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中考物理焦耳定律的应用问题综合练习题及答案解析

一、初中物理焦耳定律的应用问题1.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。

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。

3.两个发热电阻R1:R2=1:4,当它们串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比U1:U2=_____;已知R1=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,R1、R2两端的电压之比:111 2221 4U IR RU IR R===;已知110ΩR =,则214410Ω40ΩR R ==⨯=; 根据2U Q W t R==得两个电阻在100s 内产生的热量为: 22221212(4V)(4V)100s 100s 200J 10Ω40ΩU U Q W W t t R R =+=+=⨯+⨯=总.4.从产品说明书得知,一台“6 V 3 W ”的迷你型小风扇,电动机线圈阻值0.1Ω,则小风扇正常工作2min 电动机线圈产生的热量为____J 。

【答案】3【解析】【分析】【详解】电路中线圈的电流为3W 0.5A 6VP I U === 电路中通过线圈的电流为产生的热量为Q =I 2Rt =(0.5A) 2×0.1Ω×2×60s=3J5.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%6.电阻A 和B 连接在某一电路,通过它们的电流与其两端电压的关系如图所示。

由图中信息可知( )A .电阻A 的阻值为5ΩB .当通过电阻B 的电流为0A 时,电阻B 的阻值为0ΩC .当电阻A 、B 串联在电压为3V 的电源两端时,它们的电功率之比为A B :1:2P P =D .当电阻A 、B 并联在电压为3V 的电源两端时,5min 它们产生的电热之比:2:1A B Q Q =【答案】ACD【解析】【分析】本题考查串联、并联电路的特点,电功率的计算,电热的计算,应用I -U 图象和欧姆定律解题。

【详解】A .由图象可知,电阻A 、B 的I -U 图象是倾斜的直线,则两个都是定值电阻,当A 两端的电压为3V 时,通过它的电流为0.6A ,那么A 的电阻35Ω0.6U V R I A=== 故A 符合题意; B .导体的电阻是其本身的一种性质,其两端有无电压,不会影响其电阻的大小,故B 不符合题意;C .由图象可知,电阻A 、B 串联,电源电压为3V 时,通过电路的电流应该是0.2A ,此时A 、B 两端的电压分别为1.0V 和2.0V ,根据P =UI 得,各电阻的电功率之比为P A :P B =U A :U B =1.0V:2.0V=1:2故C 符合题意;D .当电阻A 、B 并联在电压为3V 的电源两端时,由图象可知,通过两电阻的电流分别为0.6A 和0.3A ,根据Q =UIt 得,在5min 内,两电阻产生的电热之比Q A :Q B =I A :I B =0.6A:0.3A=2:1故D 符合题意。

故选ACD 。

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R 1两端的电压随电流变化关系图象。

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 ;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 、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 。

则( )A .电源电压为10VB .小灯泡L 的额定功率6WC .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64JD .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 ==400.1AI 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 =500.2AU 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1112404812V=V 40509R 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 2211148V 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2U 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 12VP I U == 则此时电路总电阻为 max min 12V =1200.1AU 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.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 =I 2Rt ,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 。

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 =10Ω0.25AU 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()22A 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 。

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