中考物理易错题精选-焦耳定律的应用问题练习题

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．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．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 。

5．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。

6．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 。

【答案】3.6 10 6 105 【解析】 【分析】 【详解】[1]由灯泡L 的I - U 图象可知，当额定电压U = 6V 时，灯泡的额定电流I = 0.6A ，则灯泡额定功率6V 0.6A 3.6W P UI ==⨯=[2]当滑片P 在在最左端时，变阻器没有连入电路，电压表示数为6V ，由图象可知，这时电路中的电流为I 大=0.6A由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压L 1U U I R =+大即112V 6V 0.6A R =+⨯解得110R =Ω[3]由电路图可知，当滑片P 在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，R 1与R 2灯泡串联，电 压表测灯泡两端电压，此时电压表示数最小，为U 小= 2V由图象可知，这时电路中的电流为I 小= 0.4A由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压12L U U I R U =++小小滑动变阻器R 2两端的最大电压212V 2V 0.4A 106V U =--⨯Ω=[4]当滑片P 在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，通过的电流为I 小= 0.4A则此时滑动变阻器的阻值为226V =150.4AU R I ==Ω小 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，则此时滑动变阻器的阻值为'2715715R =⨯Ω=Ω 则'''L 12U U I R I R =++由图分析可知，当电流'=0.5A I ，灯泡两端电压U L =3.5V 时，等式12V 3.5V+0.5A 10Ω+0.5A 7Ω=⨯⨯成立，即此时通过R 2的电流为0.5A ，则通电1min R 2 产生的热量为()2'2'20.5A 7Ω60s=105J Q I R t ==⨯⨯放7．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()22R6V 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()22LL L 6V 6Ω6WU 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8．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 。

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。