中考物理二轮 焦耳定律的应用问题 专项培优易错试卷附答案解析

一、初中物理焦耳定律的应用问题

1．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

2

3

18

0.5

1

U

t

Q R

U

Q

t

R

'

==；

故C正确。

2．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】100.460

【解析】

【分析】

【详解】

当P在b端时R2=0Ω，此时电压示数和电流示数最大，且均为R1的数据，所以R1的阻值为：R1=

5V

=

0.5A

U

I

总=10Ω．当滑动变阻器的滑片移到a端时，R2两端电压U2=U

总

-U1=5V-1V=4V，由图象知，当R1的电压是1V时，电流为0.1A，根据串联电路的电流处处相等，∴I2=I1=0.1A，∴P2=U2I2=4V×0.1A=0.4W，Q1=W1=U1It=1V×0.1A×600s=60J。

3．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

22

4100(A) 4.84Ω180s=18000J=1.810J 22

Q I Rt ==???

4．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 ===??=?。

5．两定值电阻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

5

0.6A

A

A

U

R

I

===Ω，

3V

10

0.3A

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

15

U

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

2

2

51

102

A A A

B B B

Q I R t R

Q I R t R

Ω

====

Ω

．

6．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：R L=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 =I2R1 t：I2R2t=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：R L =1：2，∴I1：I L =R L：R1 =2：1，∵I=6A，∴I1 =4A，I L =2A，∵U L =U1

=U=220V，∴P1 =U1 I1 =220V×4A=880W，故D正确；

故选ABD．

7．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。

8．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，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。

9．如图所示的是探究灯泡灯丝的电阻特性的实验电路，所使用的器材有：小灯泡L （额定电压2.5V ，额定电流0.25A ）、电压表V （量程15V ，内阻未知）、电流表A （量程0.6A ，内阻0.2Ω）、阻值为30Ω的定值电阻R 0、滑动变阻器R 、恒定电源（电压15V ，内阻不计）、开关S 、导线若干。闭合开关S ，调节滑动变阻器的滑片到某一位置，当电流表的示数为0.55A 时，小灯泡L 正好正常发光。

(1)小灯泡L 正常发光时的电阻是多少？ (2)此时电压表的示数是多少？

(3)通电1min ，电流表A 消耗的电能是多少？ 【答案】(1) 10Ω；(2) 6.5V ；(3) 3.63J 【解析】 【分析】 【详解】

(1)小灯泡L 正常发光时的电阻是

2.5V

=

10Ω0.25A

U R I =

=额额额

(2)由图像可知电压表与灯L 串联后与定值电阻R 0并联，小灯泡L 正好正常发光，则电压表与灯L 串联支路的电流为0.25A ，由并联分流可知，定值电阻R 0的电流为

0.55A-0.25A=0.3A

则两支路的路端电压为

000=0.3A 30Ω=9V U I R =?

由串联分压可知电压表的示数为

9V-2.5V=6.5V

(3)通电1min ，电流表A 消耗的电能是

()2

2A 0.55A 0.2Ω60s=3.63J Q I R t ==??

答：(1)小灯泡L 正常发光时的电阻是10Ω； (2) 电压表的示数为6.5V ；

(3) 通电1min ，电流表A 消耗的电能是3.63J 。

10．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=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。

11．如图所示电路，电源电压恒为6V，定值电阻R1为10Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω 0.5A”，电压表量程为0~3V，电流表量程为0~0.6 A。则（）

A．电压表测量的是电阻R1两端的电压

B．当变阻器R2的滑片P向左移动时，电压表的示数变小

C．为了保证电路中各元件安全工作，变阻器R2接入电路的阻值范围是2~10Ω

D．当变阻器R2接入电路中的阻值是8Ω时，通电1min电阻R1产生的热量是53.3J

【答案】C

【解析】

【分析】

(1)根据电压表的正确使用判断所测的电路元件；

(2)由电路图可知，R 1与R 2串联，电压表测R 2两端的电压，电流表测电路中的电流，根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R 1两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知电压表的示数变化；

(3)比较滑动变阻器允许通过的最大电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，此时变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值；当电压表的示数最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点求出R 1两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出变阻器接入电路中最大阻值，从而得出答案；

(4)当变阻器R 2接入电路中的阻值是8Ω时，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电

流，根据2

Q I Rt =求出1min 电阻R 1产生的热量。

【详解】

A ．由电路图可知，R 1与R 2串联，电压表测R 2两端的电压，电流表测电路中的电流，故A 错误；

B ．由电路图可知，滑动变阻器滑片右侧接入电路，当变阻器R 2的滑片P 像左移动时，接入电路的电阻增加，电压表的示数变大，故B 错误；

C ．因为滑动变阻器R 2的规格为“20Ω0.5A ”，所以接入滑动变阻器的最大电流是0.5A ，电路的最小电阻是

6V 12Ω0.5A

U R I =

== 滑动变阻器接入电路中的最小电阻

112Ω10Ω2ΩR R R -=-==小

当电压表的最大测量值为3V 时，滑动变阻器接入的电阻最大，为10Ω，故C 正确； D ．当变阻器R 2接人电路中的阻值是8Ω时，电路的总电阻

1210Ω8Ω18ΩR R R '=+=+=

此时电路中的电流

6V 1A 18Ω3

U I R '=

==' 通电1min 电阻R 1产生的热量

2211

(A)10Ω160s 66.7J 3

Q I R t '==???≈

故D 错误。 故选C 。

12．如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U 甲、U 乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q 甲、Q 乙的大小，下面关系中正确的是（ ）

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 乙

【答案】A 【解析】 【详解】

从图中可以看到，这两个灯泡是串联的，流过的电流大小相等，甲电阻丝的阻值大于乙电

阻丝的阻值，根据U IR =可知，U U >甲乙；根据2

Q I Rt =可知，时间相同，流过的电流

大小相同，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值，那么Q Q >甲乙。 故选A 。

13．如图所示，电源电压为6V ，110R =Ω，220R =Ω，35R =Ω。闭合开关1S 后，当

2S ，3S 全部闭合和全部断开时，在相同的时间内电流通过1R 产生的热量之比是（ ）

A ．4∶9

B ．9∶4

C ．2∶3

D ．3∶2

【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

当开关都闭合时，R 3被短路，R 1与R 2并联，此时R 1两端的电压为电源电压U 。当开关S 1闭合，S 2、S 3全部断开时，R 2被开路，R 1与R 3串联，此时

311310251

R U R U ΩΩ＝＝＝ 则此时R 1两端的电压为U 1＝

2

3

U ，则相同的时间内电流通过1R 产生的热量之比是

2

2

2

12111

9

2'43U t R Q

U U U Q U

U t R ?? ??? ? ???

???

＝＝＝＝ 故选B 。

14．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：

22

0.5A 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。

15．将阻值为40 Ω的电阻丝接在电源两端，通电10 min ，电流产生的热量是1.5×103 J ；若将阻值为10 Ω的电阻丝接入同一电源的两端，通电20 min ，电流产生的热量是 ( ) A ．1.2×104 J B ．3.75×102 J C ．7.5×102 J D ．6.0×103 J

【答案】A 【解析】 【详解】

将阻值10Ω的电阻丝接入同一电源两端，电源电压一定，设为U ，

由2

Q U t R =可得：40Ω电阻丝产生的热量2

111U Q t R = ， 10Ω电阻丝产生的热量2

222

U Q t R = ，

则

2

1

1121

2

212

2

2

10101

40208

U

t

Q R R t min

U

Q R t min

t

R

Ω

==?=?=

Ω

，

即34

21

88 1.510 1.210

Q Q J J

==??=?，故A正确为答案．

16．如图所示电路，电源电压恒为6V，定值电阻R1为10Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω 0.5A”，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A。下列说法正确的是（）

A．电压表测量的是电阻R1两端的电压

B．当变阻器R2的滑片P向左移动时，电压表的示数变小

C．为了保证电路中各元件安全工作，变阻器R2接入电路的阻值范围是2～10Ω

D．当变阻器R2接入电路中的阻值是5Ω时，通电1min电阻R1产生的热量是9.6J

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．由电路图可知，电压表是并联在R2两端，测量的是电阻R2两端的电压，故A错误；B．当变阻器R2的滑片P向左移动时，R2电阻增大，根据串联分压的特点， R2两端电压增大，即电压表示数增大，故B错误；

C．由电压表量程“0～3V”， R2两端电压最大为3V，根据串联分压的特点，1

1

U

R=

2

2

U

R，即

6V3V

10Ω

-

=

2

3V

R

解得R2=10Ω，由电流表量程“0～0.6A”，电路中最大电流为0.6A，由滑动变阻器R2的规格为“20Ω 0.5A”，电路中最大电流为0.5A，综合以上因素，电路中最大电流为0.5A，则I 最大

=

12

U

R R

+，即

0.5A=

2

6V

10ΩR

+

解得R2=2Ω，故变阻器R2接入电路的阻值范围是2～10Ω，故C正确；

D．当变阻器R2接入电路中的阻值是5Ω时，电路中的电流

I′='

12

U

R R

+=

6V

10Ω5Ω

+

=0.4A

通电1min 电阻R 1产生的热量

Q =(I ′)2R 1t =(0.4A)2×5Ω×1×60s=48J

故D 错误。 故选C 。

17．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 。

18．两盏电灯并联接在同一电源上．甲灯的电阻为500Ω,乙灯的电阻为1200Ω.在相同的时间内

A ．甲灯消耗的电能多

B ．乙灯消耗的电能多

C ．甲、乙两灯消耗的电能一样多

D ．无法判断

【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】

两盏电灯并联接在同一电源上时，因并联电路中各支路两端的电压相等，甲灯的电阻小，

工作相同的时间，由W =UIt

=2

U t R

可知，甲灯消耗的电能多，故A 正确、BCD 错误，故选

A 。

19．如图电路，电源电压为12V 且保持不变，闭合开关S ，当滑片P 置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V ；当滑片P 置于变阻器的b 端时，电压表的示数变化了2V ，在10s 内定值电阻R 1产生的热量为36J 。则下列结果正确的是（ ）

A ．电路中的最大电流为1A

B ．滑片P 在中点时，10s 内滑动变阻器R 消耗的电能为60J

C ．R 1先后两次消耗的电功率之比为16:9

D ．滑动变阻器R 先后两次消耗的电功率之比为8:1 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

A ．根据电路图可知，定值电阻R 1与滑动变阻器R 串联，电压表测R 两端电压。根据串联电路分压原理知，滑片从中点到b 端时，R 连入阻值增大，它分得电压增大，即电压表示数增大了2V ，此时电压表示数为4V+2V=6V ，所以定值电阻R 1两端的电压

U 1=U -U R =12V-6V=6V

由Q =2

U R

t 可得 R 1=211U Q t =2(6V)60J

×10s=6Ω

此时电路中的电流

1116V

1A 6Ω

U I R =

== 当滑片在a 点时，电路是只有R 1工作的简单电路，此时电路中电阻最小，电流最大，电路中的最大电流

I 最大=1U R =12V 6Ω

=2A

故A 错误；

B ．滑片在中点时，电路中的电流

I =I 1＇=

1R U U R -＇=12V 4V 6

Ω-=4

3

A 9s 内滑动变阻器R 消耗的电能

W R =U R ＇It =4V×

4

3

A×9s=48J 故B 错误；

C ．由P =UI 可得，R 1先后两次消耗的电功率之比

1

1

P P ＇=11R U U I U I -（＇）=412V 4V A 36V 1A

-??（）=169 故C 正确；

D ．由P =UI 可得，R 先后两次消耗的电功率之比

R R P P ＇=1R R U I U I ＇=44V A 36V 1A

??=89

故D 错误。 故选C 。

20．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。