中考物理复习焦耳定律的应用问题专项易错题含详细答案

一、初中物理焦耳定律的应用问题

1．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 【答案】C 【解析】 【详解】

B．9倍

C．18倍

D．1.5倍

U2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QWt，现在

R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′：

tQ0.5R18； 2UQ1tR故C正确。

3U2

2．如图，电源电压保持不变，R1=10 Ω，开关S闭合，S0拔至b时电压表的示数是拔至a时的三分之一，则R2=_____Ω；若电源电压为3 V，当开关S0拔至b时，R1在10 min内产生的热量是_____J。

【答案】20 60 【解析】 【分析】 【详解】

[1]闭合开关S，开关S0拨至b时，两电阻串联，电压表测R1两端的电压；闭合开关S，开关S0拨至a时，两电阻串联，电压表测电源的电压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，且开关S0拨至b时电压表示数是拨至a时的三分之一，所以，两电阻两端的电压之比

U3U11＝＝ U2UU32因串联电路中各处的电流相等，所以，由I＝

U可得，两电阻的阻值之比 RU1R1U1＝I＝1＝ R2U2U22I则R2的阻值

R2＝2R1＝2×10Ω＝20Ω

[2]若电源电压为3V，当开关S0拨至b时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以

电路中的电流I＝

R1在10min内产生的热量

Q1＝I2R1t＝(0.1A)2×10Ω×600s＝60J

U3V＝＝0.1A R1R210Ω20Ω

3．两个发热电阻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】1：4 200 【解析】 【分析】 【详解】

两电阻串联在电路中时时，电流相等，根据UIR得，R1、R2两端的电压之比：

U1IR1R11； U2IR2R24已知R110Ω，则

R24R1410Ω40Ω；

U2根据QWt得两个电阻在100s内产生的热量为：

RU2U2(4V)2(4V)2Q总W1W2tt100s100s200J．

R1R210Ω40Ω

4．有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电阻0.5Ω。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】180 30 150 【解析】 【分析】

2根据W=UIt，求出消耗的电能；根据 QIRt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

WUIt3V1A60s180J

[2]产生的电热

2QI2Rt（1A）0.5Ω60s30J

[3]输出的机械能

W机械WQ180J30J150J

【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．从产品说明书得知，一台“6 V 3 W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值0.1Ω，则小风扇正常工作2min电动机线圈产生的热量为____J。 【答案】3 【解析】 【分析】 【详解】

电路中线圈的电流为

IP3W0.5A U6V电路中通过线圈的电流为产生的热量为

Q=I2Rt=(0.5A) 2×0.1Ω×2×60s=3J

6．电烙铁和电风扇上都标有“220V 60W”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PUI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WPt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．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。

8．如图是科技小组为养鸡场设计的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），

2R1R2R1。 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2∶1 D． 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

U2大，由公式P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

R间内R1、R2产生的热量之比

Q∶Q2I2RtI2R2tR∶∶ 2 1R21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

U2电路中的电阻最小，由公式P可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以

R是晚上，因为IU，所以 RR∶∶ 2 1RL1所以

I∶∶R12∶ 1 1ILRL因为R1= 6A 所以

I1=4A I2=2A

因为

ULU1U220V

所以

P1UI1220V4A880W

故选C。

9．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．

10．在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热,甚至引起火灾，原因是连接处（ ）

A．电流比别处大，产生的热量多 B．电流比别处小，产生的热量多 C．电阻比别处小，产生的热量多 D．电阻比别处大，产生的热量多 【答案】D 【解析】 【分析】

由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。导线相互连接处因为接触不良，易造成电阻变大，因为导线连接处与其他导线串联在电路中，通电时间是相同的，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多，据此分析。 【详解】

在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾。 故选D。

11．根据以下新闻信息，下列选项正确的是 材料和测试>行业动态>新闻正文 石墨烯也能变成绝缘体？会产生什么样性影响？ 发布者：甄可信 时间：2019/5/20 13：14 阅读量：1314 点赞数：9527 石墨烯又称单层墨，仅由一层碳原子组成，石墨烯是目前世界上最薄最坚硬的纳米材料，它的熔点超过3000℃，它具有优良的导热性，而且由于它特殊的电子结构，电阻会随着光照程度改变，在功能上比硅覆盖面更广更优秀，有可能代替硅成为新的半导体材料，近些年来科学家一直致力于挖掘石墨烯更多隐藏的性质，近日英国曼斯特大学的科学家们在《 NATURE》上撰文，描述了他们用两块硼和两块石墨烯组装成一个“巨无霸汉堡”，这是科学家们首次将一般为半导体的石墨烯变成绝缘体……

A．石墨烯将来可以顶替硅制作光敏电阻

B．石墨烯所制作的半导体导电性好，电阻可以为零

C．电热丝如果用硼和石墨烯组装而成的绝缘体材料制作，能产生更多的热量 D．因为石墨烯有优良的导热性，所以石墨烯适合用来制成保温隔热材料 【答案】A 【解析】 【详解】

A．由文章内容可得，石墨烯电阻会随着光照强度改变，因此可以顶替硅制作光敏电阻，故A选项正确；

B．半导体材料是指其导电性能会随外界条件改变而改变，电阻并不可以为零，故B选项错误；

C．用绝缘材料制作电阻丝，通过电流极小，根据公式Q量；故C选项错误；

D．石墨烯有良好的导热性，因此热量容易散失，不适合用来制作保温隔热材料，故D选项错误。

I2Rt可知，无法产生很大的热

12．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 【答案】A 【解析】 【详解】

D．U甲＝U乙，Q甲＝Q乙

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

2阻丝的阻值，根据UIR可知，U甲U乙；根据QIRt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Q甲Q乙。 故选A。

13．小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看作导体）接在干电池正负两极上取火。如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧，这是因为长度相同的锡箔纸较窄处比较宽处的

A．电阻小 【答案】D 【解析】 【详解】

较窄处更细，横截面积更小，电阻更大，所以在串联电流相等的前提下，根据公式

B．电流大

C．电压小

D．电功率大

PI2R 可得，较窄处的电功率更大，故ABC不符合题意, D符合题意。

14．如图甲图是小灯泡L和电阻R2的I-U图象。将小灯泡L、电阻R1和R2接入乙图所示电路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S1时，电流表示数为0.8A；只闭合开关S3时，小灯泡L的实际功率为1.2W。下列说法正确的是( )

A．只闭合开关S3时，小灯泡的电阻为5Ω B．只闭合开关S1时，电路总功率为9.6W C．R1的电阻为5Ω

D．所有开关都闭合，在15s内电路中产生的总热量为3200J 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

由图知，电阻R2为定值电阻，其阻值为

R2U14V10Ω I10.4A只闭合开关S1时，电阻R1与灯L串联，电流表测的是整个电路的电流，由甲图知，当

I0.8A时，灯两端的电压为UL4V，由此可得电源电压

UUR1UL0.8AR14V ①

当只闭合开关S3时，电阻R2与灯L串联，灯消耗的实际功率为1.2W，图甲知，当

UL2V时，I20.6A，灯消耗的功率为

PULI22V0.6A1.2W

R2两端的电压为

U2I2R20.6A10Ω6V

根据串联电路电压的特点，可知电源电压为

UU2UL6V2V8V

A．当只闭合开关S3时，根据欧姆定律可得IU，可得此时灯L的电阻为 RRL故A错误；

UL2V3.3Ω I20.6AB．只闭合开关S1时，电路中消耗的总功率为

PUI8V0.8A6.4W

故B错误； C．将U值代入①得

8V0.8AR14V

解得

R15Ω

D．所有开关都闭合时，R1和R2并联，灯被短路，在15s内电路中产生的总热量为

8VU2Qt15s288J

10R并Ω3故D错误。 故选C。

2

15．如图所示，电源电压为6V，R110，R220，R35。闭合开关S1后，当

S2，S3全部闭合和全部断开时，在相同的时间内电流通过R1产生的热量之比是（ ）

A．4∶9 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

B．9∶4 C．2∶3 D．3∶2

当开关都闭合时，R3被短路，R1与R2并联，此时R1两端的电压为电源电压U。当开关S1闭合，S2、S3全部断开时，R2被开路，R1与R3串联，此时

R1U1102＝＝＝ R3U351则此时R1两端的电压为U1＝

2U，则相同的时间内电流通过R1产生的热量之比是 3U2t2UR1Q＝＝＝Q'U12Ut1R1故选B。

U9＝ 24U32

16．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QI2Rt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WUIt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PUI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。

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．10min 【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

B．25min

C．30min

D．40min

U2一壶水消耗的电能相等，根据WUItt得出等式，据此求出在0.8U的电压下烧开

R一壶水需要的时间。 【详解】

U2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WUItt可得

R0.8UU2tt RR所用的时间

2t故选B。

U20.8Ut2116min25min 0.

18．如图所示，在四个相同水槽中盛有质量相等和温度相同的纯水，现将阻值为R1、R2的电阻丝（R1B．

C．

D．【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】

由串并联电路特点可知，串联电路电阻越串越大，并联电路电阻越并越小；由电路图及已

U2t可知R1＜R2可知，图D中电路总电阻最小，四个电路电压相等，通电时间相等，Q=R知，D产生的热量最多，水吸收的热量越多，水的温度最高，故选D。 【点评】

电路产生的热量越多，水吸收的热量越多，水的温度越高，由串并联电路的特点判断各电路的阻值大小、熟练应用电功公式是正确解题的关键．

19．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1A

B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J C．R1先后两次消耗的电功率之比为16:9

D．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-6V=6V

U2t可得 由Q=RU12(6V)2R1=t=×10s=6Ω

Q160J此时电路中的电流

I1U16V1A R16Ω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

U12VI最大===2A

R16Ω故A错误；

B．滑片在中点时，电路中的电流

I=I1＇=

9s内滑动变阻器R消耗的电能

WR=UR＇It=4V×

故B错误；

C．由P=UI可得，R1先后两次消耗的电功率之比

UUR＇12V4V4==A R16Ω34A×9s=48J 34（UUR＇）I（P＇12V4V）A161==3=9 UIP1116V1A故C正确；

D．由P=UI可得，R先后两次消耗的电功率之比

PR＇UR＇I4V4A8==3= PRURI196V1A故D错误。 故选C。

20．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。