中考物理二轮 焦耳定律的应用问题 专项培优易错试卷含详细答案
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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2QIRt可知，通过这只电炉的电流是
3810J200Ω210sAQIRt
故选A。
2．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S1和S3，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
R6VUU
那么电阻R在100 s产生的热量是
22R6V100s90J40ΩUQtR
[2]电路在工作状态下整个电路消耗的功率最小，根据2UPR可知，要求总电阻最大；灯泡L的电阻是
22LLL6V6Ω6WURP
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S2，这种情况下电路消耗的最小功率是 222L6V0.78W40Ω6ΩUUPRRR总
3．如图是养鸡场冬季用来调控光照和室温设备的原理电路图．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R1、R2是电热丝．R1：R2：RL=1：2：2，S1、S2可以同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求．开关S闭合（ ）
A．S1、S2同时断开时，设备运行处于白天用电状态
B．S1、S2也同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态
C．S1、S2同时断开时，在相同时间内R1和R2产生的热量之比为2：1
D．S1、S2也同时闭合时，若电流表示数为6A，则R1的实际功率为880W
【答案】ABD
【解析】
S闭合，S1 、S2 断开时，R1 和R2 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P=U2/R可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天，故A正确；
开关S、S1 、S2 同时处于闭合状态，R2 被短路，R1 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P=U2/R可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以是晚上；故B正确；
S闭合，S1 、S2 断开时，R1 和R2 串联，Q1 ：Q2 =I2 R1 t：I2R2 t=R1 ：R2 =1：2，故C错；
开关S、S1 、S2 都处于闭合状态时，R2 被短路，R1 和灯泡L组成并联电路；∵I=U/R，R1 ：RL =1：2，∴I1 ：IL =RL ：R1 =2：1，∵I=6A，∴I1 =4A，IL =2A，∵UL =U1
=U=220V，∴P1 =U1 I1 =220V×4A=880W，故D正确；
故选ABD．
4．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＝I2Rt，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。
5．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：RR甲乙，由U=IR知：UU甲乙；由焦耳定律Q=I2Rt知：QQ甲乙；故选C。
6．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。
7．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2QIRt，
RR电熨斗导线＞＞，
所以产生的热量：
QQ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。
8．a和b两个定值电阻的电流与电压的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．将a和b串联接入电路中，a、b两端的电压之比是1：2
B．将a和b串联接入电路中，a,b消耗的功率之比是2：1
C．将a和b并联接人电路中，通过a、b的电流之比是1：2
D．将a和b并联接入电路中，相同时间内电流通过a、b产生的热量之比是4：1
【答案】A
【解析】
【详解】
A．由图可知若将a和b串联接入电路中，a、b两端的电压之比是1：2，故A正确；
B．由图可知若将a和b串联接入电路中，a、b消耗的功率之比为
:::2A1:2ababaaPPUIUIUIUI
故B错误；
C．由图可知若将a和b并联接人电路中，通过a、b的电流之比是2：1，故C错误；
D．由图可知若将a和b并联接入电路中，相同时间内电流通过a、b产生的热量之比为
22:::2:1abaabbabQQIRtIRtUItUIt
故D错误。
9．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】21rPU
【解析】
【分析】
【详解】
由PUI得：通过输电线的电流
PIU
输电线的总电阻Rr，则输电线上消耗的功率
2222()PPrPIRrUU损耗
则用户实际得到的电功率 22PrPPPPU损耗实
则输电线输送电能的效率为
2221PrPPPrUPPU实
所以输电线输送电能的效率为21rPU。
10．如图所示是“探究在通电时间一定时，电流产生热量与哪些因素有关"的实验装置。下列关于此实验的一些描述，正确的是
A．在甲图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系
B．在乙图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系
C．在甲图中，闭合开关一段时间后a容器连接的U型管液面高度差更明显
D．在乙图中，可得到结论：相同时间内，电流越大，容器内空气吸收热量越少
【答案】A
【解析】
【详解】
A. 在甲图中，两个电阻串联，电流相等，电阻阻值不同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系，故A正确；
B. 在乙图中，两个电阻阻值相同，电流不同，所以探究的是电流产生热量与电流的关系，故B错误；
C. 在甲图中，a容器中的阻值小于b容器中阻值，串联电路电流相同，由焦耳定律可知闭合开关一段时间后a容器内产生的热量小于b容器内，因此b容器内连接的U型管液面高度差更明显，故C错误；
D. 在乙图中，探究的是电流产生热量与电流的关系，可得到结论是相同时间内，电流越大，容器内空气吸收热量越多，故D错误。
11．如图，电源电压不变，1R、2R是两个相同的电阻，当闭合开关1S，断开2S、3S，通电10min，电路产生的热量为Q；同时闭合2S、3S，断开1S，若要产生相同的热量Q，则通电时间为（ ）
