备战中考物理易错题精选焦耳定律的应用问题练习题附详细答案.docx
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备战中考物理易错题精选焦耳定律的应用问题练习题附详细答案
一、初中物理焦耳定律的应用问题
1.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。
2.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
3.如图所示,灯泡L上标有“6V6W”字样(不计灯丝电阻的变化)。
电源电压6V且保持不变。
定值电阻
。
只闭合开关S1和S3,电阻R在100s产生的热量是________J;电路在工作状态下整个电路消耗的最小功率是________W。
【答案】900.78
【解析】
【详解】
[1]只闭合开关
和
,定值电阻R和灯泡L并联接在电路中,定值电阻R两端的电压
那么电阻R在100s产生的热量是
[2]电路在工作状态下整个电路消耗的功率最小,根据
可知,要求总电阻最大;灯泡L的电阻是
当电阻R与灯泡L串联在电路中时,此时电路中的电阻最大,只需要闭合开关S2,这种情况下电路消耗的最小功率是
4.两定值电阻RA和RB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,RA和RB产生的热量之比是________.
【答案】0.61:
2
【解析】
【分析】
【详解】
由图象知,
U=3V时,IA=0.6A,IB=0.3A,
根据
,电阻
,
,
两电阻串联时,电路总电阻
R=RA+RB=5Ω+10Ω=15Ω,
电路总功率
;
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
.
5.下列关于物理中常见电现象和磁现象的说法中一定正确的是( )
A.两个轻质小球放在一起时相互排斥,则两球一定带同种电荷
B.一个开关能同时控制两盏灯,则这两盏灯一定是串联的
C.两盏白炽灯串联通电发光,则更亮一点的电阻一定更大
D.电功率相同的电热水壶和电风扇工作相同的时间,发热一定相等
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
A.据“同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引”知,两个轻抚小球放在一起相互排斥,则两球一定带同种电荷,故A正确;
B.一个开关同时控制两盏灯,则这两盏灯可能是串联,也有可能是并联,因为两灯并联,开关在干路,则可同时控制两盏灯,故B错误;
C.串联电路中,通过两盏灯的电流相等,据P=I2R得,电阻越大,实际功率越大,则亮度越亮,故C正确;
D.电功率相同的电热水壶和电风扇在额定电压下工作相同时间,消耗的电能相等,但发热是电热水壶的大于电风扇的。
因为电热水壶基本将所有的电能上转化为内能,而电风扇将大部分电能转化为机械能,小部分电能转化为内能。
故D错误。
故选AC。
6.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。
7.下列用电器中,主要是利用电流热效应来工作的是
A.电风扇B.电视机
C.电饭锅D.LED灯
【答案】C
【解析】
【详解】
A.电风扇工作是电能主要转化为机械能,利用通电导体在磁场中受到力的作用,故A不符合题意;
B.电视机工作是电能主要转化为光能,故B不符合题意;
C.电饭锅工作是电能主要转化为内能,主要是利用电流热效应来工作,故C符合题意;
D.LED灯工作是电能主要转化为光能,故D不符合题意。
8.新的国家标准对延长线插座配用的导线横截面积要求做了修改,额定电流16A的延长线插座,导线最小横截面积由1mm2提升到1.5mm2。
这样做的目的是
A.增大导线的电阻B.减小通过导线的电流
C.增大导线上的电压D.减小导线的发热功率
【答案】D
【解析】
【详解】
当材料、长度相同时导体的电阻跟横截面积成反比,将导线最小横截面积由1mm2提升到1.5mm2,从而减小导线的电阻,根据焦耳定律
知道,当通电时间一定时,电阻越小,导体产生的热量越少,因此这样做可以减小导线发热的功率,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.如图所示,物理课上李老师给电炉通电后,电炉丝热得发红,而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手。
这是因为
A.电炉丝的电阻比导线的电阻小
B.电流通过导线时没有产生热效应
C.导线中的电流比电炉丝中的电流小
D.导线消耗的电功率比电炉丝消耗的电功率小
【答案】D
【解析】
【详解】
根据焦耳定律
可以知道,当通电时间一样时,电阻大的,电功率大,其产生的热量多,由于电炉丝的电阻远大于与之相连导线的电阻,所以当电炉丝热得发红,而与之连接的导线却没有发热,故选D。
11.如图电路,电源电压为12V且保持不变,闭合开关S,当滑片P置于变阻器的中点时,电压表的示数为4V;当滑片P置于变阻器的b端时,电压表的示数变化了2V,在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。
则下列结果正确的是()
A.电路中的最大电流为1A
B.滑片P在中点时,10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J
C.R1先后两次消耗的电功率之比为16:
9
D.滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8:
1
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R串联,电压表测R两端电压。
根据串联电路分压原理知,滑片从中点到b端时,R连入阻值增大,它分得电压增大,即电压表示数增大了2V,此时电压表示数为4V+2V=6V,所以定值电阻R1两端的电压
U1=U-UR=12V-6V=6V
由Q=
t可得
R1=
t=
×10s=6Ω
此时电路中的电流
当滑片在a点时,电路是只有R1工作的简单电路,此时电路中电阻最小,电流最大,电路中的最大电流
I最大=
=
=2A
故A错误;
B.滑片在中点时,电路中的电流
I=I1'=
=
=
A
9s内滑动变阻器R消耗的电能
WR=UR'It=4V×
A×9s=48J
故B错误;
C.由P=UI可得,R1先后两次消耗的电功率之比
=
=
=
故C正确;
D.由P=UI可得,R先后两次消耗的电功率之比
=
=
=
故D错误。
故选C。
12.如图是“探究影响电流热效应因素”的实验装置图。
其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量、初温相同的煤油,阻值不同的电阻丝
、
。
关于此电路说法中正确的是
A.探究的是电流产生的热量与电压的关系
B.温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻小
C.通电时间相同时两个烧瓶内电阻丝产生的热量相同
D.温度计示数变化的大小反映电流产生热量的多少
【答案】D
【解析】
【详解】
A.实验用不同阻值不同的电阻丝串联在一起,探究的是电流产生的热量与电阻的关系,故A错误;
B.温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻大,故B错误;
C.通电时间相同时,烧瓶内电阻丝阻值大产生的热量多,故C错误;
D.本实验通过温度计示数变化的大小来反映电流产生热量的多少,故D正确。
13.如图是探究电流通过导体时产生热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.通电一段时间后,左侧U形管中液面的高度差比右侧的小
B.若容器外面的电热丝R3发生了断路,若与没断时的通电时间相同,则左侧U形管中液面高度差变小
C.将右边并联的两根5Ω的电阻丝都放入到容器内,通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差比左侧的大
D.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的多少
【答案】B
【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=I1+I2
两电阻的阻值相等,则支路中电流相等,即I1=I2,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;由Q=I2Rt可知,左边容器中的电阻产生的热量多,温度升得较快;因此通电一段时间后,左侧U形管中液面的高度差更大,故A错误;
B.R3发生断路前,左侧的电阻为5Ω,右侧的电阻为2.5Ω,则电路的总电阻为
R总=5Ω+2.5Ω=7.5Ω
R3发生断路后,电路中只有R1和R2串联,则总电阻为
R′总=5Ω+5Ω=10Ω
R3发生断路后,整个电路的总电阻增大了,根据欧姆定律可知,电路中的总电流减小了,在电阻、通电时间不变时,电流减小,则产生的热量变少,所以左侧U形管中液面高度差变小,故B正确;
C.将右边并联的两根5Ω的电阻丝都放入到容器内,右侧的电阻为2.5Ω,左右两侧的电流和通电时间相同,左侧的电阻大于右侧的电阻,则左侧产生的热量多,右侧U形管中液面的高度差比左侧的小,故C错误;
D.该实验装置是利用容器中空气的热胀冷缩来反应放热的多少,产生热量的多少不能直接观察,通过U形管液面高度差的变化来反映,故D错误。
故选B。
14.2019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。
15.一只电热水壶有两根电阻丝
、
,其阻值
,现把这只电热水壶接入照明电路中将一壶水加热至沸腾,则下列说法正确的是()
A.只接入
所用时间最短
B.只接入
所用时间最短
C.两根电阻丝串联接入电路所用时间最短
D.两根电阻丝并联接入电路所用时间最短
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
将一壶水加热至沸腾时,产生的热量相同,根据热量的公式
可知,电源电压不变,接入电路的电阻越小,产生相同热量的时间越少,并联电路中总电阻小于任何一个分电阻,两根电阻丝并联接入电路时,总电阻最小,加热时间最短。
故选D。
16.从产品说明书得知,一台“6V3W”的迷你型小风扇,电动机线圈阻值为0.1Ω。
当小风扇正常工作时,则下列说法中正确的
A.小风扇1min消耗的电能为18J
B.小风扇1min将180J电能转化成机械能
C.电动机线圈1min产生的热量为1.5J
D.电动机线圈1min产生的热量为15J
【答案】C
【解析】
【详解】
A.由
得,小风扇1min消耗的电能为:
;
故A项错误;
BCD.由
得,电路中线圈的电流为:
;
电路中通过线圈的电流为产生的热量为:
;
所以小风扇1min内电能转化成的机械能小于180J;故BD项错误;C项正确。
17.将阻值为40Ω的电阻丝接在电源两端,通电10min,电流产生的热量是1.5×103J;若将阻值为10Ω的电阻丝接入同一电源的两端,通电20min,电流产生的热量是( )
A.1.2×104JB.3.75×102J
C.7.5×102JD.6.0×103J
【答案】A
【解析】
【详解】
将阻值10Ω的电阻丝接入同一电源两端,电源电压一定,设为U,
由
可得:
40Ω电阻丝产生的热量
,
10Ω电阻丝产生的热量
,
则
,
即
,故A正确为答案.
18.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。
19.一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。
20.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。
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