1、一、初中物理焦耳定律的应用问题1如图是科技小组为养鸡场设计的调控光照和室温设备的电路图。此设备的作用是，夜晚对鸡舍内加温，同时增大光照量，白天只进行适当保温，不进行灯光照射，可增大鸡的产蛋量。电路图中R1、R2，是电热丝，L为照明灯泡（L的电阻不随温度变化），。 S1、S2，同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求。开关S闭合时，下列说法错误（）A S1、S2同时断开时，设备运行处于白天用电状态B S1、S2同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态C S1、S2同时断开时，在相同时间内和产生的热量之比为21D S1、S2同时闭合时，若电流表示数为6A，则的实际功率为880W【答案】C【解析】【分
2、析】【详解】S闭合，S1、S2同时断开时，R1、R2组成串联电路，灯泡L断路不发光，且电路中的电阻最大，由公式可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天在相同时间内R1、R2产生的热量之比开关S、S1、S2同时处于闭合状态，R2被短路，R1和灯泡L组成并联电路，灯泡L发光，且电路中的电阻最小，由公式可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以是晚上，因为，所以所以因为R1= 6A所以I1=4AI2=2A 因为所以故选C。2有许多重大火灾都是因用电线路连接处接触不良所造成的，当线路连接处接触不良时，该处的电阻将_（减小增大不变），在该接触处就会局部过热引起升温，接触处的电阻又将随着温
3、度的升高而_（减小增大不变），从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾【答案】增大 增大 【解析】【分析】【详解】当线路连接处接触不良时，该处的电阻会增大；利用焦耳定律分析接触处局部过热，而金属电阻的阻值随温度升高而增大，据此分析电路连接处与原来相比，由于接触不好，电流通过时受到的阻碍作用增大，因此电阻增大；连接处相对于其他地方电阻增大，根据焦耳定律Q=I2Rt，在电流相同、时间相同的情况下产生了更多的热量，因此导致局部温度升高，而金属导线的电阻随温度的升高而增大，电阻增大，产生的热量更多，温度升得更高，以致恶性循环引发火灾3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
4、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_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=0，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=10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=4V0.1A=0.4W
5、，Q1=W1=U1It=1V0.1A600s=60J。4有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电阻0.5。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】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。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
6、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
7、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
8、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10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5的电阻与两个5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
9、流相等，即I右=I左两个5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10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
10、。故选AD。8如图是养鸡场冬季用来调控光照和室温设备的原理电路图此设备的作用是，夜晚对鸡舍内加温，同时增大光照量，白天只进行适当保温，不进行灯光照射，可增大鸡的产蛋量电路图中R1、R2是电热丝R1：R2：RL=1：2：2，S1、S2可以同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求开关S闭合（）AS1、S2同时断开时，设备运行处于白天用电状态BS1、S2也同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态CS1、S2同时断开时，在相同时间内R1和R2产生的热量之比为2：1DS1、S2也同时闭合时，若电流表示数为6A，则R1的实际功率为880W【答案】ABD【解析】S闭合，S1 、S2 断开时，R1 和R2 组成
11、串联电路，灯泡L断路不发光，且电路中的电阻最大，由公式P=U2/R可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天，故A正确；开关S、S1 、S2 同时处于闭合状态，R2 被短路，R1 和灯泡L组成并联电路，灯泡L发光，且电路中的电阻最小，由公式P=U2/R可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以是晚上；故B正确；S闭合，S1 、S2 断开时，R1 和R2 串联，Q1 ：Q2 =I2 R1 t：I2R2 t=R1 ：R2 =1：2，故C错；开关S、S1 、S2 都处于闭合状态时，R2 被短路，R1 和灯泡L组成并联电路；I=U/R，R1 ：RL =1：2，I1 ：IL =RL ：R1
12、 =2：1，I=6A，I1 =4A，IL =2A，UL =U1 =U=220V，P1 =U1 I1 =220V4A=880W，故D正确；故选ABD9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0.2）、阻值为30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1
13、min，电流表A消耗的电能是多少？【答案】(1) 10；(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10；(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电炉工作时，电炉丝很快
14、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【解析】【详解】电炉丝横截面积小，电阻大，电炉子在使用时，电炉丝和导线串联，I电炉丝I导线，通电时间t相同，由焦耳定律QI2Rt，R电炉丝R导线，可知Q电炉丝Q导线，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。故选A。11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（ ）Aa点Bb点Cc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
15、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。12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
16、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。13电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示，断开S后，充电插口可以外接充电器对电池进行充电，电动自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A，电动机线圈的电阻是0.5，下列说法正确的是（）A对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源B电动自行车的电动机把电能全部转化为机械能C电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为14400JD电动机正常工作1min，消耗的电能为14400J【答案】D【解析】【分析】【详解】A对蓄电池充电时
17、，电能转化为化学能储存起来，则蓄电池相当于用电器，故A错误；B由于电动机会发热，则电动自行车的电动机把电能转化为机械能和内能，故B错误；C电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为Q=I2Rt=(5A)20.560s=750J故C错误；D电动机正常工作1min，消耗的电能为W=UIt=48V5A60s=14400J故D正确。故选D。14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（）AU甲U乙，Q甲Q乙BU甲U乙，Q甲Q乙CU甲U乙，Q甲Q乙
18、DU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。15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
19、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。16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
20、被烧开，则甲电热水器将水烧开需要的时间为（ ）A4 minB6 minC8 minD10 min【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D17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
21、】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。18如图电路，电源电压为12V且保持不变，闭合开关S，当滑片P置于变阻器的
22、中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。则下列结果正确的是（ ）A电路中的最大电流为1AB滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60JCR1先后两次消耗的电功率之比为16:9D滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8:1【答案】C【解析】【分析】【详解】A根据电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R串联，电压表测R两端电压。根据串联电路分压原理知，滑片从中点到b端时，R连入阻值增大，它分得电压增大，即电压表示数增大了2V，此时电压表示数为4V+2V=6V，所以定值电阻R1两端的电压U1=U-UR=12V-
23、6V=6V由Q=t可得R1=t=10s=6此时电路中的电流当滑片在a点时，电路是只有R1工作的简单电路，此时电路中电阻最小，电流最大，电路中的最大电流I最大=2A故A错误； B滑片在中点时，电路中的电流I=I1=A9s内滑动变阻器R消耗的电能WR=URIt=4VA9s=48J故B错误；C由P=UI可得，R1先后两次消耗的电功率之比=故C正确； D由P=UI可得，R先后两次消耗的电功率之比=故D错误。故选C。19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
24、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5VB电路允许的最大功率为1WC小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为26.25JD再串联一个3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阻值表达式为当电流为0.25A时，R1两端电压为R1阻值表达式为联立解得R1=5U=4.5VA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
25、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3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。20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。
