中考物理(焦耳定律的应用问题提高练习题)压轴题训练及答案

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．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
3．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 =I 2Rt =(0.3A)2×2Ω×t
电动机正常运转时的效率
η=W W 有总=-W Q W =()26V 0.3A -0.3A 2Ω6V 0.3A t t t
⨯⨯⨯⨯⨯⨯=90%
4．下列关于物理中常见电现象和磁现象的说法中一定正确的是（ ） A ．两个轻质小球放在一起时相互排斥，则两球一定带同种电荷 B ．一个开关能同时控制两盏灯，则这两盏灯一定是串联的 C ．两盏白炽灯串联通电发光，则更亮一点的电阻一定更大 D ．电功率相同的电热水壶和电风扇工作相同的时间，发热一定相等 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
A ．据“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”知，两个轻抚小球放在一起相互排斥，则两球一定带同种电荷，故A 正确；
B ．一个开关同时控制两盏灯，则这两盏灯可能是串联，也有可能是并联，因为两灯并联，
开关在干路，则可同时控制两盏灯，故B错误；
C．串联电路中，通过两盏灯的电流相等，据P=I2R得，电阻越大，实际功率越大，则亮度越亮，故C正确；
D．电功率相同的电热水壶和电风扇在额定电压下工作相同时间，消耗的电能相等，但发热是电热水壶的大于电风扇的。

因为电热水壶基本将所有的电能上转化为内能，而电风扇将大部分电能转化为机械能，小部分电能转化为内能。

故D错误。

故选AC。

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】
=得它们在额定电压下工作时通过的电流相等，故A正确；
A．根据P UI
=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；B．根据W Pt
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．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。

7．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。

8．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．
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．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 6Ω-=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 。

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】
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．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．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】
【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。

15．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2
P 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。

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】
【详解】
A ．由电路图可知，电压表是并联在R 2两端，测量的是电阻R 2两端的电压，故A 错误；
B ．当变阻器R 2的滑片P 向左移动时，R 2电阻增大，根据串联分压的特点， R 2两端电压增大，即电压表示数增大，故B 错误；
C ．由电压表量程“0∼3V ”， R 2两端电压最大为3V ，根据串联分压的特点，
11U R =2
2
U R ，即 6V 3V 10Ω
- =23V
R 解得R 2=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R 2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R 2=2Ω，故变阻器R 2接入电路的阻值范围是2∼10Ω，故C 正确； D ．当变阻器R 2接入电路中的阻值是5Ω时，电路中的电流
I ′='12U 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．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2
U 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 。

18．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2Q 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 。

19．两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。

20．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。