一、初中物理焦耳定律的应用问题
1．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Q?IRt?Pt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。
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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】180 30 150 【解析】 【分析】
2根据W=UIt，求出消耗的电能；根据 Q?IRt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
W?UIt?3V?1A?60s?180J
[2]产生的电热
2Q?I2Rt?（1A）?0.5Ω?60s?30J
[3]输出的机械能
W机械?W?Q?180J?30J?150J
【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．小明将线圈电阻为4.84Ω的电动机接人220V的家庭电路中，关闭其它用电器，只让电动机工作时，观察到他家标有2000imp/(kW.h)的电能表3min内闪烁了100次，则电动机在这段时间内消耗的电能为________kW.h，电动机线圈产生________J的热量。 【答案】0.05 1.8?104 【解析】 【分析】 【详解】
[1]电动机在这段时间内消耗的电能为
W?n100kW?h=kW?h?0.05kW?h n02000[2]根据公式W?UIt可以求出电动机线圈的电流为
W0.05?3.6?106J100I???A Ut220V?3?60s22电动机线圈产生热量为
1002Q?I2Rt?(A)?4.84Ω?180s=18000J=1.8?104J
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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=I2Rt，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=I2Rt,I=
U得， RU2t?4V?2?60sU2t?4V?2?60sQ甲===24J，Q乙===96J
R甲R乙40Ω10Ω共产生的热量
Q=Q甲+Q乙=24J+96J=120J
5．两定值电阻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】0.6 1：2 【解析】 【分析】 【详解】 由图象知，
U=3V时，IA=0.6A，IB=0.3A，
根据R?U，电阻 IRA?RB?U3V??5?， IA0.6AU3V??10?， IB0.3A两电阻串联时，电路总电阻
R=RA+RB=5Ω+10Ω=15Ω，
电路总功率
U2(3V)2P???0.6W；
R15?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
QAI2RAtRA5?1?2???． QBIRBtRB10?2
6．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。
7．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。
8．如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器R'的滑片P在a点时，电流表示数为0.5A，将滑片P从a点移动到最右端的过程中，通过滑动变阻器的电流随电阻变化图像如图乙所示，则下列选项正确的是（ ）
A．电源电压为5V B．R的阻值为15Ω
C．10s内定值电阻R产生的电热为9J
D．若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，则一定是R'断路 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A．由图乙可知，当滑片P在a点时，R'=10Ω，电流I1=0.3A，此时滑动变阻器的电压
U1?I1R＇?0.3A?10Ω?3V
滑动变阻器与定值电阻并联，所以滑动变阻器的电压等于电源电压
U?U1?3V
故A错误；
B．滑动变阻器R'的滑片P在a点时，电流表示数为0.5A，此时定值电阻的电流
I2?I?I1?0.5A?0.3A?0.2A
定值电阻的电阻R
R?故B正确；
C．10s内定值电阻R产生的电热为
U3V??15Ω I20.2A2Q?I2Rt??0.2A??15Ω?10s?6J
2故C错误；
D．若无论怎样移动滑片，电流表有示数且保持不变，有可能是R'断路，也有可能是滑动变阻器R'两个下接线柱接在电路中，故D错误。 故选B。
2020-2021中考物理综合题专练∶焦耳定律的应用问题附答案
