全国中考物理焦耳定律的应用问题的综合中考真题汇总附答案解析

一、初中物理焦耳定律的应用问题

1．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2

Q I Rt ，

R R 电熨斗导线＞＞，

所以产生的热量：

Q Q 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。

2．一台电动机正常工作时，两端的电压为220V ，通过线圈的电流为10A ，若此线圈的电阻为2Ω，则这台电动机1min 内产生的热量是______J ，这台电动机的效率是______． 【答案】1.2×104 90.9% 【解析】 【分析】 【详解】

已知线圈的电阻和通过的电流以及通电时间，根据公式Q=I 2Rt 可求这台电动机1min 内产生的热量．已知电动机两端的电压和通过的电流，根据公式P=UI 可求电动机的总电功率；再根据公式P=I 2R 计算线圈消耗的功率，总功率减去线圈消耗的功率就是电动机的输出功率，输出功率与总功率的比值就是这台电动机的效率． （1）这台电动机1min 内产生的热量： Q=I 2Rt=（10A ）2×2Ω×60s=1.2×104J ； （2）电动机的电功率： P 总=UI=220V×10A=2200W ， 线圈消耗的功率：

P 圈=I 2R=（10A ）2×2Ω=200W ， 输出功率：

P 出=P 总-P 圈=2200W-200W=2000W ， 这台电动机的效率：

η= P 出/ P 总=2000W/2200W=90.9%．

3．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 。

4．两个发热电阻R 1:R 2=1:4,当它们串联在电路中时，R 1、R 2两端的电压之比U 1:U 2=_____；已知R 1=10Ω,那它们并联在4V 电路中,两个电阻在100s 内产生的热量是_______J ． 【答案】1：4 200 【解析】 【分析】 【详解】

两电阻串联在电路中时时，电流相等，根据U IR =得，R 1、R 2两端的电压之比：

11122214

U IR R U IR R ===； 已知110ΩR =，则

214410Ω40ΩR R ==?=；

根据2

U Q W t R

==得两个电阻在100s 内产生的热量为：

2222

1212(4V)(4V)100s 100s 200J 10Ω40Ω

U U Q W W t t R R =+=+=?+?=总．

5．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S 1和S 3，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

R 6V U U ==

那么电阻R 在100 s 产生的热量是

()2

2

R

6V 100s 90J 40Ω

U Q t R =?=

?= [2]电路在工作状态下整个电路消耗的功率最小，根据2

U P R

=可知，要求总电阻最大；灯

泡L 的电阻是

()2

2

L

L L 6V 6Ω6W

U R P ==

= 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S 2，这种情况下电路消耗的最小功率是

()2

22

L 6V 0.78W 40Ω6Ω

U U P R R R ===≈++总

6．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%

7．有甲乙两台电暖器，甲的额定功率为1200W，乙的额定功率为800W，下列说法正确的是

A．甲实际消耗的的电能可能比乙少B．电流通过甲做的功一定比乙多

C．正常工作时，甲消耗电能比乙快D．电流通过甲和乙做功一样快

【答案】AC

【解析】

【详解】

AB．甲的功率大于乙的功率，只能说甲做功快，不能说电流通过甲做功多；当甲的工作时间远小于乙的工作时间时，甲消耗的电能可能比乙少，电流通过甲做的功可能比乙少，故A正确，B错误；

CD、甲的功率大于乙的功率，说明电流通过甲做功快，在相同的时间内，甲消耗电能多，故C正确，D错误。

8．如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器R'的滑片P在a点时，电流表示数为0.5A，将滑片P从a点移动到最右端的过程中，通过滑动变阻器的电流随电阻变化图像如图乙所示，则下列选项正确的是（）

A．电源电压为5V

B．R的阻值为15Ω

C．10s内定值电阻R产生的电热为9J

D．若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，则一定是R'断路

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A．由图乙可知，当滑片P在a点时，R'=10Ω，电流I1=0.3A，此时滑动变阻器的电压

1103A10Ω3V

U I R.

==?=

＇

滑动变阻器与定值电阻并联，所以滑动变阻器的电压等于电源电压

13V U U ==

故A 错误；

B ．滑动变阻器R '的滑片P 在a 点时，电流表示数为0.5A ，此时定值电阻的电流

210.5A 0.3A 0.2A I I I =-=-=

定值电阻的电阻R

23V

15Ω02A

U R I .=

== 故B 正确；

C ．10s 内定值电阻R 产生的电热为

()2

2

202A 15Ω10s 6J Q I Rt .==??=

故C 错误；

D ．若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，有可能是R '断路，也有可能是滑动变阻器R '两个下接线柱接在电路中，故D 错误。 故选B 。

9．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 。

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 =I 2Rt 知：Q Q <甲乙；故选C 。

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（ ）

A ．2.5min

B ．10min

C ．20min

D ．40min

【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】

由题可知，R 1、R 2是两个相同的电阻，设

R 1=R 2=R

由图可知，当闭合开关S 1，断开S 2、S 3时，两电阻串联，总电阻为2R ，电源电压不变，由焦耳定律可得，通电10min 电路产生热量

Q =22U R

×10×60s 闭合S 2、S 3，断开S 1时两电阻并联，总电阻为

2

R

，产生相同热量，则 Q =2

2U R ×t =2

2U R

×t

22U R ×10×60s=2

2U R ×t t=150s=2.5min

故选A 。

12．一个“220V 300 W"的电热杯，一个“220 V 300W ”的煮蛋器，一台“220V 300 W"的小型洗衣机，分别接在220V 的电压下，则相同时间内它们产生的热量 A ．小型洗衣机最少 B ．电热杯最少 C ．煮蛋器最少 D ．一样多

【答案】A 【解析】 【详解】

由题意可知，三种仪器的额定功率相同，但小型洗衣机主要将电能转化为机械能；而电热杯、煮蛋器将电能全部转化为内能，故小型洗衣机产生热量最少，故选A 。

13．以下原理与应用上下对应正确的是（ ）

A ．

B ．

C．

D．

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．原理为电磁感应原理；扬声器是利用通电导体在磁场中受力的作用，故A错误；B．原理为通电导体在磁场中受力的作用；麦克风是利用电磁感应原理，故B错误；C．原理为电流的磁效应即电流周围存在磁场；电铃是利用电流的磁效应，使电磁铁吸引衔铁击打铃盖发出声音，故C正确；

D．原理为电流的热效应，电流做功将电能转化为内能；电风扇是利用电流做功将电能转化为机械能，故D错误。

故选C。

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．如图甲图是小灯泡L和电阻R2的I-U图象。将小灯泡L、电阻R1和R2接入乙图所示电路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S1时，电流表示数为0.8A；只闭合开关S3时，小灯泡L的实际功率为1.2W。下列说法正确的是( )

A．只闭合开关S3时，小灯泡的电阻为5Ω

B．只闭合开关S1时，电路总功率为9.6W

C．R1的电阻为5Ω

D．所有开关都闭合，在15s内电路中产生的总热量为3200J

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

由图知，电阻2R为定值电阻，其阻值为

1214V 10Ω0.4A

U R I =

== 只闭合开关S 1时，电阻1R 与灯L 串联，电流表测的是整个电路的电流，由甲图知，当

0.8A I =时，灯两端的电压为L 4V U =，由此可得电源电压

1R L 10.8A 4V U U U R =+=?+ ①

当只闭合开关S 3时，电阻2R 与灯L 串联，灯消耗的实际功率为1.2W ，图甲知，当

L 2V U =时，20.6A I =，灯消耗的功率为

L 22V 0.6A 1.2W P U I ==?=

2R 两端的电压为

2220.6A 10Ω6V U I R ==?=

根据串联电路电压的特点，可知电源电压为

2L 6V 2V 8V U U U =+=+=

A ．当只闭合开关S 3时，根据欧姆定律可得U

I R

=

，可得此时灯L 的电阻为 L L 22V

3.3Ω0.6A

U R I =

=≈ 故A 错误；

B ．只闭合开关S 1时，电路中消耗的总功率为

8V 0.8A 6.4W P UI ==?=

故B 错误； C ．将U 值代入①得

18V 0.84V A R =?+

解得

15ΩR =

D ．所有开关都闭合时，R 1和R 2并联，灯被短路，在15s 内电路中产生的总热量为

()2

2

815288J 10Ω3

V U Q t s R =

=

?=并

故D 错误。 故选C 。

16．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

11

1

U

Q t

R

=，

10Ω电阻丝产生的热量

2

22

2

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．

17．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S1、S2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2

Q 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 。

18．一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 =I 2Rt =(10A)2×2Ω×1s =200J ，

故选A 。

19．两根导线的电阻之比是3:4，通过的电流之比是4:3，在相同时间内两根导线中产生的热量之比为（ ） A ．1:1 B ．4:3 C ．3:4 D ．16:9

【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 由题意可知

1234R R ＝，1243I I ＝，1211

t t ＝ 由Q ＝I 2Rt 可得，在相同时间内产生的热量之比

221112222243143413

Q I R t Q I R t ????＝＝＝ 故选B 。

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。