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

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 2000

n 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 22

W I Ut ??===?? 电动机线圈产生热量为

224100(A) 4.84Ω180s=18000J=1.810J 22

Q I Rt ==???

3．从产品说明书得知，一台“6 V 3 W ”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值0.1Ω，则小风扇正常工作2min 电动机线圈产生的热量为____J 。

【答案】3

【解析】

【分析】

【详解】

电路中线圈的电流为 3W

0.5A 6V

P I U === 电路中通过线圈的电流为产生的热量为

Q =I 2Rt =(0.5A) 2×0.1Ω×2×60s=3J

4．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

2212211212

1114U U Q Q t t R R R R R R ====：：：：：

5．电动机是将电能转化成机械能的机器，但由于线圈内部有电阻，所以同时还有一部分电能转化成内能。若一台玩具电动机接在6V的电源两端，使其正常转动时，通过电动机中的电流为0.3A；短暂地卡住电动机转轴，使其不能转动，通过电动机中的电流为3A。则这台电动机线圈的电阻为______Ω，正常转动时的效率是_____。

【答案】2 90%

【解析】

【分析】

【详解】

[1]电动机转轴卡住时电流为3A，故电动机线圈电阻为

R=U

I

=

6V

3A

=2Ω

[2]设电动机正常运转时，在t时间内消耗的电能为

W=UIt=6V×0.3A×t 在t时间产生的热量为

Q=I2Rt=(0.3A)2×2Ω×t 电动机正常运转时的效率

η=W

W

有

总

=

-

W Q

W

=

()2

6V0.3A-0.3A2Ω

6V0.3A

t t

t

????

??

=90%

6．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反映密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（）

A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系

B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的，可以探究电流产生的热量与电阻的关系

C．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的

D．通电一段时间后，左侧电阻丝产生的热量比右侧电阻丝产生的热量多

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】

A．装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即

I右=I左

两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知

I 右=I 1+I 2

两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即

I 1=I 2

所以右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，故 A 正确；

B ．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，左右容器中的电阻和电流都不同，没有控制好变量，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故B 错误；

C ．该实验装置是利用U 形管中空气的热胀冷缩来反应热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U 形管液面高度差的变化来反映，故C 错误；

D ．通过左边容器中的电阻丝的电流大，由Q =I 2Rt 可知，左边电阻丝产生的热量多，温度升得较快，故D 正确。

故选AD 。

7．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5Ω

B ．当通过电阻B 的电流为0A 时，电阻B 的阻值为0Ω

C ．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 。

8．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。

9．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＝U

R

可得，两电阻的阻值之比

1

11

2

22

1

2

U

R U

I

U

R U

I

＝＝＝

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＝

12

3V

10Ω20Ω

U

R R

++

＝＝0.1A

R1在10min内产生的热量

Q1＝I2R1t＝(0.1A)2×10Ω×600s＝60J

10．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=I2Rt知：Q Q

<

甲乙

；故选C。

11．用电热水壶烧水，若不考虑能量损失和电热水壶电阻的变化，当它两端电压为U时，用16min可烧开一壶水，若它两端电压为0.8U时，烧开同样一壶水所用的时间为（）A．10min B．25min C．30min D．40min

【答案】B

【解析】

【分析】

电热水壶的原理是将电能转化为内能，在两端电压为U将水烧开和在0.8U的电压下烧开

一壶水消耗的电能相等，根据2U W UIt t R ==得出等式，据此求出在0.8U 的电压下烧开一壶水需要的时间。

【详解】

烧开同样一壶水消耗的电能相等，设电热水壶的电阻为R ，由2

U W UIt t R

==可得 ()2

2

0.8U U t t R R

=' 所用的时间 ()22116min 25min 0.64

0.8U t t U '=

=?= 故选B 。

12．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2

Q 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 。

13．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。

14．在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热,甚至引起火灾，原因是连接处（）

A．电流比别处大，产生的热量多

B．电流比别处小，产生的热量多

C．电阻比别处小，产生的热量多

D．电阻比别处大，产生的热量多

【答案】D

【解析】

【分析】

由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。导线相互连接处因为接触不良，易造成电阻变大，因为导线连接处与其他导线串联在电路中，通电时间是相同的，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多，据此分析。

【详解】

在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾。

故选D 。

15．电路两端电压增为原来的3倍，电路的电阻降为原来的0.5倍，在相同时间内，电流产生的热量是原来的（ ）

A ．6倍

B ．9倍

C ．18倍

D ．1.5倍

【答案】C

【解析】

【详解】 若原来电压为U 、原来电阻为R ，通电时间为t ，电流产生的热量为2

U Q W t R ==，现在的电压为3U ，电阻为0.5R ，通电时间为t ，电流产生的热量为Q′：

()2

23180.51U t Q R U Q t R

'==； 故C 正确。

16．一只电热水壶有两根电阻丝1R 、2R ，其阻值12R R >，现把这只电热水壶接入照明电路中将一壶水加热至沸腾，则下列说法正确的是（ ）

A ．只接入1R 所用时间最短

B ．只接入2R 所用时间最短

C ．两根电阻丝串联接入电路所用时间最短

D ．两根电阻丝并联接入电路所用时间最短

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】 将一壶水加热至沸腾时，产生的热量相同，根据热量的公式2

U Q t R

=可知，电源电压不变，接入电路的电阻越小，产生相同热量的时间越少，并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，两根电阻丝并联接入电路时，总电阻最小，加热时间最短。

故选D 。

17．从产品说明书得知，一台“6V 3W ”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1Ω。当小风扇正常工作时，则下列说法中正确的

A ．小风扇1min 消耗的电能为18J

B ．小风扇1min 将180J 电能转化成机械能

C ．电动机线圈1min 产生的热量为1.5J

D ．电动机线圈1min 产生的热量为15J

【答案】C

【解析】

【详解】

A ．由W P t =得，小风扇1min 消耗的电能为： 3W 60s 180J W Pt ==?=；

故A 项错误；

BCD ．由P UI =得，电路中线圈的电流为：

3W 0.5A 6V

P I U =

==； 电路中通过线圈的电流为产生的热量为： 220.5A 0.1Ω60s 1.5J Q I Rt ==??=（）；

所以小风扇1min 内电能转化成的机械能小于180J ；故BD 项错误；C 项正确。

18．如图所示是电热吹风机的内部电路原理图，电热吹风机由一个电动机和一个电热丝并联组成。电动机中有电流通过时会有风吹出，电热丝中有电流通过时会有热量产生。当开关S 1、S 2都闭合，二者都正常工作，下列说法不正确的是（ ）

A ．电动机和电热丝在相同时间内产生的热量不同

B ．电动机和电热丝在相同时间内消耗的电能不同

C ．电动机和电热丝消耗的电功率相同

D ．电动机消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A ．电动机与电热丝电阻与电流均不同，根据2Q I Rt =可得，两者在相同时间内产生的热量不同，故A 正确，不符合题意；

B ．电动机和电热丝并联，两者电压相同，但电流不同，根据公式W UIt =可得两者相同时间内消耗的电能不同，故B 正确，不符合题意；

C ．电动机和电热丝两端的电压相同，但电流不同，根据P UI =可得，两者电功率不同，故C 错误，符合题意；

D ．电动机主要是将电能转化为机械能，少部分电能转化为内能，故D 正确，不符合题意。

故选C 。

19．甲、乙两个容积相等的电热水器，接在照明电路上，甲的电热丝阻值为121Ω，乙的电热丝阻值为72.6Ω，将它们都盛满温度相同的冷水后接入家庭电路中，通电6min 后乙电热水器中的水被烧开，则甲电热水器将水烧开需要的时间为（ ）

A ．4 min

B ．6 min

C ．8 min

D ．10 min

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

由题意可知容积相等即水的质量相等，接入家庭电路中即工作电压相等，水都烧开即升高温度相同，则水吸收热量相等，由公式2U Q t R =可知2U Q t R =甲甲、2

U Q t R =乙乙

，由这两个式子化简可得 6min 121Ω10min 72.6Ω

t t R R =

?=?=乙甲甲乙 故选D ．

20．如图是科技小组为养鸡场设计的调控光照和室温设备的电路图。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R 1、R 2，是电热丝，L 为照明灯泡（L 的电阻不随温度变化），1212R R R ==。 S 1、S 2，同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求。开关S 闭合时，下列说法错误（ ）

A ． S 1、S 2同时断开时，设备运行处于白天用电状态

B ． S 1、S 2同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态

C ． S 1、S 2同时断开时，在相同时间内和产生的热量之比为2∶1

D ． S 1、S 2同时闭合时，若电流表示数为6A ，则的实际功率为880W

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

S闭合，S1、S2同时断开时，R1、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

2

U

P

R

=可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天在相同时

间内R1、R2产生的热量之比

22

22121 2

Q Q I Rt I R t R R

====

∶∶∶

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

2

U

P

R

=可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以

是晚上，因为

U

I

R

=，所以

1

1 2

L

R R=

∶∶

所以

L L

112 1

I I R R

==

∶∶∶因为R1= 6A

所以

I1=4A

I2=2A

因为

1 L 220V

U U U

===所以

11220V4A880W

P UI

==?=故选C。

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