中考物理 焦耳定律的应用问题综合试题及答案

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．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．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：

1000W 120W 880W M P P P

=-=-=电热丝热； 并联电路中各支路两端的电压相等，由2

U P R

=可得电热丝的电阻：

()2

2

220V 55880W

U R P =

=

=Ω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：

5880W 560 2.6410J R Q W P t s ===??=?。

4．两定值电阻R A 和R B 中的电流与其两端电压的关系如图所示，若将两电阻串联在电压为3V 的电源两端，电路的总功率为________ W ，通电一段时间后，R A 和R B 产生的热量之比是________ ．

【答案】0.6 1：2 【解析】 【分析】 【详解】 由图象知，

U =3V 时，I A =0.6A ，I B =0.3A ，

根据U

R I

=

，电阻 3V 50.6A

A A U R I ===Ω， 3V 100.3A

B B U R I =

==Ω， 两电阻串联时，电路总电阻

R =R A +R B =5Ω+10Ω=15Ω，

电路总功率

22(3V)0.6W 15U P R ===Ω

；

A 、

B 两电阻串联流过它们的电流I 相等，通电一段时间产生的热量之比

2251102

A A A

B B B Q I R t R Q I R t R Ω====Ω．

5．电烙铁和电风扇上都标有“220V 60W ”的字样，使它们分别在额定电压下工作相同的时间。以下判断中正确的是 A ．它们在工作时通过的电流一定相等 B ．它们在工作过程中消耗的电能一定相等 C ．它们在工作过程中产生的电热一定相等 D ．它们在工作过程中的电功率一定相等 【答案】ABD 【解析】 【详解】

A ．根据P UI =得它们在额定电压下工作时通过的电流相等，故A 正确；

B ．根据W

Pt =得它们在在额定电压下工作相同的时间消耗的电能相等，故B 正确；

C ．电烙铁工作时主要把电能转化为内能，电风扇工作时主要把电能转化为风能，所以它们在工作过程中产生的电热不相等，故C 错误；

D ．它们在额定电压下工作的电功率都等于60W ，故D 正确。

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=I1+I2

两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即

I1=I2

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=I2Rt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．如图甲所示电路，电源电压保持不变，电流表量程为0~0.6A。图乙中A、B分别是小灯泡和电阻R1两端的电压随电流变化关系图象。只闭合开关S、S1，滑动变阻器的滑片P移至a端时，电路中的电流为0.2A；滑动变阻器的滑片移至b端时，小灯泡恰好正常发光。只闭合开关S、S3，调节滑片P，当滑动变阻器接入电路中的电阻为10Ω时，小灯泡两端的电压恰好为2V。则（）

A ．电源电压为10V

B ．小灯泡L 的额定功率6W

C ．只闭合开关S 、S 2，滑动变阻器的滑片移至a 端时，1.5min 电流通过R 1产生的热量为64J

D ．闭合开关S ，改变其它开关的通断及滑片的位置，电路消耗的最小功率可以达到1.2W 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】

A ．由于灯泡灯丝电阻受温度影响，定值电阻阻值不发生变化，则小灯泡灯丝两端的电压随电流变化关系图象为曲线，定值电阻两端的电压随电流变化关系图象为过原点的直线，则由乙图数据可求R 1阻值为

1114V =

=400.1A

I R U =Ω 已知闭合S 、S 3，调节滑片P ，当滑动变阻器接入电路中的电阻为10Ω时，小灯泡两端的电压恰好为2V ，此时电路为小灯泡与两电阻串联电路，由乙图可知此时电路电流为0.2A ，则电源电压为

L 12=2V+0.2A 40+0.2A 10=12V U U U U '=++?Ω?Ω

故A 不符合题意；

B ．当闭合开关S 、S 1，滑动变阻器的滑片移至b 端时，小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器接入阻值为0Ω，此时电路为小灯泡的简单电路，小灯泡此时两端电压等于电源电压为12V ，对应乙图可知此时电流为0.5A ，则额定功率为

12V 0.5A=6W P U I ==?额额额

故B 符合题意；

C ．只闭合开关S 、S 1，滑动变阻器的滑片P 移至a 端时，电路中的电流为0.2A ，此时电路为小灯泡与滑动变阻器串联电路，且滑动变阻器接入阻值最大，由乙图可知此时小灯泡两端电压为2V ，电源电压为12V ，则由串联分压可知滑动变阻器两端电压为10V ，由欧姆定律可求滑动变阻器最大阻值为

2max 2max 210V

=500.2A

U R I =

=Ω

则当闭合开关S 、S 2，滑动变阻器的滑片移至a 端时，电路为R 1与R 2串联电路，由串联分压可求R 1两端电压为

11124048

12V=V 40509

R U U R R Ω''=

=?+Ω+Ω 由于R 1为纯电阻，则1.5min 电流通过R 1产生的热量为

2

211148V 9 1.560s=64J

40U W t R ??

?''??

==??Ω

故C 符合题意；

D ．由于电源电压不变，则由2

U P R

=可知，当电路阻值最大时，电路总功率最小，则闭

合开关S 、S 3，滑片滑到最大阻值处时电路电阻最大，功率最小，若最小功率为1.2W ，则此时电路电流为

min min 1.2W

=0.1A 12V

P I U =

= 则此时电路总电阻为

max min 12V

=1200.1A

U R I =

=Ω 则小灯泡此时电阻应为

R L 实=R max -R 1-R 2max =120Ω-40Ω-50Ω=30Ω

此时小灯泡分得电压应为

U L 实=I min R L 实=0.1A×30Ω=3V

但由乙图可知，当小灯泡电流为0.1A 时，小灯泡两端电压不足2V ，前后冲突，故D 不符合题意。 故选BC 。

8．下列用电器中，主要是利用电流热效应来工作的是 A ．电风扇 B ．电视机 C ．电饭锅 D ．LED 灯

【答案】C 【解析】 【详解】

A ．电风扇工作是电能主要转化为机械能，利用通电导体在磁场中受到力的作用，故A 不符合题意；

B ．电视机工作是电能主要转化为光能，故B 不符合题意；

C ．电饭锅工作是电能主要转化为内能，主要是利用电流热效应来工作，故C 符合题意；

D ．LED 灯工作是电能主要转化为光能，故D 不符合题意。

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=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．

10．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。

11．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V，线圈电阻为2Ω，线圈中电流为10 A。这台电动机正常工作1 s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则

A．W=3 800 J，Q=200 J

B．W=3 800 J，Q=3 800 J

C．W=72 200 J，Q=200 J

D．W=72 200 J，Q=3 800 J

【答案】A

【解析】

【详解】

电动机正常工作1s消耗的电能：

W=UIt=380V×10A×1s=3800J，

电动机正常工作1s产生的热量：

Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×1s=200J，

故选A 。

12．如图(甲)所示，两电热丝R 1与R 2并联， R 1＝20Ω，电源电压保持不变，闭合开关，电流表A 1和电流表A 2表盘指针均指如图(乙)所示位置，则以下判断不正确的是（ ）

A ．R 1: R 2＝5：1

B ．电源电压是10 V

C ．R 2的电功率是20W

D ．R 1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，R 1与R 2并联，电流表A 1测干路电流，电流表A 2测R 1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A 1的量程为0～3A ，分度值为0.1A ，干路电流I =2.5A ，电流表A 2的量程为0～0.6A ，分度值为0.02A ，通过R 1的电流I 1=0.5A ，根据并联电路的电流特点可得，通过R 2的电流：

21 2.5A 0.5A 2A I I I =-=-=，

因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由U

I R

=

可得，电源的电压： 110.5A 20Ω10V U I R ==?=，

故B 正确，不符合题意； A ．则R 2的阻值：

2210V =5Ω2A

U R I =

=， 则

1220Ω5Ω41R R ==：：：，

故A 错误，符合题意； C ．R 2的电功率：

2210V 2A 20W P UI ==?=，

故C 正确，不符合题意； D ．R 1工作2分钟所放出的热量：

()2

21110.5A 20Ω260s 600J Q I R t ==???=，

故D 正确，不符合题意。

13．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。

14．如图是探究电流通过导体时产生热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．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的小

B．若容器外面的电热丝R3发生了断路，若与没断时的通电时间相同，则左侧U形管中液面高度差变小

C．将右边并联的两根5Ω的电阻丝都放入到容器内，通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大

D．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的多少

【答案】B

【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=I1+I2

两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I1=I2，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；由Q=I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差更大，故A错误；

B．R3发生断路前，左侧的电阻为5Ω，右侧的电阻为2.5Ω，则电路的总电阻为

R总=5Ω+2.5Ω=7.5Ω

R3发生断路后，电路中只有R1和R2串联，则总电阻为

R′总=5Ω+5Ω=10Ω

R3发生断路后，整个电路的总电阻增大了，根据欧姆定律可知，电路中的总电流减小了，在电阻、通电时间不变时，电流减小，则产生的热量变少，所以左侧U形管中液面高度差变小，故B正确；

C．将右边并联的两根5Ω的电阻丝都放入到容器内，右侧的电阻为2.5Ω，左右两侧的电流和通电时间相同，左侧的电阻大于右侧的电阻，则左侧产生的热量多，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小，故C错误；

D．该实验装置是利用容器中空气的热胀冷缩来反应放热的多少，产生热量的多少不能直接观察，通过U形管液面高度差的变化来反映，故D错误。

故选B。

15．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14400J

D．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 =I 2Rt =(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 。

16．小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看作导体）接在干电池正负两极上取火。如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧，这是因为长度相同的锡箔纸较窄处比较宽处的

A ．电阻小

B ．电流大

C ．电压小

D ．电功率大

【答案】D 【解析】 【详解】

较窄处更细，横截面积更小，电阻更大，所以在串联电流相等的前提下，根据公式

2P I R 可得，较窄处的电功率更大，故ABC 不符合题意, D 符合题意。

17．两个定值电阻12R R 、并联在电路中，如图甲所示，通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示。闭合开关S ，经过相同的时间，12R R 、产生的热量之比为（ ）

A ．1:3

B ．3:1

C ．1:9

D ．9:1

【答案】B 【解析】 【分析】

本题考查热量的计算，应用并联电路的特点及I -U 图象。 【详解】

由题可知R 1、R 2并联连接，结合图乙知，当U =3.0V 时，通过R 1、R 2的电流分别为I 1=0.6A ，I 2=0.2A ，即通过两电阻的电流之比

I 1:I 2=0.6A:0.2A=3:1

由Q =UIt 得，在相同的时间内，R 1、R 2产生的热量之比

Q 1:Q 2=UI 1t :UI 2t = I 1:I 2=0.6A:0.2A=3:1

故ACD 不正确，B 正确。 故选B 。

18．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2

U 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 ．

19．如右图所示，两透明容器中密封着等质量的空气，通电t 秒后（两容器都不向外放热），下列说法正确的是（ ）

A ．两容器中电阻产生的热量相同

B ．右边容器中空气的温度是左边容器中空气温度的两倍

C ．右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍

D ．右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的四倍 【答案】C 【解析】 【分析】

根据焦耳定律2

Q I Rt =判断两容器中电阻产生热量的多少，产生的热量越多，空气吸收热

量越多，U 形管中液柱越高；电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。

【详解】

A．由图示可知，两个电阻丝是串联的，电流相同，电阻不同，所以相等的时间内产生的热量是不相同的，故A错；

BCD．右边容器中的电阻是左边容器电阻的二倍，所以右边容器中产生的热量是左边容器产生热的二倍，由于两个器中空气的质量相同，故可得右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍，故C正确、BD错误。

应选C。

20．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。