一、初中物理焦耳定律的应用问题1．2019年3月，中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，取得了国际超导科研领域的重大突破。

利用石墨烯超导的零电阻特性进行远距离输电，将实现电能零耗损。

其节能依据的原理是（）A．牛顿第一定律B．帕斯卡定律C．欧姆定律D．焦耳定律【答案】D【解析】【分析】利用超导进行远距离输电，因为超导体的电阻为零，根据焦耳定律公式可知，没有热量产生，即没有内能的损耗。

【详解】A．牛顿第一定律是指一切物体在不受力的情况下，将保持静止状态或匀速直线运动状态，与题无关，故A不符合题意；B．帕斯卡定律是指加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递，与题无关，故B错误；C．欧姆定律是指一段导体通过的电流跟加在导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，与题无关，故C错误；D．焦耳定律是指一段导体产生的热量跟导体通过的电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟导体的通电时间成正比；所以当电阻为零时，导体没有热量产生，即电能零损坏，故D正确。

故选D。

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．小明将线圈电阻为4.84Ω的电动机接人220V 的家庭电路中，关闭其它用电器，只让电动机工作时，观察到他家标有2000imp/(kW.h)的电能表3min 内闪烁了100次，则电动机在这段时间内消耗的电能为________kW.h ，电动机线圈产生________J 的热量。

【答案】0.05 41.810⨯ 【解析】 【分析】 【详解】[1]电动机在这段时间内消耗的电能为0100kW h=kW h 0.05kW h 2000n W n =⋅⋅=⋅ [2]根据公式W UIt =可以求出电动机线圈的电流为60.05 3.610J 100A 220V 360s 22W I Ut ⨯⨯===⨯⨯ 电动机线圈产生热量为224100(A) 4.84Ω180s=18000J=1.810J 22Q I Rt ==⨯⨯⨯4．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WPt =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。

5．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5VB ．R 的阻值为15ΩC ．10s 内定值电阻R 产生的电热为9JD ．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I 1=0.3A ，此时滑动变阻器的电压1103A 10Ω3V 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R23V15Ω02AU R I .=== 故B 正确；C ．10s 内定值电阻R 产生的电热为()22202A 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 。

6．下列说法不正确的是（ ）A ．两个用电器组成的电路，通过它们的电流不相等，则它们一定是并联B．三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器，则它们一定是并联C．家庭电路中若电热水壶被短路，则空气开关一定跳闸D．功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h，产生的电热一定相等【答案】D【解析】【分析】【详解】A．两个用电器组成的电路，只有并联时通过它们的电流才不相等，故A正确，A不符合题意；B．三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器，则它们一定是并联，若其中两个或三个串联，则必须同时工作，故B正确，B不符合题意；C．家庭电路中若电热水壶被短路，电路中电流过大，则空气开关一定跳闸，故C正确，C 不符合题意；D．功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h消耗的电能相同，但因为电热水壶把电能几乎全部转化成热能，而电风扇主要是把电能转化成机械能，二者产生的电热不同，故D错误，D符合题意。

故选D。

7．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。

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 ( )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 。

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=I 2Rt ，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．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2Q 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。

11．如下图所示，当滑动变阻器的滑片P 滑至a 端时，定值电阻R 产生热量Q 用时是9min ；当滑片P 滑至b 端时，定值电阻R 产生相同热量Q 的用时是36min ，当滑片P 滑至ab 的中点时，若定值电阻R 再产生热量Q 的用时是（ ）A ．20.5minB ．20.05minC ．20.25minD ．22.25min【答案】C 【解析】 【详解】当滑动变阻器的滑片P 滑至a 端时，电路为R 的简单电路，产生热量等于消耗电能，则可由WP t=得，产生热量Q 所用时间为 1221W Q QR t U P U R=== 当滑片P 滑至b 端时，电路为R 与整个滑动变阻器串联电路，根据串联分压定律可求R 两端电压为RU U R R '=+滑产生热量等于消耗电能，则可由WP t=得，产生热量Q 所用时间为 ()2222222()Q R R W Q Qt U RU P RU R R R +===='+滑滑当滑片P 滑至ab 的中点时，电路为R 与变阻器串联电路，此时滑动变阻器接入阻值为总阻值的一半，根据串联分压定律可求R 两端电压为12RU U R R ''=+滑产生热量等于消耗电能，则可由WP t=得，产生热量Q 所用时间为2 3222321()212Q R RW Q QtU RUP RURR R+====''⎛⎫+⎪⎝⎭滑滑由于第一次用时9min，第二次用时36min，带入式子求解可得，t3=20.25min，故选C。

12．如图所示是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为1Ω，保护电阻R为4Ω，当闭合开关S后，两电压表的示数分别为6V和2V，则（）A．电路中的电流为4A，电源电压为6VB．电动机的功率为16W，它两端的电压为4VC．1min在电阻R上产生的热量是60J，电动机线圈产生的热量是120JD．电动机工作时将电能转化为机械能，若将儿阻R换成滑动变阻器，可调节电动机的转速【答案】D【解析】【分析】【详解】由电路图中可知，电动机与保护电阻串联，电压表V1测量电源电压；电压表V2测量保护电阻R两端的电压A.由题意可知，闭合开关后，电阻R两端的电压为2V，则通过电阻R的电流R2V=0.5A4ΩUIR==因为串联电路电流处处相等，电路中的电流为0.5A，故A不符合题意；B．电压表V1测量电源电压，则结合题中数据可知，电源电压为6V，因为串联电路总电压电压各用电器电压之和，所以电动机的电压为U M=U-U R=6V-2V=4V电动机的功率为P M=U M I=4V×0.5A=2W故B不符合题意；C．1分钟在电阻R上产生的热量Q=I2Rt=(0.5A)2×4Ω×60s=60J1 分钟电动机线圈产生的热量是()2'2'0.5A 1Ω60s =15J Q I R t ==⨯⨯故C 不符合题意；D ．电动机工作时把电能转化成机械能，将电阻R 换成滑动变阻器，可以调节电路中电流的大小，从而起到调节电动机转速的作用，故D 符合题意。