2020-2021中考物理焦耳定律的應(yīng)用問題解答題壓軸題提高專題練習(xí)附詳細(xì)答案

1、一、初中物理焦耳定律的應(yīng)用問題1 如圖是科技小組為養(yǎng)雞場(chǎng)設(shè)計(jì)的調(diào)控光照和室溫設(shè)備的電路圖。此設(shè)備的作用是，夜晚對(duì)雞舍內(nèi)加溫，同時(shí)增大光照量，白天只進(jìn)行適當(dāng)保溫，不進(jìn)行燈光照射，可增大雞的產(chǎn)蛋量。電路圖中 R1 、 R2，是電熱絲， L 為照明燈泡（ L 的電阻不隨溫度變化），2R1R2R1 。 S1、 S2，同時(shí)斷開或閉合，以實(shí)現(xiàn)白天和夜晚的用電要求。開關(guān)S 閉合時(shí)，下列說法錯(cuò)誤（）A S 、S同時(shí)斷開時(shí)，設(shè)備運(yùn)行處于白天用電狀態(tài)12B S 、 S 同時(shí)閉合時(shí)，設(shè)備運(yùn)行處于夜晚用電狀態(tài)12C S1、 S2 同時(shí)斷開時(shí)，在相同時(shí)間內(nèi)和產(chǎn)生的熱量之比為2 1D S 、 S 同時(shí)閉合時(shí)，若電流表示數(shù)

2、為6A，則的實(shí)際功率為 880W12【答案】 C【解析】【分析】【詳解】1212組成串聯(lián)電路，燈泡 L 斷路不發(fā)光，且電路中的電阻最S 閉合， S 、 S同時(shí)斷開時(shí)， R、 R大，由公式 PU2可知，此時(shí)電路中的電功率最小，為保溫狀態(tài)，所以是白天在相同時(shí)R間內(nèi) R12、 R 產(chǎn)生的熱量之比QQ2I 2Rt I 2R2t R1R212開關(guān) S、 S1、 S2 同時(shí)處于閉合狀態(tài)，R2 被短路， R1 和燈泡 L 組成并聯(lián)電路，燈泡L 發(fā)光，且U2電路中的電阻最小，由公式P可知，此時(shí)電路中的電功率最大，為加熱狀態(tài)，所以RU是晚上，因?yàn)镮，所以RR R121L所以I IR R211LL1因?yàn)?R1=

3、6A所以I1=4AI2=2A因?yàn)閁 LU 1U220V所以P1UI 1220V4A880W故選 C。2 如圖甲所示，為額定電壓為6V 的燈泡 L 的 I-U圖像如圖乙所示的電路，電源電壓12V不變， R1為定值電阻，21R 為滑動(dòng)變阻器，閉合開關(guān)S ，滑片 P 從最右端移動(dòng)到最左端，電壓表示數(shù)變化范圍為 2V6V，則燈泡的額定功率是_W ，R1 的阻值為 _，滑動(dòng)變阻器 R2 兩端的最大電壓為_V，移動(dòng)滑片 P 使 R2接入電路的阻值為變阻器最大阻值的7/15，通電 1minR2 產(chǎn)生的熱量為 _J?！敬鸢浮?3.6106105【解析】【分析】【詳解】1 由燈泡L 的I- U圖象可知，當(dāng)額定電

4、壓U= 6V 時(shí)，燈泡的額定電流I= 0.6A，則燈泡額定功率PUI6V0.6A3.6W2 當(dāng)滑片 P 在在最左端時(shí)，變阻器沒有連入電路，電壓表示數(shù)為路中的電流為6V，由圖象可知，這時(shí)電I 大 =0.6A由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律可得，電源電壓UU LI 大 R1即12V6VR10.6A解得R1103 由電路圖可知，當(dāng)滑片P 在最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器全部接入電路，R1 與R2 燈泡串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，此時(shí)電壓表示數(shù)最小，為U 小 = 2V由圖象可知，這時(shí)電路中的電流為I 小= 0.4A由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律可得，電源電壓UU L小I小 R1U 2滑動(dòng)變阻器R2 兩端的最大電壓

5、U 212V2V0.4A106V4 當(dāng)滑片 P 在最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器全部接入電路，通過的電流為I 小= 0.4A則此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值為R2U 2 =6V15I小0.4A移動(dòng)滑片 P 使 R2接入電路的阻值為變阻器最大阻值的7/15，則此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值為R2715715則U U LI R1I R2由圖分析可知，當(dāng)電流LI=0.5A ，燈泡兩端電壓 U =3.5V 時(shí)，等式12V3.5V+0.5A 10+0.5A 7成立，即此時(shí)通過R2的電流為20.5A，則通電 1min R 產(chǎn)生的熱量為Q放I 2 R2t27 60s=105J0.5A3 從產(chǎn)品說明書得知，一臺(tái)“6 V3 W”的迷你型小風(fēng)

6、扇，電動(dòng)機(jī)線圈阻值0.1 ，則小風(fēng)扇正常工作2min 電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量為_J?！敬鸢浮?3【解析】【分析】【詳解】電路中線圈的電流為P3WI0.5AU6V電路中通過線圈的電流為產(chǎn)生的熱量為Q=I2 Rt=(0.5A) 2 0.1 2 60s=3J4 兩定值電阻RA和 RB 中的電流與其兩端電壓的關(guān)系如圖所示，若將兩電阻串聯(lián)在電壓為3V 的電源兩端，電路的總功率為_ W，通電一段時(shí)間后，RA 和 RB產(chǎn)生的熱量之比是_ 【答案】 0.61：2【解析】【分析】【詳解】由圖象知，U=3V 時(shí)， IA=0.6A， IB=0.3A，根據(jù) RU，電阻IU3VRA5，I A0.6AU3VRB10，I B

7、0.3A兩電阻串聯(lián)時(shí)，電路總電阻R=RA+RB=5 +10 =15，電路總功率U 2(3V)2P150.6W ；RA、 B 兩電阻串聯(lián)流過它們的電流I 相等，通電一段時(shí)間產(chǎn)生的熱量之比QAI2 R tR51AAQBI 2 RBt RB1025 下列關(guān)于物理中常見電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的說法中一定正確的是（）A兩個(gè)輕質(zhì)小球放在一起時(shí)相互排斥，則兩球一定帶同種電荷B一個(gè)開關(guān)能同時(shí)控制兩盞燈，則這兩盞燈一定是串聯(lián)的C兩盞白熾燈串聯(lián)通電發(fā)光，則更亮一點(diǎn)的電阻一定更大D電功率相同的電熱水壺和電風(fēng)扇工作相同的時(shí)間，發(fā)熱一定相等【答案】 AC【解析】【分析】【詳解】A據(jù)“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引”知，兩個(gè)

8、輕撫小球放在一起相互排斥，則兩球一定帶同種電荷，故A 正確；B一個(gè)開關(guān)同時(shí)控制兩盞燈，則這兩盞燈可能是串聯(lián)，也有可能是并聯(lián)，因?yàn)閮蔁舨⒙?lián)，開關(guān)在干路，則可同時(shí)控制兩盞燈，故 B 錯(cuò)誤；C串聯(lián)電路中，通過兩盞燈的電流相等，據(jù) P=I2 R 得，電阻越大，實(shí)際功率越大，則亮度越亮，故 C 正確；D電功率相同的電熱水壺和電風(fēng)扇在額定電壓下工作相同時(shí)間，消耗的電能相等，但發(fā)熱是電熱水壺的大于電風(fēng)扇的。因?yàn)殡姛崴畨鼗緦⑺械碾娔苌限D(zhuǎn)化為內(nèi)能，而電風(fēng)扇將大部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，小部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。故D 錯(cuò)誤。故選 AC。6 有甲乙兩臺(tái)電暖器，甲的額定功率為1200W，乙的額定功率為800W ，下列說法

9、正確的是A甲實(shí)際消耗的的電能可能比乙少B電流通過甲做的功一定比乙多C正常工作時(shí)，甲消耗電能比乙快【答案】 ACD電流通過甲和乙做功一樣快【解析】【詳解】AB 甲的功率大于乙的功率，只能說甲做功快，不能說電流通過甲做功多；當(dāng)甲的工作時(shí)間遠(yuǎn)小于乙的工作時(shí)間時(shí)，甲消耗的電能可能比乙少，電流通過甲做的功可能比乙少，故A 正確， B 錯(cuò)誤；CD、甲的功率大于乙的功率，說明電流通過甲做功快，在相同的時(shí)間內(nèi)，甲消耗電能多，故 C 正確， D 錯(cuò)誤。7 如圖是養(yǎng)雞場(chǎng)冬季用來調(diào)控光照和室溫設(shè)備的原理電路圖此設(shè)備的作用是，夜晚對(duì)雞舍內(nèi)加溫，同時(shí)增大光照量，白天只進(jìn)行適當(dāng)保溫，不進(jìn)行燈光照射，可增大雞的產(chǎn)蛋量電路圖

10、中R1、 R2 是電熱絲 R1： R2 ：RL=1： 2： 2， S1、 S2 可以同時(shí)斷開或閉合，以實(shí)現(xiàn)白天和夜晚的用電要求開關(guān)S 閉合（）A S1、 S2 同時(shí)斷開時(shí)，設(shè)備運(yùn)行處于白天用電狀態(tài)B S1、 S2 也同時(shí)閉合時(shí)，設(shè)備運(yùn)行處于夜晚用電狀態(tài)C S1、 S2 同時(shí)斷開時(shí)，在相同時(shí)間內(nèi)R1 和 R2 產(chǎn)生的熱量之比為2： 1D S1、S2 也同時(shí)閉合時(shí)，若電流表示數(shù)為6A，則R1 的實(shí)際功率為880W【答案】 ABD【解析】S 閉合， S1 、 S2 斷開時(shí)， R1 和 R2 組成串聯(lián)電路，燈泡L 斷路不發(fā)光，且電路中的電阻最大，由公式 P=U2 /R 可知，此時(shí)電路中的電功率最小，為

11、保溫狀態(tài)，所以是白天，故A 正確；開關(guān) S、 S1 、 S2 同時(shí)處于閉合狀態(tài)，R2 被短路， R1 和燈泡 L 組成并聯(lián)電路，燈泡L 發(fā)光，且電路中的電阻最小，由公式P=U2/R 可知，此時(shí)電路中的電功率最大，為加熱狀態(tài)，所以是晚上；故B 正確；S 閉合， S1 、 S2 斷開時(shí)， R1 和 R2 串聯(lián)， Q1 ： Q2 =I2 R1 t： I2R2 t=R1 ：R2 =1：2，故 C 錯(cuò)；開關(guān) S、 S1 、 S2 都處于閉合狀態(tài)時(shí)，R2 被短路， R1 和燈泡 L 組成并聯(lián)電路； I=U/R， R1 ： RL =1： 2， I1 ： IL =RL ： R1 =2： 1， I=6A， I1

12、 =4A， IL =2A， UL =U1=U=220V， P1 =U1 I1 =220V 4A=880W，故 D 正確 ；故選 ABD8 如圖甲所示電路，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)S，滑動(dòng)變阻器R的滑片 P 在 a 點(diǎn)時(shí)，電流表示數(shù)為0.5A，將滑片 P 從 a 點(diǎn)移動(dòng)到最右端的過程中，通過滑動(dòng)變阻器的電流隨電阻變化圖像如圖乙所示，則下列選項(xiàng)正確的是（）A電源電壓為5VB R 的阻值為15C 10s 內(nèi)定值電阻R 產(chǎn)生的電熱為9JD若無論怎樣移動(dòng)滑片，電流表有示數(shù)且保持不變，則一定是【答案】 BR斷路【解析】【分析】【詳解】A由圖乙可知，當(dāng)滑片P 在 a 點(diǎn)時(shí)， R=10 ，電流 I1=0.3

13、A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電壓 U1 I 1R 0.3A 10 3V滑動(dòng)變阻器與定值電阻并聯(lián)，所以滑動(dòng)變阻器的電壓等于電源電壓UU 13V故 A 錯(cuò)誤；B滑動(dòng)變阻器R的滑片 P 在 a 點(diǎn)時(shí)，電流表示數(shù)為0.5A，此時(shí)定值電阻的電流I 2 I I10.5A 0.3A0.2A定值電阻的電阻 RU3VR15I 20.2A故 B 正確；C 10s 內(nèi)定值電阻R 產(chǎn)生的電熱為Q I 22Rt26J0.2A15 10s故 C 錯(cuò)誤；D若無論怎樣移動(dòng)滑片，電流表有示數(shù)且保持不變，有可能是R斷路，也有可能是滑動(dòng)變阻器 R兩個(gè)下接線柱接在電路中，故D 錯(cuò)誤。故選 B。9 有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，額定電壓3V，額定電流1A，電

14、動(dòng)機(jī)線圈電阻0.5 。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作 1min ，消耗的電能為 _J。產(chǎn)生的熱量為 _J，輸出的機(jī)械能為 _J?！敬鸢浮?180 30 150【解析】【分析】根據(jù) W =UIt ，求出消耗的電能；根據(jù) Q I 2 Rt 求出在 1min 內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量；消耗的電能減去產(chǎn)生的熱量即為電動(dòng)機(jī)獲得的機(jī)械能。【詳解】1 這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作，電動(dòng)機(jī)1min 消耗的電能WUIt3V1A60s180J2 產(chǎn)生的電熱22QI Rt （1A）0.560s30J3 輸出的機(jī)械能W機(jī)械WQ180J30J150J【點(diǎn)睛】本題考查了電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生熱量、電功、輸出機(jī)械能的計(jì)算，關(guān)鍵是知道只有在純電阻電路中電能才完全轉(zhuǎn)化

15、成內(nèi)能。10 下列家用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是A電冰箱B電飯鍋C電視機(jī)D電風(fēng)扇【答案】 B【解析】【詳解】A電冰箱的壓縮機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，燈泡將電能轉(zhuǎn)化為光能，故A 不符合題意；B電飯鍋把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流熱效應(yīng)來工作的，故B 符合題意；C電視機(jī)主要是把電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，沒有利用電流熱效應(yīng)，故C 不符合題意；D電風(fēng)扇主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是利用電流熱效應(yīng)來工作，故D 不符合題意。11 如下圖所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片 9min ；當(dāng)滑片 P 滑至 b 端時(shí)，定值電阻P 滑至 a 端時(shí)，定值電阻R 產(chǎn)生熱量 Q 用時(shí)是R 產(chǎn)生相同熱量Q 的用時(shí)是36min ，當(dāng)滑片P

16、滑至ab的中點(diǎn)時(shí)，若定值電阻R 再產(chǎn)生熱量Q 的用時(shí)是（）A20.5minB 20.05minC 20.25minD 22.25min【答案】 C【解析】【詳解】當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P 滑至 a 端時(shí)，電路為R 的簡單電路，產(chǎn)生熱量等于消耗電能，則可由WQ 所用時(shí)間為t 得，產(chǎn)生熱量Pt1WQQRP1U 2U 2R當(dāng)滑片 P 滑至 b 端時(shí)，電路為R 與整個(gè)滑動(dòng)變阻器串聯(lián)電路，根據(jù)串聯(lián)分壓定律可求R 兩端電壓為URURR滑產(chǎn)生熱量等于消耗電能，則可由PW得，產(chǎn)生熱量Q 所用時(shí)間為tWQQQ(R R滑 )2t2U 2RU 2RU 2P22RRR滑當(dāng)滑片 P 滑至 ab 的中點(diǎn)時(shí)，電路為R 與變阻器

17、串聯(lián)電路，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入阻值為總阻值的一半，根據(jù)串聯(lián)分壓定律可求R 兩端電壓為URUR1 R滑2產(chǎn)生熱量等于消耗電能，則可由PWQ 所用時(shí)間為t 得，產(chǎn)生熱量WQQQ(R1R滑 )22t3U 2RU 2RU2P32RR 1 R滑2由于第一次用時(shí)9min，第二次用時(shí)36min ，帶入式子求解可得，t3=20.25min ，故選 C。12 新的國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)延長線插座配用的導(dǎo)線橫截面積要求做了修改，額定電流16A 的延長線插座，導(dǎo)線最小橫截面積由1mm 2 提升到 1.5mm 2。這樣做的目的是A增大導(dǎo)線的電阻B減小通過導(dǎo)線的電流C增大導(dǎo)線上的電壓D減小導(dǎo)線的發(fā)熱功率【答案】 D【解析】【詳解】當(dāng)

18、材料、長度相同時(shí)導(dǎo)體的電阻跟橫截面積成反比，將導(dǎo)線最小橫截面積由1mm 2 提升到1.5mm 2，從而減小導(dǎo)線的電阻，根據(jù)焦耳定律Q I 2 Rt 知道，當(dāng)通電時(shí)間一定時(shí)，電阻越小，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越少，因此這樣做可以減小導(dǎo)線發(fā)熱的功率，故選D。13 如圖所示是研究焦耳定律實(shí)驗(yàn)裝置中的部分電路兩瓶中的電阻絲是串聯(lián)的，甲電阻絲的阻值小于乙電阻絲的阻值比較通電后兩根電阻絲兩端的電壓U 甲、 U 乙 以及它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q 甲 、 Q 乙 ，以下關(guān)系式中正確的是()A U 甲 = U 乙 ， Q 甲 = Q 乙BU 甲 Q 乙C U 甲 U乙 ， Q 甲 U 乙 ，Q 甲 Q【答案】 C【解

19、析】【詳解】由于兩電阻絲串聯(lián)，流過它們的電流I 相等，通電時(shí)間 t 相等，由題意知：R甲R(shí)乙 ，由U=IR 知： U 甲 U 乙 ；由焦耳定律Q=I2Rt 知： Q甲 Q乙 ；故選 C。14 在相等的時(shí)間內(nèi)，電熱絲甲比電熱絲乙放出的熱量少，則（）A甲的電阻一定比乙的小B通過甲的電流一定比乙的小C甲兩端的電壓一定比乙的小D甲消耗的電功率一定比乙的小【答案】 D【解析】【分析】【詳解】由焦耳定律可知電熱絲產(chǎn)生的熱量與電流大小、電阻大小和通電時(shí)間有關(guān)。ABC僅知道通電時(shí)間相同、電熱絲甲放出的熱量少，不能直接判定電阻、電流與電壓的大小，故 ABC不符合題意；D在相等的時(shí)間內(nèi)，電熱絲甲比電熱絲乙放出的熱

20、量少，即電熱絲甲消耗的電能較少，W根據(jù) P可知，甲的功率小，故D 符合題意。t故選 D。15 如圖所示，是研究電流熱效應(yīng)的部分實(shí)驗(yàn)電路，甲電阻絲的阻值大于乙電阻絲的阻值。比較通電后兩根電阻絲各自兩端的電壓U 甲 、 U 乙 以及它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)分別產(chǎn)生的熱量 Q 甲、 Q 乙 的大小，下面關(guān)系中正確的是（）A U 甲 U 乙 ， Q 甲 Q 乙BU 甲 U 乙， Q 甲 Q 乙C U 甲 U 乙， Q 甲 Q 乙D U 甲 U 乙， Q 甲 Q 乙【答案】 A【解析】【詳解】從圖中可以看到，這兩個(gè)燈泡是串聯(lián)的，流過的電流大小相等，甲電阻絲的阻值大于乙電阻絲的阻值，根據(jù) UIR 可知， U 甲

21、U 乙 ；根據(jù) QI 2 Rt 可知，時(shí)間相同，流過的電流大小相同，甲電阻絲的阻值大于乙電阻絲的阻值，那么Q甲 Q乙 。故選 A。16 甲、乙兩個(gè)容積相等的電熱水器，接在照明電路上，甲的電熱絲阻值為121 ，乙的電熱絲阻值為72.6，將它們都盛滿溫度相同的冷水后接入家庭電路中，通電6min 后乙電熱水器中的水被燒開，則甲電熱水器將水燒開需要的時(shí)間為（）A4 minB 6 minC 8 minD 10 min【答案】 D【解析】【分析】【詳解】由題意可知容積相等即水的質(zhì)量相等，接入家庭電路中即工作電壓相等，水都燒開即升高222溫度相同，則水吸收熱量相等，由公式QU t 可知 QUUt甲 、 Qt

22、乙 ，由這兩個(gè)式RR甲R(shí)乙子化簡可得t乙R甲6 mint甲121 10 minR乙72.6故選 D17 用電熱水壺?zé)?，若不考慮能量損失和電熱水壺電阻的變化，當(dāng)它兩端電壓為U 時(shí)，用 16min 可燒開一壺水，若它兩端電壓為0.8U時(shí)，燒開同樣一壺水所用的時(shí)間為（）A10minB 25minC 30minD 40min【答案】 B【解析】【分析】電熱水壺的原理是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在兩端電壓為U 將水燒開和在0.8U 的電壓下燒開一壺水消耗的電能相等，根據(jù)W UItU 2t 得出等式，據(jù)此求出在0.8U 的電壓下燒開R一壺水需要的時(shí)間?！驹斀狻繜_同樣一壺水消耗的電能相等，設(shè)電熱水壺的電阻為R，

23、由 WUItU 2t 可得RU 220.8UttRR所用的時(shí)間tU 2116min25min2 t0.640.8U故選 B。18 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈兩端的電壓為A。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作1 s 消耗的電能為380 V，線圈電阻為2 ，線圈中電流為W，產(chǎn)生的熱量為Q，則10A W=3 800 J， Q=200 JB W=3 800 J， Q=3 800 JC W=72 200 J， Q=200 JD W=72 200 J， Q=3 800 J【答案】 A【解析】【詳解】電動(dòng)機(jī)正常工作1s 消耗的電能：W=UIt =380V 10A=1s3800J，電動(dòng)機(jī)正常工作1s 產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt=

24、(10A)2 2=200J1s，故選 A。19 在綜合實(shí)踐活動(dòng)課上，小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的模擬調(diào)光燈電路。電源電壓恒定，R1為定值電阻。閉合開關(guān)S 后，將滑動(dòng)變阻器 R2的滑片 P 由最右端向左移動(dòng)，直至燈泡L 正常發(fā)光。此過程中，電流表A 的示數(shù)隨兩電壓表V1、 V2（電壓表 V2 未畫出）示數(shù)變化關(guān)系圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A電源電壓為5VB電路允許的最大功率為1WC小燈泡正常發(fā)光時(shí)，定值電阻R1 在 1min 內(nèi)產(chǎn)生的熱量為26.25JD再串聯(lián)一個(gè)3的電阻后， R2 的滑片可自由移動(dòng)，燈泡能正常發(fā)光且安全【答案】 D【解析】【分析】【詳解】該電路為串聯(lián)電路，滑片P 由最右端向左移動(dòng)，V2 示數(shù)減小，說明V2 測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，則當(dāng)電流為0.1A 時(shí)， R1 兩端電壓為U R1 U -0.5V-3.5V= U -4VR1