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中考物理压轴题专题焦耳定律的应用问题的经典综合题及答案

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.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。
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】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.
(4)当变阻器R2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 求出1min电阻R1产生的热量。
【详解】
A.由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,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R2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;
A.S1、S2同时断开时,设备运行处于白天用电状态
B.S1、S2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,在相同时间内和产生的热量之比为2∶1
D.S1、S2同时闭合时,若电流表示数为6A,则的实际功率为880W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
S闭合,S1、S2同时断开时,R1、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 可知,此时电路中的电功率最小,为保温状态,所以是白天在相同时间内R1、R2产生的热量之比
η= P出/ P总=2000W/2200W=90.9%.
3.如图甲所示,为额定电压为6V的灯泡L的I-U图像.如图乙所示的电路,电源电压12V不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,闭合开关S1,滑片P从最右端移动到最左端,电压表示数变化范围为2V~6V,则灯泡的额定功率是____W,R1的阻值为_____Ω,滑动变阻器R2两端的最大电压为_____V,移动滑片P使R2接入电路的阻值为变阻器最大阻值的7/15,通电1minR2产生的热量为_____J。
D.温度计示数变化的大小反映电流产生热量的多少
【答案】D
【解析】
【详解】
A.实验用不同阻值不同的电阻丝串联在一起,探究的是电流产生的热量与电阻的关系,故A错误;
B.温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻大,故B错误;
C.通电时间相同时,烧瓶内电阻丝阻值大产生的热量多,故C错误;
D.本实验通过温度计示数变化的大小来反映电流产生热量的多少,故D正确。
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: ,由U=IR知: ;由焦耳定律Q=I2Rt知: ;故选C。
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.
C.因为滑动变阻器R2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
滑动变阻器接入电路中的最小电阻
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R2接人电路中的阻值是8Ω时,电路的总电阻
此时电路中的电流
通电1min电阻R1产生的热量
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;
一、初中物理焦耳定律的应用问题
1.如图是“探究影响电流热效应因素”的实验装置图。其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量、初温相同的煤油,阻值不同的电阻丝 、 。关于此电路说法中正确的是
A.探究的是电流产生的热量与电压的关系
B.温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻小
C.通电时间相同时两个烧瓶内电阻丝产生的热量相同
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,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,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R1两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知电压表的示数变化;
【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;
(1)这台电动机1min内产生的热量:
Q=I2Rt=(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=I2R=(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:
I小= 0.4A
则此时滑动变阻器的阻值为
移动滑片P使R2接入电路的阻值为变阻器最大阻值的7/15,则此时滑动变阻器的阻值为

由图分析可知,当电流 ,灯泡两端电压UL=3.5V时,等式
成立,即此时通过R2的电流为0.5A,则通电1minR2产生的热量为
4.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
故选D。
14.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
10.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】
【详解】
根据焦耳定律 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。
故D错误。
故选C。
12.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
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。
7.如图是科技小组为养鸡场设计的调控光照和室温设备的电路图。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,L为照明灯泡(L的电阻不随温度变化), 。S1、S2,同时断开或闭合,以实现白天和夜晚的用电要求。开关S闭合时,下列说法错误( )
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 可知,此时电路中的电功率最大,为加热状态,所以是晚上,因为 ,所以
所以
因为R1= 6A
所以
I1=4A
I2=2A
因为
所以
故选C。
8.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( )
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______.
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