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WPt可知,甲的功率小,故D符合题意。
故选D。
2.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.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.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 1min R2 产生的热量为_____J。
【答案】3.6 10 6 105【解析】【分析】【详解】[1]由灯泡L的I- U图象可知,当额定电压U= 6V时,灯泡的额定电流I= 0.6A,则灯泡额定功率==⨯=P UI6V0.6A 3.6W[2]当滑片P 在在最左端时,变阻器没有连入电路,电压表示数为6V ,由图象可知,这时电路中的电流为I 大=0.6A由串联电路的电压特点和欧姆定律可得,电源电压L 1U U I R =+大即112V 6V 0.6A R =+⨯解得110R =Ω[3]由电路图可知,当滑片P 在最右端时,滑动变阻器全部接入电路,R 1与R 2灯泡串联,电 压表测灯泡两端电压,此时电压表示数最小,为U 小= 2V由图象可知,这时电路中的电流为I 小= 0.4A由串联电路的电压特点和欧姆定律可得,电源电压12L U U I R U =++小小滑动变阻器R 2两端的最大电压212V 2V 0.4A 106V U =--⨯Ω=[4]当滑片P 在最右端时,滑动变阻器全部接入电路,通过的电流为I 小= 0.4A则此时滑动变阻器的阻值为226V =150.4AU R I ==Ω小 移动滑片 P 使R 2 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 '2715715R =⨯Ω=Ω 则'''L 12U U I R I R =++由图分析可知,当电流'=0.5A I ,灯泡两端电压U L =3.5V 时,等式12V 3.5V+0.5A 10Ω+0.5A 7Ω=⨯⨯成立,即此时通过R 2的电流为0.5A ,则通电1min R 2 产生的热量为()2'2'20.5A 7Ω60s=105J Q I R t ==⨯⨯放5.为了将发电厂的电能输送到远处的用户家中,在两地间架设了两根等长的输电线。
两根输电线的总电阻为r 。
已知位于电厂处的两根输电线间的电压为U ,输送电能的功率为P ,由于电流通过输电线发热会损失电能,该输电线路输送电能的效率为__________。
(输电效率为用户得到的电能与发电厂输出电能的比值)【答案】21rP U - 【解析】 【分析】【详解】 由P UI =得:通过输电线的电流P I U= 输电线的总电阻R r =,则输电线上消耗的功率2222()P P r P I R r U U ==⨯=损耗则用户实际得到的电功率 22P r P P P P U=-=-损耗实 则输电线输送电能的效率为 2221P r P P Pr U P P Uη-===-实 所以输电线输送电能的效率为21rP U-。
6.两定值电阻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 50.6AA A U R I ===Ω, 3V 100.3AB 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 15U 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2251102A A AB B B Q I R t R Q I R t R Ω====Ω.7.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】A .根据P UI =得它们在额定电压下工作时通过的电流相等,故A 正确;B .根据W Pt =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;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。
8.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 。
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 。
10.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【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。