备战2023年中考物理二轮复习 焦耳定律计算题练习（答案）

备战2023年中考物理二轮复习 焦耳定律计算题练习（含答案）
1．电热加湿器工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度．下表是某同学设计的电热加 湿器部分参数，其发热电路如图所示，R1、R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，实现关、低、高档的转换．
额定电压 220V
额定最大发热功率 400W
水箱容积 4L
适用面积 40～60m2
（1）若加热前水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，从加热到沸腾最短时间为3分钟，则电热槽中水的质量是多少千克？（不计热损失，c水=4.2×103J/（ kg ℃），结果保留两位小数）
（2）加湿器在低档时的发热功率；
（3）对于需要制冷的室内，电热加湿器会使其气温升高，请提出一条改进的建议．
2．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。
3．小华家使用的一台电热淋浴器，铭牌如下表所示。小华给淋浴器加满水，淋浴器上显示的水温为25℃，他将设定温度调为75℃后通电加热，3h后淋浴器达到设定温度自动断电停止了加热。请计算并回答：
（1）加热过程中水箱中的水吸收了多少热量？
（2）电热淋浴器的额定电流多大？
（3）加热过程中电热淋浴器消耗了多少电能？
（4）比较水吸收的热量与电热淋浴器消耗的电能的大小关系，并简要分析其原因。
4．电吹风是现代家庭的常见电器．如图是某简易电吹风工作原理的电路图（R为电热丝，M为电动机）该电吹风的铭牌见表．求：
额定电压 220V
频率 50Hz
吹热风时功率 1100W
吹冷风时功率 100W
①电吹风正常工作且吹热风时，通过电热丝的电流．
②电热丝R的阻值（电热丝的阻值随温度变化忽略）．
③电吹风正常工作且吹热风时，5min内电流通过R产生的热量．
④若电吹风工作时电热丝的实际功率为810W，此时供电的实际电压为多少？
5．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30min产生的热量是多少？
6．中国95后的天才科学家曹原，在2018年3月5日，成功实现了石墨烯的“超导电实 验”，破解了困扰全球物理学界107年的难题，为超导研究打开了一扇新的大门，可能成为常 温超导体研究的里程碑，超导应用即将走进我们的生活。现有一个小型水电站，如图所示， 发电机提供的电压t/=250V，保持恒定，通过输电线向较远处用户输电，输电线的总电阻R= 0.15Ω。闭合开关S，若发电机提供给电路的总功率P=50kW，求：
（1）通过输电线的电流/和输电线上损耗的热功率P0；
（2）用户得到的功率P1和输电效率η；
（3）若将输电线改为超导输电线，在保证用户得到以上功率不变的情况下（此时可在用电器 前端加一调压装置，以保证用电器 能正常工作），与原来相比，每天节 省的电能可供一个额定功率P2=1kW的电饭煲正常工作多少夫？（假设电饭煲每天工作2小时）
7．小明同学家的电能表如图所示，他将家中的其它用电带都与电源断开，仅让电水壶（电阻大小不变）在额定电压下工作，观察1min内电能表的转盘转了45rev，求：
（1）电水壶是利用电流的　 　效应来工作的；
（2）烧水过程中消耗的电能；
（3）电水壶正常工作时的电流；
（4）当实际电压只有额定电压的90%时，电水壶的实际功率。（以上计算结果可保留一位小数）
8．如图甲所示电路中，电源电压保持不变，电压表量程可选，电流表量程为，滑动变阻器R2标有“1A”字样，最大阻值未知。闭合开关S1、S3，断开开关S2，将滑动变阻器R2的滑片P从b端移动到a端，得R1的“U﹣I”关系图像如图乙所示。
（1）求电阻R1的阻值和R2的最大阻值；
（2）若闭合开关S2、S3，断开开关S1，使R2的滑片P位于a端，此时电流表示数为0.42A，求R3通电50s产生的电热；
（3）若闭合开关S1、S3，断开开关S2，且电压表的量程为 ，在保证电路元件都安全的情况下，求电路总功率的变化范围。
9．如图所示，是小姬妈妈为宝宝准备的暖奶器及其内部电路的结构示意图和铭牌，暖奶器具有加热、保温双重功能，当双触点开关连接触点1和2时为关闭状态，连接触点2和3时为保温状态，连接触点3和4时为加热状态(温馨提示：最适合宝宝饮用的牛奶温度为40 )
（1）求电阻R2的阻值；
（2）把400g牛奶从20 加热到40 ，求牛奶所吸收的热量（c牛奶=4.0×103J/(kg· )）
（3）如图所示，是暖奶器正常加热和保温过程中温度随时间变化的图象，求暖奶器在加过程中的热效率.(结果保留到小数点后一位)
10．下图是某型号家用洗碗机的外形图，其部分参数如下表所示。这种洗碗机标准洗涤的工作过程是：先打开进水阀使水箱内进水，再通过电加热管将水箱内的水加热至设定温度，然后电动机带动水泵将水箱中的热水抽出，通过喷水管冲洗洗碗机内的餐具。
（1）若某次标准洗涤时先打开进水阀使水箱内进水10kg，再通过电加热管将进水加热，吸收了2.1×106J的热量后加热到了设定的水温，则进入水箱中的水的初温是多少？（c水=4.2×103J/（kg ℃））
（2）若本次标准洗涤时电加热管的加热效率是87.5%，加热时间为25min，则电加热管的加热功率是多少W？
（3）若本次标准洗涤整个工作过程共用时75min，共消耗的电能是0.8kW h，则洗碗机内的电动机功率大约是多少W？
11．如图，电源电压为 ，定值电阻 、 的阻值分别为 、 ，闭合开关 。计算：
（1）当 闭合、 接1时，电流表的示数？
（2）当 断开、 接1时，通电 ， 产生的热量？
（3）电路的最大电功率？
12．如图甲所示的九阳豆浆机，由打浆和电热两部分装置构成。中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头，将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热装置，电热装置的简化电路图如图乙所示，开关S可切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，豆浆机的主要参数如下表。请解答下列问题：
型号 额定电压 打浆装置 电热装置
JYD﹣P11S 220V 电机功率 加热功率 保温功率
180W 1000W 242W
（1）某次向豆浆机中加入黄豆和清水共1.0kg，打浆完成后浆的初温为40℃，加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收多少热量？[设该浆的比热容为4.0×103J/（kg ℃）]
（2）电阻R1和R2的阻值分别为多大？
（3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作lmin所消耗电能为多大？
13．多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。（ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg℃），g=10N/kg）
（1）开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温档，说明判断依据；
（2）求R1的阻值；
（3）养生壶处于低温档工作时，求电路中的电流大小；
（4）在标准大气压下，使用高温档将初温是12℃的一壶水烧开，若养生壶高温档加热效率为80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。
14．如图所示是某种电热器工作的部分电路图，电源电压 不变，两根电热丝的电阻关系为 ，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、低两个档位的转换，低温档时的发热功率为 。求：
（1） 和 的电阻值；
（2）电热器处于高温档时的总功率；
（3）如果在高温档下工作 产生的热量全部被水吸收，在一个标准大气压下这些热量能够让 、 的水，温度升高多少？（水的比热容为 ）
15．如图甲所示电路，电源电压恒为4.5 V，闭合开关S后，滑片P由右向左滑动，因滑动变阻器某处发生断路，滑片P向左移动一段距离后电流表才有读数，当电流表开始有读数时，才闭合开关S1，此时电压表的示数为2.5
V。电流表读数I与滑片P滑动距离x的关系如图乙所示。求：
（1）当电流表开始有读数时，R1接入电路的阻值；
（2）当滑片P移到x＝2 cm处时，电阻R0在10
s内产生的热量；
（3）当滑片P移到x＝6 cm处时，R1消耗的电功率；
（4）电压表的量程为“0～3 V”，电流表的量程为“0～0.6
A”。若R1未断路，且其最大阻值为30
Ω，为保护电路安全，R0电功率的变化范围。
答案
1、解：（1）加热时间最短时，电热槽的发热功率为400W且不考虑热量的损失，根据W=Pt和Q吸=cm（t﹣t0）可得：P1t=cm（t2﹣t1），即400W×3×60s=4.2×103J/（kg ℃）×m×（100℃﹣20℃），解得：m≈0.21kg；（2）电热加湿器在高档时，R2被短路，电路中只有R1，根据P=可得：R1==121Ω，当加湿器在低档时，R1与R2串联，∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且R1=R2，∴低档时的发热功率：P低==200W；（3）电热加湿器会使需要制冷的室内气温升高，可以降低电热槽内气压来降低沸点，达到改进的目的．答：（1）电热槽中水的质量约为0.21kg；（2）加湿器在低档时的发热功率为200W；（3）改进的建议：降低电热槽内气压．
2、（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。
3、（1）解：△t＝75℃-25℃＝50℃，水箱中的水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg ℃）×60 kg×50℃＝1.26×107J
（2）解：由公式I＝ 得，电热沐浴器正常工作时的电流：I额＝ ＝6.28A
（3）解：t＝3h＝1.08×104s加热过程中电热沐浴器消耗的电能：W＝Pt＝1500W×1.08×104s＝1.62×107J．
（4）解：因为W＞Q吸，所以水吸收的热量小于消耗的电能，这是因为有一部分热量散失到空气中了
4、解：①电热丝的发热功率为P热=P﹣P冷=1100W﹣100W=1000W
通过电热丝的电流为I= = ≈4.55A．
答：通过电热丝的电流为4.55A．②电热丝的电阻为R= = ≈48.4Ω．
答：电热丝的电阻为48.4Ω．③电热丝产生的热量为Q=W=Pt=1000W×5×60s=3×105J．
答：电热丝产生的热量为3×105J．④电热丝两端实际电压为U实= = =198V．
答：电热丝两端实际电压为198V
5、（1）解：当开关置于BC时，只有电动机工作，电吹风吹冷风。根据P=UI可得，电吹风吹冷风时，通过电动机的电流
答：电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是0.5A
（2）解：当开关置于AB时，电动机与电热丝并联，电动机和电热丝同时工作，电吹风吹热风，电热丝的电功率 P=990W-110W=880W，
由 可得，电热丝R2的电阻值：
答：电热丝工作时的电阻是55Ω
（3）解：由焦耳定律可得，电吹风吹冷风时电流通过电动机产生的热量
答：电吹风吹冷风30min产生的热量是450J
6、（1） 根据总电功率P=50KW=5×104W和电压计算电流为，
产生的热量为
（2）用户的电功率为P1=5×104W-6000W=4.4×104W，
输电效率为
（3）若改用超导输电，则可以减少线路的热损失功率，每天节省的电能为，可使电饭锅的工作时间为。
7、（1）热
（2）解：3000r/kW h表示电路中每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转3000r，
转盘转45r消耗的电能：
W＝ kW h＝0.015kW h＝5.4×104J
答：烧水过程中消耗的电能为5.4×104J
（3）解：电水壶正常工作时的电压U＝220V，
由W＝UIt可得电水壶正常工作时的电流：
I＝ ＝ ≈4.1A
答：电水壶正常工作时的电流为4.1A
（4）解：t＝1min＝60s，电水壶的额定功率：
P＝ ＝ ＝900W，
由P＝ 可得电水壶的电阻：
R＝ ＝ ＝ Ω，
当实际电压只有额定电压的90%时，U实＝90%×U＝90%×220V＝198V，
电水壶的实际功率：
P实＝ ＝ ＝729W
答：当实际电压只有额定电压的90%时，电水壶的实际功率为729W
8、（1）解：闭合开关S1、S3，断开开关S2，滑动变阻器R2与R1串联，将滑动变阻器R2的滑片P从b端移动到a端时，电路中只有R1，由乙图可知，此时R1两端的电压为6V，电流为0.6A，电阻R1的阻值
滑动变阻器R2的滑片P在b端时，滑动变阻器R2与R1串联，变阻器连入电路的电阻最大，此时R1两端的电压为1V，电流为0.1A，R2的最大阻值
答：电阻R1的阻值为，R2的最大阻值为；
（2）解：电源电压保持不变，若闭合开关S2、S3，断开开关S1，电阻R2与R3并联，电流表测干路电流；使R2的滑片P位于a端，滑动变阻器接入电路的电阻最大为50Ω，通过滑动变阻器的电流
通过R3的电流
R3通电50s产生的电热
答：R3通电50s产生的电热为；
（3）解：若闭合开关S1、S3，断开开关S2，滑动变阻器R2的滑片P在b端时，滑动变阻器R2与R1串联，变阻器连入电路的电阻最大，此时R1两端的电压为1V，电流为0.1A，电路中的电流最小，电路的功率最小，最小功率为
电压表的示数最大时，电路中的电流最大，电流的最大值
电路的最大功率
电路总功率的变化范围为：。
答：电路总功率的变化范围为。
9、（1）解：由题意可知，当S接“2、3”时，电路为R1的简单电路，调奶器处于保温状态；当接“3、4”时，电路为R1、R2并联，奶器处于加热状态，因电路中的总功率等于各用电器功率之和，所以，R2的电功率：P2=P加热-P保温=220W-20W=200W，由P= 可得，电阻R2的阻值：R2= = =242Ω。
（2）解：牛奶从20℃加热到40 吸收的热量：Q=cm(t t0)=4.0×103J/(kg·℃) 0.4kg (40℃-20℃)=3.2×104J
（3）解：由图像可知，加热时间为t=200s，加热过程消耗的电能：W=Pt=220W 200s=44000J，则暖奶器在加过程中的热效率： = 100 = 100 72.7％。
10、（1）解：由 可得，水箱中水的初温： ；
（2）解：由 可得，电加热管消耗的电能： ，电加热管的功率： ；
（3）解：洗碗机总共消耗的电能： ，电动机工作时消耗的电能： . ；电动机的功率： 。
11、（1）解：当 闭合、 接1时，只有 电阻接入电路，电阻 被短路，通过 的电流
答：通过 的电流是0.4A；
（2）解：当 断开、 接1时，电阻 和电阻 串联接入电路，电路中的总电阻
此时电路中的电流
通过电阻 的电流
电流通过 产生的热量
答：电流通过 产生的热量是27J；
（3）解：当 闭合、 接2时，电阻 和电阻 并联接入电路，电路中的电阻最小，电流中的电流最大，最大电流
此时功率最大，最大功率是
答：电路的最大电功率是3.2W。
12、（1）解：加热该浆需要吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg ℃）×1.0kg×（100℃﹣40℃）＝2.4×105J；
答：加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收2.4×105J的热量
（2）解：由图知，当S接a时，电路中只有R1，电阻较小，由P＝ 可知，此时电功率较大，为加热档；当S接b时，电路中R1、R2串联，电阻较大，由P＝ 可知，此时电功率较小，为保温档；
由P＝ 可得R1的阻值：R1＝ ＝ ＝48.4Ω；
由P＝ 可得串联时的总电阻：R串＝ ＝ ＝200Ω，
则R2的阻值：R2＝R串﹣R1＝200Ω﹣48.4Ω＝151.6Ω
答：电阻R1和R2的阻值分别为48.4Ω、151.6Ω；
（3）解：该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，总功率：P总＝180W+1000W＝1180W，
正常工作lmin所消耗电能：W＝Pt＝1180W×60s＝70800J。
答：该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作lmin所消耗电能为70800J。
13、（1）解：由图乙知，当开关S1闭合，S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由 可知，此时总功率最大，所以此状态为高温档；
（2）解：由图乙知，当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由 可知，电路的总功率最小，此时为低温档；
当S2断开，S1闭合时，只有电阻R1接入电路，养生壶处于中温档；
由P=UI得，正常工作时通过R1的电流为： ，
所以R1的阻值： 。
（3）解：由P=UI得，养生壶在低温档工作时电路中的电流为：
。
（4）解：由 可得，水的质量：m=ρV=1×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg，
水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×1kg×（100℃﹣12℃）=3.696×105J，
养生壶所消耗的电能 ，
由W=Pt可得，用高温档烧开一壶水需要的时间为：
。
14、（1）解：旋转开关当 接 时，仅 连入电路，电热器处于低温档。
由电功率公式
得
所以
答： 和 的电阻值分别为110Ω、55Ω；
（2）解：旋转开关，当 接 ， 接 时， 和 并联，电热器处于高温档。
发热功率
发热总功率
答：电热器处于高温档时的总功率为1320W；
（3）解：高温档 产生热量
水吸热
由 得
在1个标准大气压下水沸点为 ，水沸腾过程中水温不再升高，不会达到 ，所以水末温应为 ，水升高的温度
答：如果在高温档下工作 产生的热量全部被水吸收，在一个标准大气压下这些热量能够让 、 的水，温度升高为60℃。
15、（1）解：由图乙和题意可知，当电流表开始有读数即I＝0.2 A时，滑片P移动的距离x＝2 cm，此时电压表的示数U1＝2.5 V，由 可得，R1接入电路的阻值
答：当电流表开始有读数时，R1接入电路的阻值12.5 Ω；
（2）解：当x＝2 cm时，R0两端的电压
电阻R0的阻值
电阻R0在10 s内产生的热量
答：电阻R0在10 s内产生的热量4 J
（3）解：当x＝6 cm时，由图乙可知，此时电路中的电流I′＝0.4 A，R0两端的电压
R1两端的电压
R1消耗的电功率
答：R1消耗的电功率0.2 W；
（4）解：若R1未断路，则当滑动变阻器接入电路的电阻为零时，此时电路中的电流最大
R0的最大电功率
当电压表的示数U1大＝3 V时，R1接入电路中的电阻最大，此时R0两端的电压
电路中的最小电流
R0的最小电功率
故R0的电功率变化范围为0.225～2.025 W。
答：R0电功率的变化范围是0.225W～2.025 W。

备战2023年中考物理二轮复习 焦耳定律计算题练习（答案）