2023年中考物理二轮专题复习：焦耳定律的计算（答案）

2023年中考物理二轮专题复习：焦耳定律的计算（含答案）
一、单选题
1．探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验。如图甲和乙所示，两个透明容器中密闭着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来，连接到电源两端，通电一定时间后，比较 两个U形管中液面高度差的变化。则（　　）
A．在图甲中，通过两电热丝的电流不相等，是探究通过导体产生的热量与通过导体电阻的关系
B．在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与导体电流的关系
C．在该实验中，我们是通过观察U形管中液面的高度来比较各容器中电热丝产生热量的多少的
D．英国物理学家焦耳通过大量实验，最先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟电阻的二次方成正比，跟导体的电流成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫做焦耳定律
2．物理实验中经常需要对物体加热，对下列各图的相关描述与实际相符的是（　　）
A．图甲，对正在熔化的海波继续加热，温度计的示数将保持不变
B．图乙，对正在沸腾的水继续加热，温度计的示数将不断升高
C．图丙，用相同的酒精灯给初温和质量都相同的水和煤油加热，水的温度升高得快一些
D．图丁，电阻丝阻值越小，电流产生的热量越多，瓶中煤油温度升高得越多
3．电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是（　　）
A．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
B．导线的绝热皮隔热
C．导线的电阻远小于电阻丝的电阻
D．导线散热比电阻丝快
4．下列对有关物理学家及其所做的实验表述不正确的是（　　）
A．托里拆利实验精确地测出大气压的数值
B．奥斯特实验证明了电流周围存在磁场
C．法拉第通过实验研究了磁场对通电导线的作用
D．焦耳最先准确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系
5．如图所示是一款劣质墙壁插座，由于插头与插座接触不牢，导致插头连接处比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾．则下列关于连接处更容易发热的形成原因的说法正确的是（　　）

A．插座没接地线形成的
B．没安装空气开关形成的
C．连接处的电流比别处大形成的
D．连接处接触不牢电阻变大形成的
6．如图两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大。则该装置（　　）
A．可以探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系
B．通过左侧容器中电阻的电流比右侧的电流小
C．左侧容器中电阻阻值比右侧容器中的电阻阻值小
D．左侧容器中电阻阻值与右侧容器中的电阻阻值相同
7．我们知道，电炉通电后，电炉丝热得发红，但与电炉丝串联的导线却不怎么发热，原因是（　　）
A．通过导线的电流大 B．通过电炉丝的电流大
C．导线的电阻小 D．电炉丝的电阻小
8．图甲是小灯泡的电压﹣﹣电流图象．将此灯泡L与滑动变阻器R串联在电压为4.5V的电路中（如图乙），闭合开关，移动滑片P，当小灯泡的功率为0.75W时，（　　）
A．电流表的示数为0.2A
B．滑动变阻器R接入电路中的电阻为15Ω
C．电路消耗的总功率为1.35W
D．10s内滑动变阻器R产生的热量为13.5J
9．如图是探究焦耳定律实验的装置图，下列说法正确的是（　　）
A．图示实验可探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系
B．通过液面高度差来反映热量的多少，运用了类比法
C．R1的电功率比R2的大
D．通电时间相同，右侧U形管中液面高度差较大，说明电流通过R2产生的热量比R1多
10．下列叙述错误的是（　　）
A．水的比热容是最大的
B．物体吸收热量，温度可能不变
C．任何家用电器在通电时都产生热效应
D．“摩擦生热”的实质是能量的转化
11．如图所示，甲、乙装置中的透明容器内密封有等质量的空气，所连接的U形管内液柱的变化可以反映空气温度的变化。将两套装置分别接到电压相同的电源上，来探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”。下列说法正确的是（　　）
A．甲图实验装置是控制电压、通电时间一定时，探究电热与电流的关系
B．乙图实验装置可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系.
C．甲图中闭合开关后，B管中液面上升较快
D．乙图实验装置是控制电流、通电时间一定时，探究电热与电阻的关系
二、填空题
12．小明用如图所示的电路来探究影响电流产生的热量的因素。两个完全相同的烧瓶中装有质量和初温相同的煤油，阻值不变的电阻丝R1和R2（R1<R2）。小明连接好电路，闭合开关并调节滑动变阻器到适当位置后，过一段时间发现甲、乙温度计示数不同。此实验过程，小明探究的问题是“电流产生的热量与　 　是否有关”。
13．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，电流表的实数为0.8A，则电阻R=　 　Ω，通电10s，R产生的热量为　 　J．
14．直流电动机两端的电压为5V，通过它的电流为1A，电动机线圈的电阻为1Ω，则电动机在10s内消耗的电能是　 　J，产生的热量是　 　J．
15．甲、乙两只电炉标有“220V 500W”和“220V 1000W”字样，把它们串联在220V的电路中．在相同时间内产生热量较多的是　 　，将它们并联在电路中，产生热量较多的是　 　（选填“甲”或“乙”）．串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率之比为　 　．
三、实验探究题
16．为了探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关，老师设计了如图甲、乙两组实验装置：
（1）实验中通过观察U形管中　 　变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。这种实验方法叫　 　；
（2）通电一段时间后，观察到甲图右侧液面较高，由此可得出结论，在　 　和通电时间相同的的情况下，　 　越大，产生的热量越多；
（3）乙图中e和d并联，目的是为了是通过c和d的　 　不同；
（4）通电一段时间，发现乙图中U形管液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是　 　。
17．小利用如图的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的某种液体，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。
（1）实验中液体吸热的多少是通过　 　来反映的，这运用了　 　（填“转换法”或“等效替代法”）的物理思想。
（2）现有水和煤油两种液体可供选择，为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明应该选用　 　（选填“水”或“煤油”）来做实验，这是因为水的　 　较大。
（3）实验中将两瓶中的电阻丝串联，目的是为了控制通过两根电阻丝的　 　相等。实验中观察到甲瓶中温度计示数比乙瓶中温度计示数上升慢，这说明导体产生的热量与导体的　 　有关。
四、计算题
18．近来网上热卖的空气炸锅，可以不用或少用油制作炸制食品。实际就是利用风扇将电热管产生的热量吹向食品进行加热，形象一点就是在锅里放了一台吹风机，用热风吹食物。其内部电路原理如图，相关参数如表。试求：
额定电压 220V
电源频率 50HZ
热风功率 1210W
冷风功率 110W
（1）热风加热时电路中的总电流；
（2）正常工作时电热管的电阻；
（3）图中电动机线圈的电阻为10Ω，1min内电流通过电动机线圈产生的热量。
19．电学实验室有一种恒流电源，将电源接入电路工作时，该电源输出恒定的电流，而电源两端的电压会随着外电路的电阻变化而变化。小浩在一次实验时， 将恒流电源接入如图所示的电路中，其中 、 均为定值电阻。只闭合开关S1时，电压表示数 ，此时电阻 消耗的电功率 。
（1）求该恒流电源输出的恒定电流；
（2）若同时闭合开关S1、S2时，电压表示数变为 ，求定值电阻 的阻值；
（3）若同时闭合开关S1、S2，通电1min，求电阻 产生的热能。
20．如图所示为某智能烘干机的简化电路原理图，其工作电路由电压为220V的电源、阻值为55Ω的电热丝R、红灯L和蜂鸣器组成；控制电路由电源U、电磁铁（线圈电阻忽略不计）、开关S、热敏电阻R1和滑动变阻器R2组成；R1的阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路电流I≥0.05A时，衔铁被吸合，电热丝R停止工作，同时红灯亮蜂鸣器响发出报警信号，表明烘干机内温度过高。
温度 90 80 66 60 50 46 40 36 35
10 20 40 50 70 80 100 120 130
（1）电热丝R工作时的电流为多少？
（2）电热丝R通电10s产生的热量为多少？
（3）已知控制电路的电源电压U=6V，当调节滑动变阻器R2=70Ω时，烘干机内温度至少多高会发出报警信号？
21．如图，定值电阻R1的阻值为10Ω，R2的阻值为30Ω，闭合开关后电流表的示数为0.1A．求：
（1）电源电压；
（2）电阻R1在1分钟内产生的热量。
22．如图所示，电源电压恒为12V，R为电阻箱。闭合开关S，调节电阻箱使其阻值为10Ω时，电流表示数为0.6A，灯泡正常发光；再将电阻箱阻值调为20Ω时，电流表示数为0.5A。求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）电阻箱阻值调为20Ω时，灯泡消耗的功率为多少
（3）电阻箱阻值调为20Ω时，1min内电阻箱上产生的热量是多少
23．如图所示的电路中，电源电压恒为12V，R2的最大阻值为40Ω，根据表中的操作及记录，求：
开关情况 滑片P的位置 电流表A的示数
S闭合，S1、S2断开 位于中点 0.3A
S、S1、S2均闭合 位于最右端 0.8A
（1）R1的阻值；
（2）在“S闭合，S1、S2断开”情况下，电阻R110min产生的热量；
（3）若S，S1，S2均闭合时灯L恰好正常发光，求小灯泡的额定功率。
24．如图所示，电源电压保持不变，R1的阻值为10Ω，开关S闭合后，电压表示数为2V，电流表示数为0.4A。求：
（1）电源电压；
（2）通电10s电阻R1产生的热量。
25．如图是一款电热壶，额定电压为220V。电热壶具有加热、保温两档，保温档的额定功率为110W，内部简化电路如图乙所示。R1、R2是两个阻值不变的发热元件，R2的阻值为48.4Ω。求：
（1）R1的阻值；
（2）加热档的电功率；
（3）若电热壶内装0.5kg的水，现用加热档使水质25℃升高到100℃，加热效率为63%，需要工作的时间。（c水=4.2×103J/（kg·℃），结果保留整数）
26．某电烙铁的额定电压为220V，正常工作时的电阻是1210Ω．求：
（1）它的额定功率。
（2）它正常工作10min产生的热量。
27．国产某品牌手机配置 “ ， ”大容量电池，采用“超级快充”技术，极大方便了人们的使用。
（1）电池充满电后，储存的电能为多少？
（2）如图所示的两个充电器，一个标注“输出 ， ”，另一个标注“输出 ， ”，其中哪一个是快速充电器？请通过计算说明。
（3）有人发现，“超级快充”的充电线比普通的充电线粗。请从线路安全的角度分析原因。
28．小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题：
（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？
（2）电热丝工作时的电阻是多大？
（3）电吹风内电动机的电阻是1Ω，电吹风吹冷风5min产生的热量是多少？
29．如图甲所示电路， ，通过 的电流随其两端电压的变化关系如图乙所示，闭合开关后，电路中电流为2A。求：
（1） 的阻值；
（2）电源电压；
（3）整个电路产生240J的热量需要的时间。
30．定值电阻 和 并联在电源电压为 的电路中，电阻 ， ；
求：
（1）电阻 的电功率；
（2）若通电 ， 电流通过 产生的热量。
31．如图所示，灯泡L标有“3V 0.9W”的字样。闭合开关S，灯泡L正常发光，电压表的示数为1.5V，
求：
（1）灯泡L正常发光时的电阻；
（2）电阻R在1min内消耗的电能是多少？
32．如图所示电路中，电源电压为15V且保持不变，R1和R2为定值电阻，R1＝10Ω．闭合开关S1，断开开关S2，电流表示数I＝0.3A．求：
（1）10s内电阻R1上产生的电热；
（2）电阻R2的阻值；
（3）开关S1、S2都闭合时，电路的总功率。
33．如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能。加热电阻的阻值为48.4Ω，电动机线圈电阻为2Ω，电源电压220V稳定不变。求：
（1）加热电阻正常工作时的电功率是多少？
（2）在足浴盆中加入体积为4L、初温为 的水，加热电阻正常工作420s，它的电加热效率为80%，则水的温度会升高到多少摄氏度？ [ ]
（3）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1A，按摩10min，电动机线圈产生的热量是多少？
五、综合题
34．小明用伏安法测出自制电动机线圈的电阻为1Ω．
（1）小明发现电动始终只能在某位置晃动而不能持续转动，请帮他分析原因．
（2）修好后线圈两端所加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作，自制电动机的效率是多少？
（3）某次实验时线圈与磁铁接触使得线圈无法转动，此时小明发现线圈特别烫，试分析原因．
35．新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示．R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关．煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示．求：
（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）这30min内电饭锅产生的热量．
答案解析部分
1．【答案】B
2．【答案】A
3．【答案】C
4．【答案】C
5．【答案】D
6．【答案】C
7．【答案】C
8．【答案】C
9．【答案】C
10．【答案】C
11．【答案】D
12．【答案】导体的电阻或电阻
13．【答案】20；18
14．【答案】50；10
15．【答案】甲；乙；111：250
16．【答案】（1）液位高度差；转换法
（2）电流；电阻
（3）电流
（4）气密性不好
17．【答案】（1）温度计的示数；转换法
（2）煤油；比热容
（3）电流和通电时间；电阻
18．【答案】（1）解：由表格可知，热风加热时P=1210w。
I=P/U=1210w/220V=5.5A
（2）解：由表格可知，冷风功率为P2=110w。
I2= P2/ U =110W/220V=0.5A
I1= I－I2=5.5A－0.5A=5A
R1= U/I1=220V/5A=44Ω
（3）解：Q放=I22 R2t=(0.5A) 2×10Ω×60s=150J
19．【答案】（1）解：设恒流电源的恒定电流为I，当只闭合S1时，电路中只有 接入电路，由 功率公式可得
答：该恒流电源输出的恒定电流为0.6A
（2）解：只闭合S1时，由欧姆定律可得 的阻值
同时闭合两个开关，电阻 、 并联，则通过 的电流为
根据并联电路分流的特点知
则 的阻值为
答：定值电阻 的阻值为20Ω
（3）解：由焦耳定律可得电阻 产生的热能
答：电阻 产生的热能为48J。
20．【答案】（1）解：由电路图可知，电热丝R工作时，衔铁与工作电路中上触点接触，电热丝R单独连接在工作电路中，其两端电压U工作=220V，由题意可知，电热丝的阻值R=55Ω，根据欧姆定律可以得出，电热丝R工作时的电流为
答：电热丝R工作时的电流为4A。
（2）解：电热丝通电时间为t=10s，由焦耳定律得，电热丝通电10s产生的热量为
答：电热丝R通电10s产生的热量为8800J。
（3）解：由控制电路图可知，控制电路的电源电压U=6V，电磁铁、热敏电阻R1和滑动变阻器R2串联在控制电路中，则流过三者的电流相等，不计电磁铁的电阻，电磁铁相当于一条导线，则电路中总电阻为
当控制电路电流I≥0.05A时，衔铁被吸合，电热丝R停止工作，同时红灯亮蜂鸣器响发出报警信号，由欧姆定律可知，此时电路中总电阻为
此时，滑动变阻器阻值R2=70Ω，则热敏电阻R1的阻值为
由欧姆定律可知电路中总电阻越小电流越大，则根据题意只要热敏电阻R1≤50Ω，电路就会发出报警，由题中表格可知，温度越高，热敏电阻R1越小，查询表格数据可知，对应热敏电阻R1=50Ω的温度为60℃，则当调节滑动变阻器R2=70Ω时，烘干机内温度至少为60℃会发出报警信号。
答：当调节滑动变阻器R2=70Ω时，烘干机内温度至少60℃会发出报警信号。
21．【答案】（1）解：由图知，两电阻并联，电流表测量R2支路的电流，
根据欧姆定律可知，定值电阻R2的两端：U2=I2R2=0.1A×30Ω=3V；
由并联电路的电压特点可得电源电压：U=U2=3V
答：电源电压为3V。
（2）解：并联电路各支路两端的电压相等，
电阻R1在1分钟内产生的热量：Q1=W1= t= ×60s=54J
答：电阻R1在1分钟内产生的热量为54J。
22．【答案】（1）根据电阻箱的阻值和电流计算分压为U1=I1R1=0.6A×10Ω=6V，则灯泡的电压为UL=12V-6V=6V，灯泡的电阻为；
（2）当电阻箱为20Ω时，分压为U2=I2R2=0.5A×20Ω=10V，灯泡分压为U'=12V-10V=2V，灯泡的电功率为P=U'I2=2V×0.5A=1W；
（3）当电阻箱阻值为20Ω时，产生的热量为。
23．【答案】（1）解；S闭合，S1、S2断开时，R1与R2串联，滑片P位于中点，R2接入电路的阻值为20Ω；可求出总电阻
所以
R1的阻值是20Ω。
答：R1的阻值是20Ω
（2）解；根据焦耳定律得到
电阻R110min产生的热量是1080J。
答：在“S闭合，S1、S2断开”情况下，电阻R110min产生的热量是1080J
（3）解；当S、S1、S2均闭合时，灯L与R2并联，滑片P位于最右端，R2接入电路的阻值为40Ω。根据欧姆定律流经R2电流
根据并联电路的电流规律可知，流过灯L的电流
所以，灯泡的额定功率
小灯泡的额定功率是6W。
答：若S，S1，S2均闭合时灯L恰好正常发光，小灯泡的额定功率是6W。
24．【答案】（1）解：如图所示，两电阻串联，电压表测R2的电压，由欧姆定律，R1两端电压为U1=IR1=0.4A×10Ω=4V
电源电压为U=U1+U2=4V+2V=6V
答：电源电压6V；
（2）解：通电10min电阻R1产生的热量为Q＝I2R1t＝（0.4A）2×10Ω×10s＝16J
答：通电10s电阻R1产生的热量为16J。
25．【答案】（1）解：当接保温档时电路仅有R1接入，则可求R1阻值为
答：R1的阻值为440Ω；
（2）解：加热档时两电阻并联接入电路，互不影响，R1功率不变，总功率为R1与R2功率之和，则
总功率为P=P1+P2=110W+1000W=1110W
答：加热档电功率为1110W
（3）解：水吸收的热量为 加热效率为63%，则消耗电能为
则工作时间为
答：需要工作时间为225s。
26．【答案】（1）解：电烙铁的额定功率：
P＝ ＝ ＝40W
答：电烙铁的额定功率为40W
（2）解：电烙铁正常工作10min产生的热量：
Q＝W＝Pt＝40W×10×60s＝2.4×104J
答：电烙铁正常工作10min产生的热量为2.4×104J
27．【答案】（1）解：电池充满电后，储存的电能为
答：电池充满电后，储存的电能为 ；
（2）解：输出的功率为
另外一个充电器
故“输出 ， ”充电快 。
答：“输出 ， ”充电快
（3）解：根据 可知，快充比普通充电器充电快，因为电流大，快充电器的线粗，电阻小，电线消耗的电能少，更节约用电。
28．【答案】（1）解：当吹冷风时，只有电动机工作， ，
由 可得，通过电动机的电流：
（2）解：当电吹风吹热风时，电动机和电热丝并联工作，
电热丝的电功率： ，
由 可得，电热丝的电阻值：
（3）解：电动机的电阻是1Ω，5min内电流通过电动机产生的热量：
29．【答案】（1）解：由图乙可知，当 ， ，则 的阻值
答： 的阻值为 ；
（2）解： 与 串联，则总电阻
总电压
答：电源电压为6V；
（3）解：由 可得
答：整个电路产生240J的热量需用时20s。
30．【答案】（1）解：由题知，R1和R2并联在电源电压为12V的电路中，由并联电路的特点可知，R1和R2两端的电压均等于电源电压12V，则电阻R2的电功率
电阻 的电功率是36W
答：电阻R2的电功率为36W。
（2）解：通电100s，电流通过R1产生的热量
通电100s，电流通过R1产生的热量是2400J
答：若通电100s，电流通过R1产生的热量为2400J。
31．【答案】（1）解：灯泡L正常发光时的电阻
答：灯泡L正常发光时的电阻10Ω
（2）解：串联电路电流为
电阻R在1min内消耗的电能是
答：电阻R在1min内消耗的电能是27J。
32．【答案】（1）解：闭合开关S1，断开开关S2，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，则10s内电阻R1上产生的电热：Q1＝I2R1t＝（0.3A）2×10Ω×10s＝9J；
答： 10s内电阻R1上产生的电热为9J；
（2）解：闭合开关S1，断开开关S2，R1与R2串联，由I＝ 可得，电路的总电阻：R＝ ＝ ＝50Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电阻R2的阻值：R2＝R﹣R1＝50Ω﹣10Ω＝40Ω；
答：电阻R2的阻值为40Ω；
（3）解：开关S1、S2都闭合时，电路为R1的简单电路，则电路的总功率：P＝ ＝ ＝22.5W。
答：开关S1、S2都闭合时，电路的总功率为22.5W。
33．【答案】（1）解：由电路图知，电动机与加热电阻并联，故加热电阻正常工作时的电功率为
答：加热电阻正常工作时的电功率100W
（2）解：水吸收的热量为
加热电阻放出的热量为
由题意知
即
则
水的温度会升高到
答：水的温度会升高到40℃
（3）解：由焦耳定律可得电动机线圈产生的热量
答：电动机线圈产生的热量是12J
34．【答案】（1）解：将电动机线圈放在支架上，因为没有换向器，不能改变线圈中的电流方向，就不能改变线圈的受力方向，所以闭合开关S后，发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动；这个位置物理学中称为平衡位置，它是线圈平面与磁感线垂直的位置
（2）解：因为P＝UI，所以电动机正常工作时的总功率为P＝UI＝2V×0.8A＝1.6W；线圈消耗的功率：P圈＝I2R圈＝(0.8A)2×1Ω＝0.64W，输出功率：P出＝P总 P圈＝1.6W 0.64W＝0.96W，这台电动机的效率：η＝ ×100%＝ ×100% 60%
（3）解：实验时线圈与磁铁接触使得线圈无法转动，此时电能转化为内能。
35．【答案】（1）解：S和S1都闭合时，电阻R1与R2并联；由乙图可知此时电流值Imax=3A，
则功率Pmax=UImax=220V×3A=660W；
（2）解：开关S1断开时，电路中只有R1工作，由乙图可知通过R1的电流值I1=2A，
则根据并联电路的电流特点可知：电阻R1与R2并联时；I2=Imax﹣I1=3A﹣2A=1A，
根据欧姆定律得：R2= = =220Ω．
（3）解：只有R1工作时功率P1=UI1=220V×2A=440W；
由乙图可知：t′=10min+（20min﹣15min）=15min=900s，
t″=（15min﹣10min）+（30min﹣20min）=15min=900s，
则Q′=W′=Pmaxt′=660W×900s=5.94×105J，
Q″=W″=P1t″=440W×900s=3.96×105J，
∴Q=Q′+Q″=5.94×105J+3.96×105J=9.9×105J

2023年中考物理二轮专题复习：焦耳定律的计算（答案）