物理焦耳定律的应用问题的专项培优练习题(含答案)

一、初中物理焦耳定律的应用问题1．电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这主要是因为 A ．导线的电阻远小于电熨斗的电阻，导线消耗的电能很少 B ．通过导线的电流小于电熨斗的电流 C ．导线散热比电熨斗快 D ．导线的绝缘皮隔热 【答案】A 【解析】 【详解】电熨斗跟导线串联，通过它们的电流I 和通电时间t 相等；因为2Q I Rt ，R R 电熨斗导线＞＞，所以产生的热量：Q Q 电熨斗导线＞＞，即相同时间内导线产生的热量远小于电熨斗产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故A 正确，BCD 错误。

2．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 。

3．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 ===⨯⨯=⨯。

4．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 =UR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=120J5．两定值电阻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UR I=，电阻 3V 50.6AA 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．6．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=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，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=I2Rt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。

7．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5ΩB ．当通过电阻B 的电流为0A 时，电阻B 的阻值为0ΩC ．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A B :1:2P P =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:2:1A B Q Q = 【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35Ω0.6U V R I A=== 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P A :P B =U A :U B =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Q A :Q B =I A :I B =0.6A:0.3A=2:1故D 符合题意。

故选ACD 。

8．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。

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。

(1)小灯泡L 正常发光时的电阻是多少？ (2)此时电压表的示数是多少？(3)通电1min ，电流表A 消耗的电能是多少？ 【答案】(1) 10Ω；(2) 6.5V ；(3) 3.63J 【解析】 【分析】 【详解】(1)小灯泡L 正常发光时的电阻是2.5V=10Ω0.25AU R I ==额额额(2)由图像可知电压表与灯L 串联后与定值电阻R 0并联，小灯泡L 正好正常发光，则电压表与灯L 串联支路的电流为0.25A ，由并联分流可知，定值电阻R 0的电流为0.55A-0.25A=0.3A则两支路的路端电压为000=0.3A 30Ω=9V U I R =⨯由串联分压可知电压表的示数为9V-2.5V=6.5V(3)通电1min ，电流表A 消耗的电能是()22A 0.55A 0.2Ω60s=3.63J Q I R t ==⨯⨯答：(1)小灯泡L 正常发光时的电阻是10Ω； (2) 电压表的示数为6.5V ；(3) 通电1min ，电流表A 消耗的电能是3.63J 。

10．如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（）A．电视机B．电暖气C．电风扇D．计算器【答案】B【解析】【详解】A．通电后，电视机是把电能转化为电视机影像的光能和喇叭的声能，不是利用电流热效应工作，A项不合题意；B．通电后，电暖气是把电能转化为内能，这是利用电流热效应工作，选项B符合题意；C．通电后，电风扇是把电能转化为扇叶的动能，不是利用电流热效应工作，C项不合题意；D．通电后，计算器是把电能转化为显示屏上的光能和喇叭的声能，不是利用电流热效应工作，D项不合题意。

11．如下图所示，当滑动变阻器的滑片P滑至a端时，定值电阻R产生热量Q用时是9min；当滑片P滑至b端时，定值电阻R产生相同热量Q的用时是36min，当滑片P滑至ab的中点时，若定值电阻R再产生热量Q的用时是（）A ．20.5minB ．20.05minC ．20.25minD ．22.25min【答案】C 【解析】 【详解】当滑动变阻器的滑片P 滑至a 端时，电路为R 的简单电路，产生热量等于消耗电能，则可由WP t=得，产生热量Q 所用时间为 1221W Q QR t U P U R=== 当滑片P 滑至b 端时，电路为R 与整个滑动变阻器串联电路，根据串联分压定律可求R 两端电压为RU U R R '=+滑产生热量等于消耗电能，则可由WP t=得，产生热量Q 所用时间为 ()2222222()Q R R W Q Qt U RU P RU R R R +===='+滑滑当滑片P 滑至ab 的中点时，电路为R 与变阻器串联电路，此时滑动变阻器接入阻值为总阻值的一半，根据串联分压定律可求R 两端电压为12RU U R R ''=+滑产生热量等于消耗电能，则可由WP t=得，产生热量Q 所用时间为 23222321()212Q R R W Q Q t U RU P RU R R R +====''⎛⎫+ ⎪⎝⎭滑滑由于第一次用时9min ，第二次用时36min ，带入式子求解可得，t 3=20.25min ，故选C 。