中考物理 焦耳定律的应用问题综合试题含答案解析.docx
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中考物理焦耳定律的应用问题综合试题含答案解析
一、初中物理焦耳定律的应用问题
1.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。
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5V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10min内产生的热量为_____J.
【答案】100.460
【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=
=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-1V=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.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】18030150
【解析】
【分析】
根据
,求出消耗的电能;根据
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
[2]产生的电热
[3]输出的机械能
【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。
4.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
5.为了将发电厂的电能输送到远处的用户家中,在两地间架设了两根等长的输电线。
两根输电线的总电阻为r。
已知位于电厂处的两根输电线间的电压为U,输送电能的功率为P,由于电流通过输电线发热会损失电能,该输电线路输送电能的效率为__________。
(输电效率为用户得到的电能与发电厂输出电能的比值)
【答案】
【解析】
【分析】
【详解】
由
得:
通过输电线的电流
输电线的总电阻
,则输电线上消耗的功率
则用户实际得到的电功率
则输电线输送电能的效率为
所以输电线输送电能的效率为
。
6.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】552.64×105
【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:
;
并联电路中各支路两端的电压相等,由
可得电热丝的电阻:
;
[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:
。
7.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R1两端的电压为______V,R1∶R2=______,当电阻R1、R2并联在电路中时,在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比Q1∶Q2=_______。
【答案】104:
11:
4
【解析】
【详解】
[1][2]从图甲可以看到,开关S闭合时,电压表V1测的是电源电压,示数较大,电压表V2测的是R2两端的电压,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V1的量程应该是0到15V,它的读数是12.5V,电压表V2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R1两端的电压为
电阻R1大小是
电阻R2大小是
那么
[3]当电阻R1、R2并联在电路中时,R1、R2两端的电压是相同的,在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比是
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=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。
9.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】20Ω18J
【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:
IL=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:
IR=I-IL=0.8A-0.5A=0.3A,
由I=U/R得,电阻:
R=U/IR=6V/0.3A=20Ω;
通电1min电阻R产生的热量:
Q=W=UIRt=6V×0.3A×10s=18J。
10.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。
11.如图所示电路,电源电压恒为6V,定值电阻R1为10Ω,滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。
则( )
A.电压表测量的是电阻R1两端的电压
B.当变阻器R2的滑片P向左移动时,电压表的示数变小
C.为了保证电路中各元件安全工作,变阻器R2接入电路的阻值范围是2~10Ω
D.当变阻器R2接入电路中的阻值是8Ω时,通电1min电阻R1产生的热量是53.3J
【答案】C
【解析】
【分析】
(1)根据电压表的正确使用判断所测的电路元件;
(2)由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知电压表的示数变化;
(3)比较滑动变阻器允许通过的最大电流和电流表的量程确定电路中的最大电流,此时变阻器接入电路中的电阻最小,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值;当电压表的示数最大时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出变阻器接入电路中最大阻值,从而得出答案;
(4)当变阻器R2接入电路中的阻值是8Ω时,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,根据
求出1min电阻R1产生的热量。
【详解】
A.由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,故A错误;
B.由电路图可知,滑动变阻器滑片右侧接入电路,当变阻器R2的滑片P像左移动时,接入电路的电阻增加,电压表的示数变大,故B错误;
C.因为滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”,所以接入滑动变阻器的最大电流是0.5A,电路的最小电阻是
滑动变阻器接入电路中的最小电阻
当电压表的最大测量值为3V时,滑动变阻器接入的电阻最大,为10Ω,故C正确;
D.当变阻器R2接人电路中的阻值是8Ω时,电路的总电阻
此时电路中的电流
通电1min电阻R1产生的热量
故D错误。
故选C。
12.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1mm2提升到1.5mm2。
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1mm2提升到1.5mm2,从而减小导线的电阻,根据焦耳定律
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。
13.一个“220V300W"的电热杯,一个“220V300W”的煮蛋器,一台“220V300W"的小型洗衣机,分别接在220V的电压下,则相同时间内它们产生的热量
A.小型洗衣机最少B.电热杯最少
C.煮蛋器最少D.一样多
【答案】A
【解析】
【详解】
由题意可知,三种仪器的额定功率相同,但小型洗衣机主要将电能转化为机械能;而电热杯、煮蛋器将电能全部转化为内能,故小型洗衣机产生热量最少,故选A。
14.一个电炉的电阻是200Ω,通电10s产生8×103J的热量,那么通过这只电炉的电流是( )
A.2AB.4AC.20AD.40A
【答案】A
【解析】
【详解】
根据焦耳定律的公式
可知,通过这只电炉的电流是
故选A。
15.电路两端电压增为原来的3倍,电路的电阻降为原来的0.5倍,在相同时间内,电流产生的热量是原来的()
A.6倍B.9倍C.18倍D.1.5倍
【答案】C
【解析】
【详解】
若原来电压为U、原来电阻为R,通电时间为t,电流产生的热量为
,现在的电压为3U,电阻为0.5R,通电时间为t,电流产生的热量为Q′:
;
故C正确。
16.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B.U甲<U乙,Q甲<Q乙
C.U甲<U乙,Q甲>Q乙D.U甲=U乙,Q甲=Q乙
【答案】A
【解析】
【详解】
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阻丝的阻值,根据
可知,
;根据
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
。
故选A。
17.用电热水壶烧水,若不考虑能量损失和电热水壶电阻的变化,当它两端电压为U时,用16min可烧开一壶水,若它两端电压为0.8U时,烧开同样一壶水所用的时间为()
A.10minB.25minC.30minD.40min
【答案】B
【解析】
【分析】
电热水壶的原理是将电能转化为内能,在两端电压为U将水烧开和在0.8U的电压下烧开一壶水消耗的电能相等,根据
得出等式,据此求出在0.8U的电压下烧开一壶水需要的时间。
【详解】
烧开同样一壶水消耗的电能相等,设电热水壶的电阻为R,由
可得
所用的时间
故选B。
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.小明同学在活动课上表演了一个小魔术:
用金属片点燃火柴。
他将一金属片接在学生电源上(如图所示),则将火柴放在哪个位置效果最明显()
A.a点B.b点
C.c点D.都一样
【答案】A
【解析】
【详解】
影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积,由图可知a点横截面积最小,故a的电阻最大,a、b、c是串联的,电流相同,根据
可知,在相同时间内a产生的热量多,故放在a点效果最明显。
故选A。
20.电烙铁和电风扇上都标有“220V60W”的字样,使它们分别在额定电压下工作相同的时间。
以下判断中正确的是
A.它们在工作时通过的电流一定相等
B.它们在工作过程中消耗的电能一定相等
C.它们在工作过程中产生的电热一定相等
D.它们在工作过程中的电功率一定相等
【答案】ABD
【解析】
【详解】
A.根据
得它们在额定电压下工作时通过的电流相等,故A正确;
B.根据
得它们在在额定电压下工作相同的时间消耗的电能相等,故B正确;
C.电烙铁工作时主要把电能转化为内能,电风扇工作时主要把电能转化为风能,所以它们在工作过程中产生的电热不相等,故C错误;
D.它们在额定电压下工作的电功率都等于60W,故D正确。
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