物理焦耳定律的應(yīng)用問(wèn)題的專(zhuān)項(xiàng)培優(yōu)練習(xí)題附答案

1、一、初中物理焦耳定律的應(yīng)用問(wèn)題1.如圖是“探究影響電流熱效應(yīng)因素”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。其中兩個(gè)完全相同的燒瓶?jī)?nèi)分別裝有質(zhì)量、初溫相同的煤油，阻值不同的電阻絲R、R2。關(guān)于此電路說(shuō)法中正確的是A.探究的是電流產(chǎn)生的熱量與電壓的關(guān)系B.溫度計(jì)示數(shù)變化大的燒瓶?jī)?nèi)電阻絲電阻小C.通電時(shí)間相同時(shí)兩個(gè)燒瓶?jī)?nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量相同D.溫度計(jì)示數(shù)變化的大小反映電流產(chǎn)生熱量的多少【答案】D【解析】【詳解】A.實(shí)驗(yàn)用不同阻值不同的電阻絲串聯(lián)在一起，探究的是電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系， 故A錯(cuò)誤；B.溫度計(jì)示數(shù)變化大的燒瓶?jī)?nèi)電阻絲電阻大，故 B錯(cuò)誤；C.通電時(shí)間相同時(shí)，燒瓶?jī)?nèi)電阻絲阻值大產(chǎn)生的熱量多，故C錯(cuò)誤；D.本實(shí)驗(yàn)通

2、過(guò)溫度計(jì)示數(shù)變化的大小來(lái)反映電流產(chǎn)生熱量的多少，故 D正確。2.有許多重大火災(zāi)都是因用電線路連接處接觸不良所造成的，當(dāng)線路連接處接觸不良時(shí)， 該處的電阻將 （減小/增大/不變），在該接觸處就會(huì)局部過(guò)熱引起升溫，接觸處的 電阻又將隨著溫度的升高而 （減小/增大/不變），從而形成電熱的逐步積累和惡性 循環(huán)，以致引發(fā)火災(zāi).【答案】增大 增大【解析】【分析】【詳解】當(dāng)線路連接處接觸不良時(shí)，該處的電阻會(huì)增大；利用焦耳定律分析接觸處局部過(guò)熱，而金 屬電阻的阻值隨溫度升高而增大，據(jù)此分析.電路連接處與原來(lái)相比，由于接觸不好，電 流通過(guò)時(shí)受到的阻礙作用增大，因此電阻增大；連接處相對(duì)于其他地方電阻增大，根據(jù)焦

3、耳定律Q=I2Rt,在電流相同、時(shí)間相同的情況下產(chǎn)生了更多的熱量，因此導(dǎo)致局部溫度升 高，而金屬導(dǎo)線的電阻隨溫度的升高而增大，電阻增大，產(chǎn)生的熱量更多，溫度升得更高，以致惡性循環(huán)引發(fā)火災(zāi).3.圖中電源電壓保持不變，燈泡標(biāo)有"6V, 3W字樣，當(dāng)開(kāi)關(guān)s閉合時(shí).燈泡L正常發(fā)光,電流表的示數(shù)為0.8A,則電阻R=Q .通電10s. R產(chǎn)生的熱量為J.【答案】20 a 18J【詳解】當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，燈L正常發(fā)光，說(shuō)明電源電壓為 U=6V,電流表測(cè)的是總電流，則I=0. 8A,由P=UI可知，燈泡中的電流：Il=P 額/U 額=3W/6V=0. 5A, 根據(jù)并聯(lián)電路的干路電流等于各支路電流之和

4、可知：電阻中的電流Ir=I-Il=0. 8A-0. 5A=0. 3A, 由I=U/R得，電阻：R=U/Ir=6V/0. 3A=20 Q;通電1min電阻R產(chǎn)生的熱量：Q=W=UlRt=6VX0 3AX 10s=18J4 .從產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)得知，一臺(tái)“ 6 V 3 W”的迷你型小風(fēng)扇，電動(dòng)機(jī)線圈阻值 0.1 0則小風(fēng)扇正常工作2min電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量為 ，【答案】3【解析】【分析】【詳解】電路中線圈的電流為_(kāi)P 3WU 6V0.5A電路中通過(guò)線圈的電流為產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt=(0.5A)2>0.1 QX 2X60s=3J5 .如圖所示當(dāng)甲電路中的開(kāi)關(guān) S閉合時(shí)，兩個(gè)電壓表所選量程不同，

5、測(cè)量時(shí)的指針位置均為如圖乙所示，則電阻 Ri兩端的電壓為 V, Ri ： R2=,當(dāng)電阻Ri、R2并聯(lián)在電 路中時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)電流通過(guò)Ri、R2所產(chǎn)生的熱量之比 Qi ： Q2=。Ri兩端的電壓為i2.5V -2.5V i0VUi 10VIIU22.5VIIi0V 2.5V 一:4:iQi： Q2"tR 旦Ri R2R2： Ri:4【答案】i0 4: i i: 4【解析】【詳解】i2從圖甲可以看到，開(kāi)關(guān) S閉合時(shí)，電壓表 Vi測(cè)的是電源電壓，示數(shù)較大，電壓表V2測(cè)的是Q兩端的電壓，示數(shù)較小，因?yàn)闇y(cè)量時(shí)的指針位置均為如圖乙所示，那么電壓表Vi的量程應(yīng)該是0到i5V,它的讀數(shù)是i2.

6、5V,電壓表V2的量程應(yīng)該是0到3V,它的讀數(shù)是 2.5V,根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知，電阻Ui U -U2電阻Ri大小是Ri電阻R2大小是R2那么3當(dāng)電阻Ri、R2并聯(lián)在電路中時(shí)，R、R2兩端的電壓是相同的，在相同的時(shí)間內(nèi)電流通過(guò)Ri、R2所產(chǎn)生的熱量之比是6 .下列關(guān)于物理中常見(jiàn)電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的說(shuō)法中一定正確的是（）A.兩個(gè)輕質(zhì)小球放在一起時(shí)相互排斥，則兩球一定帶同種電荷B. 一個(gè)開(kāi)關(guān)能同時(shí)控制兩盞燈，則這兩盞燈一定是串聯(lián)的C.兩盞白熾燈串聯(lián)通電發(fā)光，則更亮一點(diǎn)的電阻一定更大D.電功率相同的電熱水壺和電風(fēng)扇工作相同的時(shí)間，發(fā)熱一定相等【答案】AC【解析】【分析】【詳解】A.據(jù)“同種電荷相互排

7、斥，異種電荷相互吸引”知，兩個(gè)輕撫小球放在一起相互排斥， 則兩球一定帶同種電荷，故 A正確；B. 一個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)控制兩盞燈，則這兩盞燈可能是串聯(lián)，也有可能是并聯(lián)，因?yàn)閮蔁舨⒙?lián)， 開(kāi)關(guān)在干路，則可同時(shí)控制兩盞燈，故 B錯(cuò)誤；C.串聯(lián)電路中，通過(guò)兩盞燈的電流相等，據(jù)P=I2R得，電阻越大，實(shí)際功率越大，則亮度越亮，故C正確；D.電功率相同的電熱水壺和電風(fēng)扇在額定電壓下工作相同時(shí)間，消耗的電能相等，但發(fā) 熱是電熱水壺的大于電風(fēng)扇的。因?yàn)殡姛崴畨鼗緦⑺械碾娔苌限D(zhuǎn)化為內(nèi)能，而電風(fēng)扇 將大部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，小部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。故D錯(cuò)誤。故選AQ7 .如圖甲所示電路，電源電壓保持不變，閉合開(kāi)關(guān)S,滑

8、動(dòng)變阻器 R的滑片P在a點(diǎn)時(shí),電流表示數(shù)為0.5A,將滑片P從a點(diǎn)移動(dòng)到最右端的過(guò)程中，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流隨電 阻變化圖像如圖乙所示，則下列選項(xiàng)正確的是（）甲乙A.電源電壓為5V8 . R的阻值為15 a9 . 10s內(nèi)定值電阻R產(chǎn)生的電熱為9JD.若無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片，電流表有示數(shù)且保持不變，則一定是R斷路【答案】B 【解析】 【分析】 【詳解】A.由圖乙可知，當(dāng)滑片 P在a點(diǎn)時(shí)，R=10 0電流Ii=0.3A,此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電壓 Ui IR 0.3A 10Q 3VU U1 3V滑動(dòng)變阻器與定值電阻并聯(lián)，所以滑動(dòng)變阻器的電壓等于電源電壓故A錯(cuò)誤；電流表示數(shù)為 0.5A,此時(shí)定值電阻的電流I

9、1 0.5A 0.3A 0.2AB.滑動(dòng)變阻器 R的滑片P在a點(diǎn)時(shí)，I2 IU 且 15QI20.2A定值電阻的電阻 RR故B正確；1 . 10s內(nèi)定值電阻R產(chǎn)生的電熱為人 .2_ /八八 2 ,一 Q I2Rt 0.2A 15Q 10s 6J故C錯(cuò)誤；D.若無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片，電流表有示數(shù)且保持不變，有可能是R斷路，也有可能是滑動(dòng)變阻器R兩個(gè)下接線柱接在電路中，故D錯(cuò)誤。故選B。8 .下列家用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是A.電冰箱B.電飯鍋C.電視機(jī)D.電風(fēng)扇【答案】B【解析】 【詳解】A.電冰箱的壓縮機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，燈泡將電能轉(zhuǎn)化為光能，故A不符合題意；B.電飯鍋把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是

10、利用電流熱效應(yīng)來(lái)工作的，故B符合題意；C.電視機(jī)主要是把電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，沒(méi)有利用電流熱效應(yīng)，故C不符合題意；D.電風(fēng)扇主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是利用電流熱效應(yīng)來(lái)工作，故D不符合題意。9 .如圖所示的是探究燈泡燈絲的電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路，所使用的器材有：小燈泡L (額定電壓2.5V,額定電流0.25A)、電壓表V (量程15V,內(nèi)阻未知)、電流表 A (量程0.6A, 內(nèi)阻0.2 0、阻值為30的定值電阻飛、滑動(dòng)變阻器 R恒定電源(電壓15V,內(nèi)阻不 計(jì))、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干。閉合開(kāi)關(guān) S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到某一位置，當(dāng)電流表的示 數(shù)為0.55A時(shí)，小燈泡L正好正常發(fā)光。(1)小燈泡L

11、正常發(fā)光時(shí)的電阻是多少？(2)此時(shí)電壓表的示數(shù)是多少？通電1min,電流表A消耗的電能是多少?【答案】(1) 10 R (2) 6.5V; (3) 3.63J【解析】【分析】【詳解】(1)小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻是幺=2 10QI 額 0.25A(2)由圖像可知電壓表與燈與燈L串聯(lián)支路的電流為L(zhǎng)串聯(lián)后與定值電阻 R0并聯(lián)，小燈泡L正好正常發(fā)光，則電壓表0.25A,由并聯(lián)分流可知，定值電阻Ro的電流為則兩支路的路端電壓為0.55A-0.25A=0.3AUo = IoR 0.3A 30Q = 9V由串聯(lián)分壓可知電壓表的示數(shù)為9V-2.5V=6.5V通電1min,電流表A消耗的電能是22Q I RA

12、t0.55A0.2 Q 60s=3.63J答：(1)小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻是 10Q;(2)電壓表的示數(shù)為6.5V； 通電1min,電流表A消耗的電能是3.63J。10 .電冰箱起動(dòng)時(shí)，與電冰箱并聯(lián)的臺(tái)燈變暗。關(guān)于這一現(xiàn)象，下列說(shuō)法中不正確的是 ( )A.進(jìn)戶(hù)線中電流變大B.線路中電阻變大C.線路中熱損耗變大D.燈泡兩端的電壓變小【答案】B 【解析】 【分析】 【詳解】A.當(dāng)使用大功率的電冰箱時(shí)，電路中的總功率過(guò)大，家庭電路的電壓一定，由P UI可知，干路中的電流變大，故 A正確，不符合題意；B.因電冰箱和臺(tái)燈是并聯(lián)的，根據(jù)并聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)知，線路中的總電阻變小，故B錯(cuò)誤，符合題意； 2C

13、.干路中的電流變大，由 Q I Rt知，線路中的熱損耗變大，故C正確，不符合題意；D.因干路中的電流變大，由 U IR知，線路電阻分壓變大，臺(tái)燈兩端的電壓變小，所以 臺(tái)燈將變暗，故 D正確，不符合題意。故選B。11.兩根導(dǎo)線的電阻之比是 3:4,通過(guò)的電流之比是 4:3,在相同時(shí)間內(nèi)兩根導(dǎo)線中產(chǎn)生的 熱量之比為()B. 4: 3D. 16:9A. 1: 1C. 3:4 【答案】B 【解析】 【分析】 【詳解】由題意可知R1= 3 J1= 44 =R24 ' 123 ' t21由Q=I2Rt可得，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比Q1 I2Rt142 3 1 422Q2 I2R2t2 3

14、2 4 1 3故選Bo12.電動(dòng)自行車(chē)有行駛工作、蓄電池充電兩種狀態(tài)，局部電路圖如圖所示，斷開(kāi)S后，充電插口可以外接充電器對(duì)電池進(jìn)行充電，電動(dòng)自行車(chē)行駛過(guò)程中，其電動(dòng)機(jī)正常工作電壓為48V,此時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈的電流為5A,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是 0.5 0,下列說(shuō)法正確的是( )A.對(duì)蓄電池充電時(shí)，蓄電池相當(dāng)于電路中的電源B.電動(dòng)自行車(chē)的電動(dòng)機(jī)把電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C.電動(dòng)機(jī)正常工作1min,電流通過(guò)線圈所產(chǎn)生的熱量為14400JD.電動(dòng)機(jī)正常工作 1min,消耗的電能為14400J【答案】D【解析】【分析】【詳解】A.對(duì)蓄電池充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，則蓄電池相當(dāng)于用電器，故A錯(cuò)誤;B.

15、由于電動(dòng)機(jī)會(huì)發(fā)熱，則電動(dòng)自行車(chē)的電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，故B錯(cuò)誤;C.電動(dòng)機(jī)正常工作1min,電流通過(guò)線圈所產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt=(5A)2X 0.5 Q X 60s=750J故C錯(cuò)誤；D.電動(dòng)機(jī)正常工作1min,消耗的電能為W=UIt=48VX 5Ax 60s=14400J故D正確。故選D。13 .電路兩端電壓增為原來(lái)的 3倍，電路的電阻降為原來(lái)的0.5倍，在相同時(shí)間內(nèi)，電流產(chǎn)生的熱量是原來(lái)的（）A. 6 倍B. 9 倍C. 18 倍D. 1.5 倍【答案】C【解析】【詳解】 若原來(lái)電壓為U、原來(lái)電阻為 R,通電時(shí)間為t,電流產(chǎn)生的熱量為的電壓為3U,電阻為0.5R,通電時(shí)間為Q

16、':t,電流產(chǎn)生的熱量為23U0.5R18R故C正確。14 .如圖甲圖是小燈泡 L和電阻R的I-U圖象。將小燈泡 L、電阻Ri和2接入乙圖所示電路中，電源電壓恒定不變，只閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，電流表示數(shù)為0.8A;只閉合開(kāi)關(guān)S3時(shí)，小燈泡L的實(shí)際功率為1.2W。下列說(shuō)法正確的是（）A.只閉合開(kāi)關(guān)S3時(shí)，小燈泡的電阻為5aB.只閉合開(kāi)關(guān) S1時(shí)，電路總功率為9.6WC. R1的電阻為5 aD.所有開(kāi)關(guān)都閉合，在15s內(nèi)電路中產(chǎn)生的總熱量為3200J【答案】C【解析】【分析】【詳解】由圖知，電阻R2為定值電阻，其阻值為R2 U1 4V 10QI10.4A只閉合開(kāi)關(guān)&時(shí)，電阻 R與燈L串聯(lián)，

17、電流表測(cè)的是整個(gè)電路的電流，由甲圖知，當(dāng)I 0.8A時(shí)，燈兩端的電壓為 Ul 4V ,由此可得電源電壓U URl UL 0.8A R1 4V 當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S3時(shí)，電阻R2與燈L串聯(lián)，燈消耗的實(shí)際功率為 1.2W,圖甲知，當(dāng)Ul 2V時(shí)，I2 0.6A ,燈消耗的功率為P ULI2 2V 0.6A 1.2WR2兩端的電壓為U2 I2R2 0.6A 10 Q 6V根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，可知電源電壓為U U 2 U L 6V 2V 8VA.當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S3時(shí)，根據(jù)歐姆定律可得I U,可得此時(shí)燈L的電阻為 RRl工坐3.3QI20.6A故A錯(cuò)誤；B.只閉合開(kāi)關(guān)Si時(shí)，電路中消耗的總功率為P UI 8

18、V 0.8A 6.4W故B錯(cuò)誤；C.將U值代入得8V 0.8A R1 4V解得R1 5QD.所有開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，Ri和R2并聯(lián)，燈被短路，在 15s內(nèi)電路中產(chǎn)生的總熱量為U2 8V 2Q t15s 288J% %3故D錯(cuò)誤。故選Co15. 一只電熱水壺有兩根電阻絲 R、& ,其阻值Ri R2,現(xiàn)把這只電熱水壺接入照明電路中將一壺水加熱至沸騰，則下列說(shuō)法正確的是（）A.只接入R1所用時(shí)間最短B.只接入R2所用時(shí)間最短C.兩根電阻絲串聯(lián)接入電路所用時(shí)間最短D.兩根電阻絲并聯(lián)接入電路所用時(shí)間最短【答案】D【解析】【分析】【詳解】U2將一壺水加熱至沸騰時(shí)，廣生的熱量相同，根據(jù)熱量的公式Q t可知

19、，電源電壓不R變，接入電路的電阻越小，產(chǎn)生相同熱量的時(shí)間越少，并聯(lián)電路中總電阻小于任何一個(gè)分電阻，兩根電阻絲并聯(lián)接入電路時(shí)，總電阻最小，加熱時(shí)間最短。故選D。16.如圖所示電路，電源電壓恒為6V,定值電阻Ri為10滑動(dòng)變阻器 總的規(guī)格為“ 20 a0.5A”，電壓表量程為 03V,電流表量程為 00.6A。下列說(shuō)法正確的是（）A.電壓表測(cè)量的是電阻 Ri兩端的電壓B.當(dāng)變阻器電的滑片P向左移動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)變小C.為了保證電路中各元件安全工作，變阻器R2接入電路的阻值范圍是 210 aD.當(dāng)變阻器R2接入電路中的阻值是 5 時(shí)，通電1min電阻R產(chǎn)生的熱量是9.6J 【答案】C【解析】【分析

20、】【詳解】A.由電路圖可知，電壓表是并聯(lián)在R2兩端，測(cè)量的是電阻 R2兩端的電壓，故 A錯(cuò)誤；B.當(dāng)變阻器R2的滑片P向左移動(dòng)時(shí)，R2電阻增大，根據(jù)串聯(lián)分壓的特點(diǎn)，及兩端電壓增大，即電壓表示數(shù)增大，故 B錯(cuò)誤；.“.，.一 U1 U2 rrC.由電壓表量程“ 0-3V”，e兩端電壓最大為3V,根據(jù)串聯(lián)分壓的特點(diǎn)，=-,即R1 R26V 3V3V10 QR2解得R2=10Q,由電流表量程“ 0W.6A"，電路中最大電流為0.6A,由滑動(dòng)變阻器 R2的規(guī)格為“20Q 0.5A',電路中最大電流為0.5A,綜合以上因素，電路中最大電流為 0.5A,則IU最大二,即R1R20.5A=

21、6V10QR2解得R2=2 Q,故變阻器R2接入電路的阻值范圍是 210Q故C正確;D.當(dāng)變阻器R2接入電路中的阻值是 5 時(shí)，電路中的電流=0.4AU 6Vr =R R2 10Q 5Q通電1min電阻R1產(chǎn)生的熱量Q=(I' )2Rt=(0.4A)2X5QX 1X60s=48J故D錯(cuò)誤。故選Co17 .兩個(gè)定值電阻R、R2并聯(lián)在電路中，如圖甲所示，通過(guò)它們的電流與其兩端的電壓關(guān)系如圖乙所示。閉合開(kāi)關(guān) S ,經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間，R、R產(chǎn)生的熱量之比為（）C. 1:9D. 9:1【答案】B【解析】【分析】本題考查熱量的計(jì)算，應(yīng)用并聯(lián)電路的特點(diǎn)及I-U圖象?！驹斀狻坑深}可知R、R2并聯(lián)連接，結(jié)

22、合圖乙知，當(dāng) U=3.0V時(shí)，通過(guò)R、R2的電流分別為I1=0.6A, I2=0.2A,即通過(guò)兩電阻的電流之比I1：I2=0.6A:0.2A=3:1由Q=UIt得，在相同的時(shí)間內(nèi)，R、R2產(chǎn)生的熱量之比Q1:Q2=Ul1t:Ul2t= I1:I2=0.6A:0.2A=3:1故ACD不正確，B正確。故選Bo18 .用電熱水壺?zé)?，若不考慮能量損失和電熱水壺電阻的變化，當(dāng)它兩端電壓為U時(shí),用16min可燒開(kāi)一壺水，若它兩端電壓為0.8U時(shí)，燒開(kāi)同樣一壺水所用的時(shí)間為()A. 10minB. 25minC. 30minD. 40min【答案】B電熱水壺的原理是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在兩端電壓為U將水燒開(kāi)和在0.8U的電壓下燒開(kāi)U 2一壺水消耗的電能相等，根據(jù) W UItU-t得出等式，據(jù)此求出在0.8U的電壓下燒開(kāi)一壺水需要的時(shí)間?！驹斀狻繜_(kāi)同樣一壺水消耗的電能相等，設(shè)電熱水壺的電阻為R,由 W UItU2 口t可得R0.8U 2所用的時(shí)間U22 t 0.8U16min 25min 0.64故選Bo19 .一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈兩端的電壓為380 V,線圈電阻為2 Q,線圈中電流為10Ao這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作1 s消耗的電能為 W,產(chǎn)生的熱量為 Q,則A. W=3 800 J, Q=200 JB. W=3 800 J, Q=3 800 JC. W=72 200 J, Q=200