一、初中物理焦耳定律的应用问题1．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。

2．小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P 从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图象可知定值电阻R1的阻值是____Ω．实验时，电源电压保持5 V不变，当滑片P位于a端时，由图象可得滑动变阻器消耗的电功率是_____W．此时，电阻R1在10 min内产生的热量为_____J．【答案】100.460【解析】【分析】【详解】当P在b端时R2=0Ω，此时电压示数和电流示数最大，且均为R1的数据，所以R1的阻值为：R1=5V=0.5AUI总=10Ω．当滑动变阻器的滑片移到a端时，R2两端电压U2=U总-U1=5V-1V=4V，由图象知，当R1的电压是1V时，电流为0.1A，根据串联电路的电流处处相等，∴I2=I1=0.1A，∴P2=U2I2=4V×0.1A=0.4W，Q1=W1=U1It=1V×0.1A×600s=60J。

3．有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电阻0.5Ω。

这台电动机正常工作1min，消耗的电能为_______J。

产生的热量为_______J，输出的机械能为_______J。

【答案】180 30 150【解析】【分析】根据=W UIt ，求出消耗的电能；根据 2Q I Rt =求出在1min 内电流产生的热量；消耗的电能减去产生的热量即为电动机获得的机械能。

【详解】[1]这台电动机正常工作，电动机1min 消耗的电能3V 1A 60s 180J W UIt ==⨯⨯=[2]产生的电热221A 0.5Ω60s 30J Q I Rt ==⨯⨯=（）[3]输出的机械能180J 30J 150J W W Q =-=-=机械【点睛】本题考查了电动机产生热量、电功、输出机械能的计算，关键是知道只有在纯电阻电路中电能才完全转化成内能。

4．家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如表。

则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是___________Ω，正常工作吹热风5min 电热丝产生的热量是___________J 。

【答案】55 2.64×105【解析】【详解】(1)[1]由表格数据可知，电吹风吹冷风时的功率，即电动机的功率为120W ，由图知，电吹风正常工作且吹热风时，电动机和电热丝并联，因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以电热丝的功率：1000W 120W 880W M P P P=-=-=电热丝热； 并联电路中各支路两端的电压相等，由2U P R=可得电热丝的电阻： ()22220V 55880W U R P ===Ω电热丝电热丝； [2]电吹风正常工作且吹热风时，5分钟内电流通过电热丝产生的热量：5880W 560 2.6410J R Q W P t s ===⨯⨯=⨯。

5．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=3J6．如图所示当甲电路中的开关S 闭合时，两个电压表所选量程不同，测量时的指针位置均为如图乙所示，则电阻R 1两端的电压为______V ，R 1∶R 2=______，当电阻R 1、R 2并联在电路中时，在相同的时间内电流通过R 1、R 2所产生的热量之比Q 1∶Q 2=_______。

【答案】10 4：1 1：4【解析】【详解】[1][2]从图甲可以看到，开关S 闭合时，电压表V 1测的是电源电压，示数较大，电压表V 2测的是R 2两端的电压，示数较小，因为测量时的指针位置均为如图乙所示，那么电压表V 1的量程应该是0到15V ，它的读数是12.5V ，电压表V 2的量程应该是0到3V ，它的读数是2.5V ，根据串联电路电压规律可知，电阻R 1两端的电压为12-12.5V -2.5V 10V U U U ===电阻R 1大小是1110V U R I I== 电阻R 2大小是 22 2.5V U R I I == 那么1210V 2.5V 41R R I I==：：： [3]当电阻R 1、R 2并联在电路中时，R 1、R 2两端的电压是相同的，在相同的时间内电流通过R 1、R 2所产生的热量之比是22122112121114U U Q Q t t R R R R R R ====：：：：：7．将阻值为R 甲=40Ω和R 乙=10Ω的两个电阻串联后接在电源上，相同时间内，两电阻中产生热量较多的是 _____。

若将两电阻并联后接在4 V 的电源上，1 min 内两电阻产生的总热量为_____J 。

【答案】R 甲 120【解析】【分析】【详解】[1]已知R 甲＞R 乙，根据焦耳定律Q =2I Rt ，两个电阻串联后，通过的电流相等，相同时间内，电阻R 甲产生热量较多。

[2]两电阻并联，由Q =2I Rt ,I =U R得， Q 甲=2U t R 甲=()24V 60s 40Ω⨯=24J ，Q 乙=2U t R 乙=()24V 60s 10Ω⨯=96J 共产生的热量Q =Q 甲+Q 乙=24J+96J=120J8．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%9．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。

10．有两个灯泡L1、L2，L1标有“6V、3W”字样，L2没有标记，实验测得L2的电阻为6Ω。

将L1、L2串联接在某一电路中，两灯L1、L2均能正常发光（忽略温度对电阻的影响），下列计算结果正确的是（）A．该电路两端的总电压为9VB．灯L2的额定功率为3WC．相同时间内，灯L1、L2消耗的电能之比W1﹕W2=1﹕1D．相同时间内，灯L1、L2产生的热量之比Q1﹕Q2=2﹕1【答案】AD【解析】【详解】A．接入电路后正常发光，则电路中电流1 13W0.5A 6VPIU===，则L2两端电压220.5A6Ω3VU IR==⨯=，则总电压126V 3V 9V U U U =+=+=总，A 正确；B ．根据题意可知，L 2的功率为()22220.5A 6Ω 1.5W P I R ==⨯=，B 错误；C ．根据W Pt =可知，在相同时间内消耗电能之比等于功率之比为2：1，C 错误；D ．灯泡产生的热量等于消耗的电能，因此产生的热量之比为2：1，D 正确。

11．根据以下新闻信息，下列选项正确的是A ．石墨烯将来可以顶替硅制作光敏电阻B ．石墨烯所制作的半导体导电性好，电阻可以为零C ．电热丝如果用硝酸硼和石墨烯组装而成的绝缘体材料制作，能产生更多的热量D ．因为石墨烯有优良的导热性，所以石墨烯适合用来制成保温隔热材料【答案】A【解析】【详解】A ．由文章内容可得，石墨烯电阻会随着光照强度改变，因此可以顶替硅制作光敏电阻，故A 选项正确；B ．半导体材料是指其导电性能会随外界条件改变而改变，电阻并不可以为零，故B 选项错误；C ．用绝缘材料制作电阻丝，通过电流极小，根据公式2Q Rt I =可知，无法产生很大的热量；故C 选项错误；D ．石墨烯有良好的导热性，因此热量容易散失，不适合用来制作保温隔热材料，故D 选项错误。

12．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。

13．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R 1、R 2，是电热丝，L 为照明灯泡（L 的电阻不随温度变化），1212R R R ==。

S 1、S 2，同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求。