中考物理知识点过关培优训练∶焦耳定律的应用问题含答案

一、初中物理焦耳定律的应用问题1．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1mm 2提升到1.5mm 2。

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1mm 2提升到1.5mm 2，从而减小导线的电阻，根据焦耳定律2Q I Rt =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 。

2．如图，电源电压保持不变，R 1=10 Ω，开关S 闭合，S 0拔至b 时电压表的示数是拔至a 时的三分之一，则R 2=_____Ω；若电源电压为3 V ，当开关S 0拔至b 时，R 1在10 min 内产生的热量是_____J 。

【答案】20 60 【解析】 【分析】 【详解】[1]闭合开关S ，开关S 0拨至b 时，两电阻串联，电压表测R 1两端的电压；闭合开关S ，开关S 0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S 0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312312U U U U U ＝＝- 因串联电路中各处的电流相等，所以，由I ＝UR可得，两电阻的阻值之比 11122212U R U I U R U I＝＝＝ 则R 2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＝123V10Ω20ΩUR R++＝＝0.1AR1在10min内产生的热量Q1＝I2R1t＝(0.1A)2×10Ω×600s＝60J3．一台电动机正常工作时，两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，则这台电动机1min内产生的热量是______J，这台电动机的效率是______．【答案】1.2×104 90.9%【解析】【分析】【详解】已知线圈的电阻和通过的电流以及通电时间，根据公式Q=I2Rt可求这台电动机1min内产生的热量．已知电动机两端的电压和通过的电流，根据公式P=UI可求电动机的总电功率；再根据公式P=I2R计算线圈消耗的功率，总功率减去线圈消耗的功率就是电动机的输出功率，输出功率与总功率的比值就是这台电动机的效率．（1）这台电动机1min内产生的热量：Q=I2Rt=（10A）2×2Ω×60s=1.2×104J；（2）电动机的电功率：P总=UI=220V×10A=2200W，线圈消耗的功率：P圈=I2R=（10A）2×2Ω=200W，输出功率：P出=P总-P圈=2200W-200W=2000W，这台电动机的效率：η= P出/ P总=2000W/2200W=90.9%．4．小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P 从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图象可知定值电阻R1的阻值是____Ω．实验时，电源电压保持5 V不变，当滑片P位于a端时，由图象可得滑动变阻器消耗的电功率是_____W．此时，电阻R1在10 min内产生的热量为_____J．【答案】100.460【解析】【分析】 【详解】当P 在b 端时R 2=0Ω，此时电压示数和电流示数最大，且均为R 1的数据，所以R 1的阻值为：R 1=5V=0.5AU I 总=10Ω．当滑动变阻器的滑片移到a 端时，R 2两端电压U 2=U 总-U 1=5V-1V=4V ，由图象知，当R 1的电压是1V 时，电流为0.1A ，根据串联电路的电流处处相等，∴I 2=I 1=0.1A ，∴P 2=U 2I 2=4V×0.1A=0.4W ，Q 1=W 1=U 1It=1V×0.1A×600s=60J 。

5．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R 1两端的电压为______V ，R 1∶R 2=______，当电阻R 1、R 2并联在电路中时，在相同的时间内电流通过R 1、R 2所产生的热量之比Q 1∶Q 2=_______。

【答案】10 4：1 1：4 【解析】 【详解】[1][2]从图甲可以看到，开关S 闭合时，电压表V 1测的是电源电压，示数较大，电压表V 2测的是R 2两端的电压，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V 1的量程应该是0到15V ，它的读数是12.5V ，电压表V 2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R 1两端的电压为12-12.5V -2.5V 10V U U U ===电阻R 1大小是1110VU R I I == 电阻R 2大小是22 2.5V U R I I== 那么1210V 2.5V 41R R I I==：：： [3]当电阻R 1、R 2并联在电路中时，R 1、R 2两端的电压是相同的，在相同的时间内电流通过R 1、R 2所产生的热量之比是22122112121114U U Q Q t t R R R R R R ====：：：：：6．如图所示，灯泡L 上标有“6 V 6 W”字样(不计灯丝电阻的变化)。

电源电压6 V 且保持不变。

定值电阻40ΩR =。

只闭合开关S 1和S 3，电阻R 在100 s 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】90 0.78 【解析】 【详解】[1]只闭合开关1S 和3S ，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R 6V U U ==那么电阻R 在100 s 产生的热量是()22R6V 100s 90J 40ΩU Q t R =⋅=⨯= [2]电路在工作状态下整个电路消耗的功率最小，根据2U P R=可知，要求总电阻最大；灯泡L 的电阻是()22LL L 6V 6Ω6WU R P === 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S 2，这种情况下电路消耗的最小功率是()222L 6V 0.78W 40Ω6ΩU U P R R R ===≈++总7．两定值电阻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．8．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 =I 2R 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。

9．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=I2Rt，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．10．电炉工作时，电炉丝很快变热但连接的电线却不怎么热，这是因为（）A．电炉丝的电阻较大B．电炉丝与导线是并联的C．电炉丝的横截面大D．通过电炉丝的电流较大【答案】A【解析】【详解】电炉丝横截面积小，电阻大，电炉子在使用时，电炉丝和导线串联，I电炉丝＝I导线，通电时间t相同，由焦耳定律Q＝I2Rt，R电炉丝＞R导线，可知Q电炉丝＞Q导线，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。

故选A。

11．根据以下新闻信息，下列选项正确的是石墨烯也能变成绝缘体？会产生什么样颠覆性影响？发布者：甄可信 时间：2019/5/20 13：14 阅读量：1314 点赞数：9527石墨烯又称单层墨，仅由一层碳原子组成，石墨烯是目前世界上最薄最坚硬的纳米材料，它的熔点超过3000℃，它具有优良的导热性，而且由于它特殊的电子结构，电阻会随着光照程度改变，在功能上比硅覆盖面更广更优秀，有可能代替硅成为新的半导体材料，近些年来科学家一直致力于挖掘石墨烯更多隐藏的性质，近日英国曼斯特大学的科学家们在《 NATURE 》上撰文，描述了他们用两块硝酸硼和两块石墨烯组装成一个“巨无霸汉堡”，这是科学家们首次将一般为半导体的石墨烯变成绝缘体……A ．石墨烯将来可以顶替硅制作光敏电阻B ．石墨烯所制作的半导体导电性好，电阻可以为零C ．电热丝如果用硝酸硼和石墨烯组装而成的绝缘体材料制作，能产生更多的热量D ．因为石墨烯有优良的导热性，所以石墨烯适合用来制成保温隔热材料 【答案】A 【解析】 【详解】A ．由文章内容可得，石墨烯电阻会随着光照强度改变，因此可以顶替硅制作光敏电阻，故A 选项正确；B ．半导体材料是指其导电性能会随外界条件改变而改变，电阻并不可以为零，故B 选项错误；C ．用绝缘材料制作电阻丝，通过电流极小，根据公式2Q Rt I可知，无法产生很大的热量；故C 选项错误；D ．石墨烯有良好的导热性，因此热量容易散失，不适合用来制作保温隔热材料，故D 选项错误。