一、初中物理焦耳定律的应用问题
1．如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q
甲
、Q乙的大小，下面关系中正确的是（ ）
A．U甲＞U乙，Q甲＞Q乙 C．U甲＜U乙，Q甲＞Q乙 【答案】A 【解析】 【详解】
B．U甲＜U乙，Q甲＜Q乙 D．U甲＝U乙，Q甲＝Q乙
从图中可以看到，这两个灯泡是串联的，流过的电流大小相等，甲电阻丝的阻值大于乙电
2阻丝的阻值，根据U?IR可知，U甲?U乙；根据Q?IRt可知，时间相同，流过的电流
大小相同，甲电阻丝的阻值大于乙电阻丝的阻值，那么Q甲?Q乙。 故选A。
2．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】10 0.4 60 【解析】 【分析】 【详解】
当P在b端时R2=0Ω，此时电压示数和电流示数最大，且均为R1的数据，所以R1的阻值为：R1=
U总5V=10Ω．当滑动变阻器的滑片移到a端时，R2两端电压U2=U总-U1=5V-=I0.5A1V=4V，由图象知，当R1的电压是1V时，电流为0.1A，根据串联电路的电流处处相等，∴I2=I1=0.1A，∴P2=U2I2=4V×0.1A=0.4W，Q1=W1=U1It=1V×0.1A×600s=60J。
3．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R40Ω10Ω乙共产生的热量
Q=Q甲+Q乙=24J+96J=120J
4．电动机是将电能转化成机械能的机器，但由于线圈内部有电阻，所以同时还有一部分电能转化成内能。若一台玩具电动机接在6V的电源两端，使其正常转动时，通过电动机中的电流为0.3A；短暂地卡住电动机转轴，使其不能转动，通过电动机中的电流为3A。则这台电动机线圈的电阻为______Ω，正常转动时的效率是_____。 【答案】2 90% 【解析】 【分析】 【详解】
[1]电动机转轴卡住时电流为3A，故电动机线圈电阻为
U6V==2Ω I3A[2]设电动机正常运转时，在t时间内消耗的电能为
R=
W=UIt=6V×0.3A×t
在t时间产生的热量为
Q=I2Rt=(0.3A)2×2Ω×t
电动机正常运转时的效率
W有W-Q6V?0.3A?t-?0.3A?2?2Ω?tη====90% W总W6V?0.3A?t
5．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。
6．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5Ω
B．当通过电阻B的电流为0A时，电阻B的阻值为0Ω
C．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PA:PB?1:2 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QA:QB?2:1 【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
R?故A符合题意；
U3V??5Ω I0.6AB．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
PA:PB=UA:UB=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
QA:QB=IA:IB=0.6A:0.3A=2:1
故D符合题意。 故选ACD。
7．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。
8．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
2020-2021备战中考物理压轴题专题焦耳定律的应用问题的经典综合题附答案解析
