备战中考物理焦耳定律的应用问题的综合压轴题专题复习及详细答案.docx
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备战中考物理焦耳定律的应用问题的综合压轴题专题复习及详细答案
一、初中物理焦耳定律的应用问题
1.一个“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。
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.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
4.两定值电阻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】0.61:
2
【解析】
【分析】
【详解】
由图象知,
U=3V时,IA=0.6A,IB=0.3A,
根据
,电阻
,
,
两电阻串联时,电路总电阻
R=RA+RB=5Ω+10Ω=15Ω,
电路总功率
;
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
.
5.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。
6.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。
7.下列说法不正确的是( )
A.两个用电器组成的电路,通过它们的电流不相等,则它们一定是并联
B.三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器,则它们一定是并联
C.家庭电路中若电热水壶被短路,则空气开关一定跳闸
D.功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h,产生的电热一定相等
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.两个用电器组成的电路,只有并联时通过它们的电流才不相等,故A正确,A不符合题意;
B.三个用电器组成的电路任意一个损坏都不影响其他用电器,则它们一定是并联,若其中两个或三个串联,则必须同时工作,故B正确,B不符合题意;
C.家庭电路中若电热水壶被短路,电路中电流过大,则空气开关一定跳闸,故C正确,C不符合题意;
D.功率相同的电风扇和电热水壶正常工作1h消耗的电能相同,但因为电热水壶把电能几乎全部转化成热能,而电风扇主要是把电能转化成机械能,二者产生的电热不同,故D错误,D符合题意。
故选D。
8.在相等的时间内,电热丝甲比电热丝乙放出的热量少,则( )
A.甲的电阻一定比乙的小B.通过甲的电流一定比乙的小
C.甲两端的电压一定比乙的小D.甲消耗的电功率一定比乙的小
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由焦耳定律可知电热丝产生的热量与电流大小、电阻大小和通电时间有关。
ABC.仅知道通电时间相同、电热丝甲放出的热量少,不能直接判定电阻、电流与电压的大小,故ABC不符合题意;
D.在相等的时间内,电热丝甲比电热丝乙放出的热量少,即电热丝甲消耗的电能较少,根据
可知,甲的功率小,故D符合题意。
故选D。
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.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。
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.如图所示是“探究在通电时间一定时,电流产生热量与哪些因素有关"的实验装置。
下列关于此实验的一些描述,正确的是
A.在甲图中,探究的是电流产生热量与电阻的关系
B.在乙图中,探究的是电流产生热量与电阻的关系
C.在甲图中,闭合开关一段时间后a容器连接的U型管液面高度差更明显
D.在乙图中,可得到结论:
相同时间内,电流越大,容器内空气吸收热量越少
【答案】A
【解析】
【详解】
A.在甲图中,两个电阻串联,电流相等,电阻阻值不同,所以探究的是电流产生热量与电阻的关系,故A正确;
B.在乙图中,两个电阻阻值相同,电流不同,所以探究的是电流产生热量与电流的关系,故B错误;
C.在甲图中,a容器中的阻值小于b容器中阻值,串联电路电流相同,由焦耳定律可知闭合开关一段时间后a容器内产生的热量小于b容器内,因此b容器内连接的U型管液面高度差更明显,故C错误;
D.在乙图中,探究的是电流产生热量与电流的关系,可得到结论是相同时间内,电流越大,容器内空气吸收热量越多,故D错误。
13.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。
14.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。
15.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.
16.下列表述不正确的是( )
A.
两灯串联在220V的电路中,甲灯较亮
B.
细绳悬挂的两轻质带电小球保持静止,则两球一定带同种电荷
C.
验证焦耳定律实验中,装置通电一分钟后,右管中的液面较高
D.
每消耗
的电能,电能表上的转盘转过3000转
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图可知
,甲乙两灯额定电压相同,由
得
甲乙两灯串联在电路中,所以电流相等,由
得
灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率,所以乙灯较亮,故A错误,A符合题意;
B.细绳悬挂的两轻质带电小球保持静止,两球相互排斥,则两球一定带同种电荷,故B正确,B不符合题意;
C.装置通电一分钟后,由焦耳定律可知,右侧电阻较大,产生的热量较多,所以右管中的液面较高,故C正确,C不符合题意;
D.由表上的信息可知,每消耗
的电能,电能表上的转盘转过3000转,故D正确,D不符合题意。
故选A。
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.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。
19.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。
20.如图(甲)所示,两电热丝R1与R2并联,R1=20Ω,电源电压保持不变,闭合开关,电流表A1和电流表A2表盘指针均指如图(乙)所示位置,则以下判断不正确的是()
A.R1:
R2=5:
1B.电源电压是10V
C.R2的电功率是20WD.R1工作2分钟所放出的热量为600J
【答案】A
【解析】
【详解】
由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R1支路的电流;
B.因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且两电流表指针的位置相同,所以,电流表A1的量程为0~3A,分度值为0.1A,干路电流I=2.5A,电流表A2的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,通过R1的电流I1=0.5A,根据并联电路的电流特点可得,通过R2的电流:
,
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由
可得,电源的电压:
,
故B正确,不符合题意;
A.则R2的阻值:
,
则
,
故A错误,符合题意;
C.R2的电功率:
,
故C正确,不符合题意;
D.R1工作2分钟所放出的热量:
,
故D正确,不符合题意。
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