精选备战中考物理易错题专题复习焦耳定律的应用问题附详细答案.docx
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精选备战中考物理易错题专题复习焦耳定律的应用问题附详细答案
一、初中物理焦耳定律的应用问题
1.一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。
2.两个发热电阻R1:
R2=1:
4,当它们串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比U1:
U2=_____;已知R1=10Ω,那它们并联在4V电路中,两个电阻在100s内产生的热量是_______J.
【答案】1:
4200
【解析】
【分析】
【详解】
两电阻串联在电路中时时,电流相等,根据
得,R1、R2两端的电压之比:
;
已知
,则
;
根据
得两个电阻在100s内产生的热量为:
.
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
【解析】
【分析】
【详解】
[1]电动机在这段时间内消耗的电能为
[2]根据公式
可以求出电动机线圈的电流为
电动机线圈产生热量为
4.有两个灯泡L1、L2,L1标有“6V、3W”字样,L2没有标记,实验测得L2的电阻为6Ω。
将L1、L2串联接在某一电路中,两灯L1、L2均能正常发光(忽略温度对电阻的影响),下列计算结果正确的是( )
A.该电路两端的总电压为9V
B.灯L2的额定功率为3W
C.相同时间内,灯L1、L2消耗的电能之比W1﹕W2=1﹕1
D.相同时间内,灯L1、L2产生的热量之比Q1﹕Q2=2﹕1
【答案】AD
【解析】
【详解】
A.接入电路后正常发光,则电路中电流
,
则L2两端电压
,
则总电压
,
A正确;
B.根据题意可知,L2的功率为
,
B错误;
C.根据
可知,在相同时间内消耗电能之比等于功率之比为2:
1,C错误;
D.灯泡产生的热量等于消耗的电能,因此产生的热量之比为2:
1,D正确。
5.有甲乙两台电暖器,甲的额定功率为1200W,乙的额定功率为800W,下列说法正确的是
A.甲实际消耗的的电能可能比乙少B.电流通过甲做的功一定比乙多
C.正常工作时,甲消耗电能比乙快D.电流通过甲和乙做功一样快
【答案】AC
【解析】
【详解】
AB.甲的功率大于乙的功率,只能说甲做功快,不能说电流通过甲做功多;当甲的工作时间远小于乙的工作时间时,甲消耗的电能可能比乙少,电流通过甲做的功可能比乙少,故A正确,B错误;
CD、甲的功率大于乙的功率,说明电流通过甲做功快,在相同的时间内,甲消耗电能多,故C正确,D错误。
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
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
【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
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
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.下列家用电器中,利用电流热效应工作的是
A.电冰箱B.电饭锅C.电视机D.电风扇
【答案】B
【解析】
【详解】
A.电冰箱的压缩机把电能转化为机械能,灯泡将电能转化为光能,故A不符合题意;
B.电饭锅把电能转化为内能,是利用电流热效应来工作的,故B符合题意;
C.电视机主要是把电能转化为光能和声能,没有利用电流热效应,故C不符合题意;
D.电风扇主要是把电能转化为机械能,不是利用电流热效应来工作,故D不符合题意。
8.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。
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R0、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)由图像可知电压表与灯L串联后与定值电阻R0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R0的电流为
0.55A-0.25A=0.3A
则两支路的路端电压为
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
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.小明在一次野炊活动中,将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸(可看作导体)接在干电池正负两极上取火。
如图所示,锡箔纸较窄处最先燃烧,这是因为长度相同的锡箔纸较窄处比较宽处的
A.电阻小B.电流大C.电压小D.电功率大
【答案】D
【解析】
【详解】
较窄处更细,横截面积更小,电阻更大,所以在串联电流相等的前提下,根据公式
可得,较窄处的电功率更大,故ABC不符合题意,D符合题意。
11.在综合实践活动课上,小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路。
电源电压恒定,R1为定值电阻。
闭合开关S后,将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动,直至灯泡L正常发光。
此过程中,电流表A的示数随两电压表V1、V2(电压表V2未画出)示数变化关系图像如图乙所示。
下列说法正确的是( )
A.电源电压为5V
B.电路允许的最大功率为1W
C.小灯泡正常发光时,定值电阻R1在1min内产生的热量为26.25J
D.再串联一个3Ω的电阻后,R2的滑片可自由移动,灯泡能正常发光且安全
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
该电路为串联电路,滑片P由最右端向左移动,V2示数减小,说明V2测滑动变阻器两端电压,则当电流为0.1A时,R1两端电压为
R1阻值表达式为
①
当电流为0.25A时,R1两端电压为
R1阻值表达式为
②
联立①②解得
R1=5Ω
U=4.5V
A.由上述分析可知,电源电压为4.5V,故A错误;
B.小灯泡正常工作时,电路最大电流为0.25A,则电路允许的最大功率为
故B错误;
C.小灯泡正常发光时,电流为0.25A,定值电阻R1在1min内产生的热量为
故C错误;
D.当滑动变阻器阻值为0时,再串联一个3Ω的电阻后,当小灯泡正常发光时,电流为0.25A,两定值电阻分得电压为
则灯泡两端电压为
为灯泡正常发光时的电压。
故D正确。
故选D。
12.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。
13.如图所示是一个玩具汽车上的控制电路,小明对其进行测量和研究发现:
电动机的线圈电阻为1Ω,保护电阻R为4Ω,当闭合开关S后,两电压表的示数分别为6V和2V,则()
A.电路中的电流为4A,电源电压为6V
B.电动机的功率为16W,它两端的电压为4V
C.1min在电阻R上产生的热量是60J,电动机线圈产生的热量是120J
D.电动机工作时将电能转化为机械能,若将儿阻R换成滑动变阻器,可调节电动机的转速
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由电路图中可知,电动机与保护电阻串联,电压表V1测量电源电压;电压表V2测量保护电阻R两端的电压
A.由题意可知,闭合开关后,电阻R两端的电压为2V,则通过电阻R的电流
因为串联电路电流处处相等,电路中的电流为0.5A,故A不符合题意;
B.电压表V1测量电源电压,则结合题中数据可知,电源电压为6V,因为串联电路总电压电压各用电器电压之和,所以电动机的电压为
UM=U-UR=6V-2V=4V
电动机的功率为
PM=UMI=4V×0.5A=2W
故B不符合题意;
C.1分钟在电阻R上产生的热量
Q=I2Rt=(0.5A)2×4Ω×60s=60J
1分钟电动机线圈产生的热量是
故C不符合题意;
D.电动机工作时把电能转化成机械能,将电阻R换成滑动变阻器,可以调节电路中电流的大小,从而起到调节电动机转速的作用,故D符合题意。
故选D。
14.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.
15.两个定值电阻
并联在电路中,如图甲所示,通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示。
闭合开关
,经过相同的时间,
产生的热量之比为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查热量的计算,应用并联电路的特点及I-U图象。
【详解】
由题可知R1、R2并联连接,结合图乙知,当U=3.0V时,通过R1、R2的电流分别为I1=0.6A,I2=0.2A,即通过两电阻的电流之比
I1:
I2=0.6A:
0.2A=3:
1
由Q=UIt得,在相同的时间内,R1、R2产生的热量之比
Q1:
Q2=UI1t:
UI2t=I1:
I2=0.6A:
0.2A=3:
1
故ACD不正确,B正确。
故选B。
16.如图所示是电热吹风机的内部电路原理图,电热吹风机由一个电动机和一个电热丝并联组成。
电动机中有电流通过时会有风吹出,电热丝中有电流通过时会有热量产生。
当开关S1、S2都闭合,二者都正常工作,下列说法不正确的是( )
A.电动机和电热丝在相同时间内产生的热量不同
B.电动机和电热丝在相同时间内消耗的电能不同
C.电动机和电热丝消耗的电功率相同
D.电动机消耗的电能大部分转化为机械能,少部分转化为内能
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.电动机与电热丝电阻与电流均不同,根据
可得,两者在相同时间内产生的热量不同,故A正确,不符合题意;
B.电动机和电热丝并联,两者电压相同,但电流不同,根据公式
可得两者相同时间内消耗的电能不同,故B正确,不符合题意;
C.电动机和电热丝两端的电压相同,但电流不同,根据
可得,两者电功率不同,故C错误,符合题意;
D.电动机主要是将电能转化为机械能,少部分电能转化为内能,故D正确,不符合题意。
故选C。
17.甲、乙两个容积相等的电热水器,接在照明电路上,甲的电热丝阻值为
,乙的电热丝阻值为
,将它们都盛满温度相同的冷水后接入家庭电路中,通电6min后乙电热水器中的水被烧开,则甲电热水器将水烧开需要的时间为()
A.4minB.6minC.8minD.10min
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知容积相等即水的质量相等,接入家庭电路中即工作电压相等,水都烧开即升高温度相同,则水吸收热量相等,由公式
可知
、
,由这两个式子化简可得
故选D.
18.如右图所示,两透明容器中密封着等质量的空气,通电t秒后(两容器都不向外放热),下列说法正确的是()
A.两容器中电阻产生的热量相同
B.右边容器中空气的温度是左边容器中空气温度的两倍
C.右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍
D.右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的四倍
【答案】C
【解析】
【分析】
根据焦耳定律
判断两容器中电阻产生热量的多少,产生的热量越多,空气吸收热量越多,U形管中液柱越高;电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,体现的是转换思想。
【详解】
A.由图示可知,两个电阻丝是串联的,电流相同,电阻不同,所以相等的时间内产生的热量是不相同的,故A错;
BCD.右边容器中的电阻是左边容器电阻的二倍,所以右边容器中产生的热量是左边容器产生热的二倍,由于两个器中空气的质量相同,故可得右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍,故C正确、BD错误。
应选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.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
,
,
所以产生的热量:
,
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。
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