6V/0．3A=20Ω；
通电1min电阻R产生的热量：
Q=W=UIRt=6V×0．3A×10s=18J。
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R2=0Ω，此时电压示数和电流示数最大，且均为R1的数据，所以R1的阻值为：R1=5V=0.5AUI总=10Ω．当滑动变阻器的滑片移到a端时，R2两端电压U2=U总-U1=5V-1V=4V，由图象知，当R1的电压是1V时，电流为0.1A，根据串联电路的电流处处相等，∴I2=I1=0.1A，∴P2=U2I2=4V×0.1A=0.4W，Q1=W1=U1It=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=WUIt，求出消耗的电能；根据 2QIRt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
3V1A60s180JWUIt
[2]产生的电热
221A0.5Ω60s30JQIRt（）
[3]输出的机械能
180J30J150JWWQ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．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
0100kWh=kWh0.05kWh2000nWn [2]根据公式WUIt可以求出电动机线圈的电流为
60.053.610J100A220V360s22WIUt
电动机线圈产生热量为
224100(A)4.84Ω180s=18000J=1.810J22QIRt
8．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：
1000W120W880WMPPP电热丝热；
并联电路中各支路两端的电压相等，由2UPR可得电热丝的电阻：
22220V55880WURP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：
5880W5602.6410JRQWPts。
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R0、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=10Ω0.25AURI额额额
(2)由图像可知电压表与灯L串联后与定值电阻R0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R0的电流为
0.55A-0.25A=0.3A
则两支路的路端电压为
000=0.3A30Ω=9VUIR
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
22A0.55A0.2Ω60s=3.63JQIRt
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．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（ ）
