精选中考物理易错题专题复习焦耳定律的应用问题含答案解析.docx
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精选中考物理易错题专题复习焦耳定律的应用问题含答案解析
一、初中物理焦耳定律的应用问题
1.在家庭电路中,导线相互连接处往往比别处更容易发热,甚至引起火灾,原因是连接处()
A.电流比别处大,产生的热量多
B.电流比别处小,产生的热量多
C.电阻比别处小,产生的热量多
D.电阻比别处大,产生的热量多
【答案】D
【解析】
【分析】
由焦耳定律知道,电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。
导线相互连接处因为接触不良,易造成电阻变大,因为导线连接处与其他导线串联在电路中,通电时间是相同的,由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多,据此分析。
【详解】
在家庭电路中,导线相互连接处因接触不良,该处的电阻较大,在电流、通电时间相同时,产生的热量较多,往往比别处更容易发热,甚至引起火灾。
故选D。
2.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】18030150
【解析】
【分析】
根据
,求出消耗的电能;根据
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
[2]产生的电热
[3]输出的机械能
【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。
3.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】
【解析】
【分析】
【详解】
由
得:
通过输电线的电流
输电线的总电阻
,则输电线上消耗的功率
则用户实际得到的电功率
则输电线输送电能的效率为
所以输电线输送电能的效率为
。
4.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R1两端的电压为______V,R1∶R2=______,当电阻R1、R2并联在电路中时,在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比Q1∶Q2=_______。
【答案】104:
11:
4
【解析】
【详解】
[1][2]从图甲可以看到,开关S闭合时,电压表V1测的是电源电压,示数较大,电压表V2测的是R2两端的电压,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V1的量程应该是0到15V,它的读数是12.5V,电压表V2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R1两端的电压为
电阻R1大小是
电阻R2大小是
那么
[3]当电阻R1、R2并联在电路中时,R1、R2两端的电压是相同的,在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比是
5.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9V
B.灯L2的额定功率为3W
C.相同时间内,灯L1、L2消耗的电能之比W1﹕W2=1﹕1
D.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
,
则L2两端电压
,
则总电压
,
A正确;
B.根据题意可知,L2的功率为
,
B错误;
C.根据
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。
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5Ω
B.当通过电阻B的电流为0A时,电阻B的阻值为0Ω
C.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
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
【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
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
PA:
PB=UA:
UB=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
QA:
QB=IA:
IB=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R1两端的电压随电流变化关系图象。
只闭合开关S、S1,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、S3,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10V
B.小灯泡L的额定功率6W
C.只闭合开关S、S2,滑动变阻器的滑片移至a端时,1.5min电流通过R1产生的热量为64J
D.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R1阻值为
已知闭合S、S3,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
故A不符合题意;
B.当闭合开关S、S1,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
故B符合题意;
C.只闭合开关S、S1,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
则当闭合开关S、S2,滑动变阻器的滑片移至a端时,电路为R1与R2串联电路,由串联分压可求R1两端电压为
由于R1为纯电阻,则1.5min电流通过R1产生的热量为
故C符合题意;
D.由于电源电压不变,则由
可知,当电路阻值最大时,电路总功率最小,则闭合开关S、S3,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
则此时电路总电阻为
则小灯泡此时电阻应为
RL实=Rmax-R1-R2max=120Ω-40Ω-50Ω=30Ω
此时小灯泡分得电压应为
UL实=IminRL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.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
可知,甲的功率小,故D符合题意。
故选D。
9.如图,电源电压保持不变,R1=10Ω,开关S闭合,S0拔至b时电压表的示数是拔至a时的三分之一,则R2=_____Ω;若电源电压为3V,当开关S0拔至b时,R1在10min内产生的热量是_____J。
【答案】2060
【解析】
【分析】
【详解】
[1]闭合开关S,开关S0拨至b时,两电阻串联,电压表测R1两端的电压;闭合开关S,开关S0拨至a时,两电阻串联,电压表测电源的电压,因串联电路中总电压等于各分电压之和,且开关S0拨至b时电压表示数是拨至a时的三分之一,所以,两电阻两端的电压之比
因串联电路中各处的电流相等,所以,由I=
可得,两电阻的阻值之比
则R2的阻值
R2=2R1=2×10Ω=20Ω
[2]若电源电压为3V,当开关S0拨至b时,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以电路中的电流I=
=0.1A
R1在10min内产生的热量
Q1=I2R1t=(0.1A)2×10Ω×600s=60J
10.电冰箱起动时,与电冰箱并联的台灯变暗。
关于这一现象,下列说法中不正确的是( )
A.进户线中电流变大B.线路中电阻变大
C.线路中热损耗变大D.灯泡两端的电压变小
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.当使用大功率的电冰箱时,电路中的总功率过大,家庭电路的电压一定,由
可知,干路中的电流变大,故A正确,不符合题意;
B.因电冰箱和台灯是并联的,根据并联电路电阻的特点知,线路中的总电阻变小,故B错误,符合题意;
C.干路中的电流变大,由
知,线路中的热损耗变大,故C正确,不符合题意;
D.因干路中的电流变大,由
知,线路电阻分压变大,台灯两端的电压变小,所以台灯将变暗,故D正确,不符合题意。
故选B。
11.小明同学在活动课上表演了一个小魔术:
用金属片点燃火柴。
他将一金属片接在学生电源上(如图所示),则将火柴放在哪个位置效果最明显()
A.a点B.b点
C.c点D.都一样
【答案】A
【解析】
【详解】
影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积,由图可知a点横截面积最小,故a的电阻最大,a、b、c是串联的,电流相同,根据
可知,在相同时间内a产生的热量多,故放在a点效果最明显。
故选A。
12.电路两端电压增为原来的3倍,电路的电阻降为原来的0.5倍,在相同时间内,电流产生的热量是原来的()
A.6倍B.9倍C.18倍D.1.5倍
【答案】C
【解析】
【详解】
若原来电压为U、原来电阻为R,通电时间为t,电流产生的热量为
,现在的电压为3U,电阻为0.5R,通电时间为t,电流产生的热量为Q′:
;
故C正确。
13.2019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。
14.如图所示电路,电源电压恒为6V,定值电阻R1为10Ω,滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。
下列说法正确的是( )
A.电压表测量的是电阻R1两端的电压
B.当变阻器R2的滑片P向左移动时,电压表的示数变小
C.为了保证电路中各元件安全工作,变阻器R2接入电路的阻值范围是2~10Ω
D.当变阻器R2接入电路中的阻值是5Ω时,通电1min电阻R1产生的热量是9.6J
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.由电路图可知,电压表是并联在R2两端,测量的是电阻R2两端的电压,故A错误;
B.当变阻器R2的滑片P向左移动时,R2电阻增大,根据串联分压的特点,R2两端电压增大,即电压表示数增大,故B错误;
C.由电压表量程“0∼3V”,R2两端电压最大为3V,根据串联分压的特点,
=
,即
=
解得R2=10Ω,由电流表量程“0∼0.6A”,电路中最大电流为0.6A,由滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”,电路中最大电流为0.5A,综合以上因素,电路中最大电流为0.5A,则I最大=
,即
0.5A=
解得R2=2Ω,故变阻器R2接入电路的阻值范围是2∼10Ω,故C正确;
D.当变阻器R2接入电路中的阻值是5Ω时,电路中的电流
I′=
=
=0.4A
通电1min电阻R1产生的热量
Q=(I′)2R1t=(0.4A)2×5Ω×1×60s=48J
故D错误。
故选C。
15.两个定值电阻
并联在电路中,如图甲所示,通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示。
闭合开关
,经过相同的时间,
产生的热量之比为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查热量的计算,应用并联电路的特点及I-U图象。
【详解】
由题可知R1、R2并联连接,结合图乙知,当U=3.0V时,通过R1、R2的电流分别为I1=0.6A,I2=0.2A,即通过两电阻的电流之比
I1:
I2=0.6A:
0.2A=3:
1
由Q=UIt得,在相同的时间内,R1、R2产生的热量之比
Q1:
Q2=UI1t:
UI2t=I1:
I2=0.6A:
0.2A=3:
1
故ACD不正确,B正确。
故选B。
16.如右图所示,两透明容器中密封着等质量的空气,通电t秒后(两容器都不向外放热),下列说法正确的是()
A.两容器中电阻产生的热量相同
B.右边容器中空气的温度是左边容器中空气温度的两倍
C.右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍
D.右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的四倍
【答案】C
【解析】
【分析】
根据焦耳定律
判断两容器中电阻产生热量的多少,产生的热量越多,空气吸收热量越多,U形管中液柱越高;电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,体现的是转换思想。
【详解】
A.由图示可知,两个电阻丝是串联的,电流相同,电阻不同,所以相等的时间内产生的热量是不相同的,故A错;
BCD.右边容器中的电阻是左边容器电阻的二倍,所以右边容器中产生的热量是左边容器产生热的二倍,由于两个器中空气的质量相同,故可得右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍,故C正确、BD错误。
应选C。
17.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V,线圈电阻为2
,线圈中电流为10A。
这台电动机正常工作1s消耗的电能为W,产生的热量为Q,则
A.W=3800J,Q=200J
B.W=3800J,Q=3800J
C.W=72200J,Q=200J
D.W=72200J,Q=3800J
【答案】A
【解析】
【详解】
电动机正常工作1s消耗的电能:
W=UIt=380V×10A×1s=3800J,
电动机正常工作1s产生的热量:
Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×1s=200J,
故选A。
18.如图所示,在四个相同水槽中盛有质量相等和温度相同的纯水,现将阻值为R1、R2的电阻丝(R1 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 由串并联电路特点可知,串联电路电阻越串越大,并联电路电阻越并越小;由电路图及已知R1<R2可知,图D中电路总电阻最小,四个电路电压相等,通电时间相等,Q= t可知,D产生的热量最多,水吸收的热量越多,水的温度最高,故选D。 【点评】 电路产生的热量越多,水吸收的热量越多,水的温度越高,由串并联电路的特点判断各电路的阻值大小、熟练应用电功公式是正确解题的关键. 19.在综合实践活动课上,小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路。 电源电压恒定,R1为定值电阻。 闭合开关S后,将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动,直至灯泡L正常发光。 此过程中,电流表A的示数随两电压表V1、V2(电压表V2未画出)示数变化关系图像如图乙所示。 下列说法正确的是( ) A.电源电压为5V B.电路允许的最大功率为1W C.小灯泡正常发光时,定值电阻R1在1min内产生的热量为26.25J D.再串联一个3Ω的电阻后,R2的滑片可自由移动,灯泡能正常发光且安全 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 该电路为串联电路,滑片P由最右端向左移动,V2示数减小,说明V2测滑动变阻器两端电压,则当电流为0.1A时,R1两端电压为 R1阻值表达式为 ① 当电流为0.25A时,R1两端电压为 R1阻值表达式为 ② 联立①②解得 R1=5Ω U=4.5V A.由上述分析可知,电源电压为4.5V,故A错误; B.小灯泡正常工作时,电路最大电流为0.25A,则电路允许的最大功率为 故B错误; C.小灯泡正常发光时,电流为0.25A,定值电阻R1在1min内产生的热量为 故C错误; D.当滑动变阻器阻值为0时,再串联一个3Ω的电阻后,当小灯泡正常发光时,电流为0.25A,两定值电阻分得电压为 则灯泡两端电压为 为灯泡正常发光时的电压。 故D正确。 故选D。 20.如图(甲)所示,两电热丝R1与R2并联,R1=20Ω,电源电压保持不变,闭合开关,电流表A1和电流表A2表盘指针均指如图(乙)所示位置,则以下判断不正确的是() A.R1: R2=5: 1B.电源电压是10V C.R2的电功率是20WD.R1工作2分钟所放出的热量为600J 【答案】A 【解析】 【详解】 由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R1支路的电流; B.因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且两电流表指针的位置相同,所以,电流表A1的量程为0~3A,分度值为0.1A,干路电流I=2.5A,电流表A2的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,通过R1的电流I1=0.5A,根据并联电路的电流特点可得,通过R2的电流: , 因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由 可得,电源的电压: , 故B正确,不符合题意; A.则R2的阻值: , 则 , 故A错误,符合题意; C.R2的电功率: , 故C正确,不符合题意; D.R1工作2分钟所放出的热量: , 故D正确,不符合题意。
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