一、初中物理焦耳定律的应用问题1．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 。
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=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．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．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．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=120J6．两定值电阻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 50.6A A 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．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U 形管中液面的高度的变化反映密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（ ）A ．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系B ．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的，可以探究电流产生的热量与电阻的关系C ．该实验装置是利用U 形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的D ．通电一段时间后，左侧电阻丝产生的热量比右侧电阻丝产生的热量多【答案】AD【解析】【分析】【详解】A ．装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I 右=I 左两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I 右=I 1+I 2两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I 1=I 2所以右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，故 A 正确；B ．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，左右容器中的电阻和电流都不同，没有控制好变量，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故B 错误；C ．该实验装置是利用U 形管中空气的热胀冷缩来反应热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U 形管液面高度差的变化来反映，故C 错误；D ．通过左边容器中的电阻丝的电流大，由Q =I 2Rt 可知，左边电阻丝产生的热量多，温度升得较快，故D 正确。
故选AD 。
8．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 。
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。