一、初中物理焦耳定律的應(yīng)用問題1．以下原理與應(yīng)用上下對應(yīng)正確的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．原理為電磁感應(yīng)原理；揚聲器是利用通電導(dǎo)體在磁場中受力的作用，故A錯誤；B．原理為通電導(dǎo)體在磁場中受力的作用；麥克風是利用電磁感應(yīng)原理，故B錯誤；C．原理為電流的磁效應(yīng)即電流周圍存在磁場；電鈴是利用電流的磁效應(yīng)，使電磁鐵吸引銜鐵擊打鈴蓋發(fā)出聲音，故C正確；D．原理為電流的熱效應(yīng)，電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電風扇是利用電流做功將電能轉(zhuǎn)化為機械能，故D錯誤。故選C。2．一臺電動機正常工作時，兩端的電壓為220V，通過線圈的電流為10A，若此線圈的電阻為2Ω，則這臺電動機1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是______J，這臺電動機的效率是______．【答案】1.2×10490.9%【解析】【分析】【詳解】已知線圈的電阻和通過的電流以及通電時間，根據(jù)公式Q=I2Rt可求這臺電動機1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量．已知電動機兩端的電壓和通過的電流，根據(jù)公式P=UI可求電動機的總電功率；再根據(jù)公式P=I2R計算線圈消耗的功率，總功率減去線圈消耗的功率就是電動機的輸出功率，輸出功率與總功率的比值就是這臺電動機的效率．（1）這臺電動機1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt=（10A）2×2Ω×60s=1.2×104J；（2）電動機的電功率：P總=UI=220V×10A=2200W，線圈消耗的功率：P圈=I2R=（10A）2×2Ω=200W，輸出功率：P出=P總-P圈=2200W-200W=2000W，這臺電動機的效率：η=P出/P總=2000W/2200W=90.9%．3．兩個發(fā)熱電阻R1:R2=1:4,當它們串聯(lián)在電路中時，R1、R2兩端的電壓之比U1:U2=_____；已知R1=10Ω,那它們并聯(lián)在4V電路中,兩個電阻在100s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是_______J．【答案】1：4200【解析】【分析】【詳解】兩電阻串聯(lián)在電路中時時，電流相等，根據(jù)得，R1、R2兩端的電壓之比：；已知，則；根據(jù)得兩個電阻在100s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為：．4．小剛用如圖甲所示電路來探究電流與電壓的關(guān)系，閉合開關(guān)S，將滑動變阻器的滑片P從a端移至b端，電流表和電壓表的示數(shù)變化關(guān)系如圖乙所示，由圖象可知定值電阻R1的阻值是____Ω．實驗時，電源電壓保持5V不變，當滑片P位于a端時，由圖象可得滑動變阻器消耗的電功率是_____W．此時，電阻R1在10min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為_____J．【答案】100.460【解析】【分析】【詳解】當P在b端時R2=0Ω，此時電壓示數(shù)和電流示數(shù)最大，且均為R1的數(shù)據(jù)，所以R1的阻值為：R1==10Ω．當滑動變阻器的滑片移到a端時，R2兩端電壓U2=U總-U1=5V-1V=4V，由圖象知，當R1的電壓是1V時，電流為0.1A，根據(jù)串聯(lián)電路的電流處處相等，∴I2=I1=0.1A，∴P2=U2I2=4V×0.1A=0.4W，Q1=W1=U1It=1V×0.1A×600s=60J。5．從產(chǎn)品說明書得知，一臺“6V3W”的迷你型小風扇，電動機線圈阻值0.1Ω，則小風扇正常工作2min電動機線圈產(chǎn)生的熱量為____J?！敬鸢浮?【解析】【分析】【詳解】電路中線圈的電流為電路中通過線圈的電流為產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt=(0.5A)2×0.1Ω×2×60s=3J6．有兩個燈泡L1、L2，L1標有“6V、3W”字樣，L2沒有標記，實驗測得L2的電阻為6Ω。將L1、L2串聯(lián)接在某一電路中，兩燈L1、L2均能正常發(fā)光（忽略溫度對電阻的影響），下列計算結(jié)果正確的是（）A．該電路兩端的總電壓為9VB．燈L2的額定功率為3WC．相同時間內(nèi)，燈L1、L2消耗的電能之比W1﹕W2=1﹕1D．相同時間內(nèi)，燈L1、L2產(chǎn)生的熱量之比Q1﹕Q2=2﹕1【答案】AD【解析】【詳解】A．接入電路后正常發(fā)光，則電路中電流，則L2兩端電壓，則總電壓，A正確；B．根據(jù)題意可知，L2的功率為，B錯誤；C．根據(jù)可知，在相同時間內(nèi)消耗電能之比等于功率之比為2：1，C錯誤；D．燈泡產(chǎn)生的熱量等于消耗的電能，因此產(chǎn)生的熱量之比為2：1，D正確。7．下列家用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是A．電冰箱 B．電飯鍋 C．電視機 D．電風扇【答案】B【解析】【詳解】A．電冰箱的壓縮機把電能轉(zhuǎn)化為機械能，燈泡將電能轉(zhuǎn)化為光能，故A不符合題意；B．電飯鍋把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流熱效應(yīng)來工作的，故B符合題意；C．電視機主要是把電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，沒有利用電流熱效應(yīng)，故C不符合題意；D．電風扇主要是把電能轉(zhuǎn)化為機械能，不是利用電流熱效應(yīng)來工作，故D不符合題意。8．電冰箱起動時，與電冰箱并聯(lián)的臺燈變暗。關(guān)于這一現(xiàn)象，下列說法中不正確的是（）A．進戶線中電流變大 B．線路中電阻變大C．線路中熱損耗變大 D．燈泡兩端的電壓變小【答案】B【解析】【分析】【詳解】A．當使用大功率的電冰箱時，電路中的總功率過大，家庭電路的電壓一定，由可知，干路中的電流變大，故A正確，不符合題意；B．因電冰箱和臺燈是并聯(lián)的，根據(jù)并聯(lián)電路電阻的特點知，線路中的總電阻變小，故B錯誤，符合題意；C．干路中的電流變大，由知，線路中的熱損耗變大，故C正確，不符合題意；D．因干路中的電流變大，由知，線路電阻分壓變大，臺燈兩端的電壓變小，所以臺燈將變暗，故D正確，不符合題意。故選B。9．如圖所示的是探究燈泡燈絲的電阻特性的實驗電路，所使用的器材有：小燈泡L（額定電壓2.5V，額定電流0.25A）、電壓表V（量程15V，內(nèi)阻未知）、電流表A（量程0.6A，內(nèi)阻0.2Ω）、阻值為30Ω的定值電阻R0、滑動變阻器R、恒定電源（電壓15V，內(nèi)阻不計）、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到某一位置，當電流表的示數(shù)為0.55A時，小燈泡L正好正常發(fā)光。(1)小燈泡L正常發(fā)光時的電阻是多少？(2)此時電壓表的示數(shù)是多少？(3)通電1min，電流表A消耗的電能是多少？【答案】(1)10Ω；(2)6.5V；(3)3.63J【解析】【分析】【詳解】(1)小燈泡L正常發(fā)光時的電阻是(2)由圖像可知電壓表與燈L串聯(lián)后與定值電阻R0并聯(lián)，小燈泡L正好正常發(fā)光，則電壓表與燈L串聯(lián)支路的電流為0.25A，由并聯(lián)分流可知，定值電阻R0的電流為0.55A-0.25A=0.3A則兩支路的路端電壓為由串聯(lián)分壓可知電壓表的示數(shù)為9V-2.5V=6.5V(3)通電1min，電流表A消耗的電能是答：(1)小燈泡L正常發(fā)光時的電阻是10Ω；(2)電壓表的示數(shù)為6.5V；(3)通電1min，電流表A消耗的電能是3.63J。10．電熨斗通電一段時間后變得很燙，而連接電熨斗的導(dǎo)線卻不怎么熱，這主要是因為A．導(dǎo)線的電阻遠小于電熨斗的電阻，導(dǎo)線消耗的電能很少B．通過導(dǎo)線的電流小于電熨斗的電流C．導(dǎo)線散熱比電熨斗快D．導(dǎo)線的絕緣皮隔熱【答案】A【解析】【詳解】電熨斗跟導(dǎo)線串聯(lián)，通過它們的電流I和通電時間t相等；因為，，所以產(chǎn)生的熱量：，即相同時間內(nèi)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量遠小于電熨斗產(chǎn)生的熱量，而與散熱快慢、隔熱效果無關(guān)，故A正確，BCD錯誤。11．如圖所示電路，電源電壓恒為6V，定值電阻R1為10Ω，滑動變阻器R2的規(guī)格為“20Ω0.5A”，電壓表量程為0~3V，電流表量程為0~0.6A。則（）A．電壓表測量的是電阻R1兩端的電壓B．當變阻器R2的滑片P向左移動時，電壓表的示數(shù)變小C．為了保證電路中各元件安全工作，變阻器R2接入電路的阻值范圍是2~10ΩD．當變阻器R2接入電路中的阻值是8Ω時，通電1min電阻R1產(chǎn)生的熱量是53.3J【答案】C【解析】【分析】(1)根據(jù)電壓表的正確使用判斷所測的電路元件；(2)由電路圖可知，R1與R2串聯(lián)，電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)滑片的移動可知接入電路中電阻的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和R1兩端的電壓變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知電壓表的示數(shù)變化；(3)比較滑動變阻器允許通過的最大電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，此時變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出變阻器接入電路中的最小阻值；當電壓表的示數(shù)最大時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R1兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律得出等式即可求出變阻器接入電路中最大阻值，從而得出答案；(4)當變阻器R2接入電路中的阻值是8Ω時，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)求出1min電阻R1產(chǎn)生的熱量?！驹斀狻緼．由電路圖可知，R1與R2串聯(lián)，電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流，故A錯誤；B．由電路圖可知，滑動變阻器滑片右側(cè)接入電路，當變阻器R2的滑片P像左移動時，接入電路的電阻增加，電壓表的示數(shù)變大，故B錯誤；C．因為滑動變阻器R2的規(guī)格為“20Ω0.5A”，所以接入滑動變阻器的最大電流是0.5A，電路的最小電阻是滑動變阻器接入電路中的最小電阻當電壓表的最大測量值為3V時，滑動變阻器接入的電阻最大，為10Ω，故C正確；D．當變阻器R2接人電路中的阻值是8Ω時，電路的總電阻此時電路中的電流通電1min電阻R1產(chǎn)生的熱量故D錯誤。故選C。12．電動自行車有行駛工作、蓄電池充電兩種狀態(tài)，局部電路圖如圖所示，斷開S后，充電插口可以外接充電器對電池進行充電，電動自行車行駛過程中，其電動機正常工作電壓為48V，此時通過電動機線圈的電流為5A，電動機線圈的電阻是0.5Ω，下列說法正確的是（）A．對蓄電池充電時，蓄電池相當于電路中的電源B．電動自行車的電動機把電能全部轉(zhuǎn)化為機械能C．電動機正常工作1min，電流通過線圈所產(chǎn)生的熱量為14400JD．電動機正常工作1min，消耗的電能為14400J【答案】D【解析】【分析】【詳解】A．對蓄電池充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來，則蓄電池相當于用電器，故A錯誤；B．由于電動機會發(fā)熱，則電動自行車的電動機把電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能，故B錯誤；C．電動機正常工作1min，電流通過線圈所產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt=(5A)2×0.5Ω×60s=750J故C錯誤；D．電動機正常工作1min，消耗的電能為W=UIt=48V×5A×60s=14400J故D正確。故選D。13．電路兩端電壓增為原來的3倍，電路的電阻降為原來的0.5倍，在相同時間內(nèi)，電流產(chǎn)生的熱量是原來的（）A．6倍 B．9倍 C．18倍 D．1.5倍【答案】C【解析】【詳解】若原來電壓為U、原來電阻為R，通電時間為t，電流產(chǎn)生的熱量為，現(xiàn)在的電壓為3U，電阻為0.5R，通電時間為t，電流產(chǎn)生的熱量為Q′：；故C正確。14．如圖所示，是研究電流熱效應(yīng)的部分實驗電路，甲電阻絲的阻值大于乙電阻絲的阻值。比較通電后兩根電阻絲各自兩端的電壓U甲、U乙以及它們在相同時間內(nèi)分別產(chǎn)生的熱量Q甲、Q乙的大小，下面關(guān)系中正確的是（）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】【詳解】從圖中可以看到，這兩個燈泡是串聯(lián)的，流過的電流大小相等，甲電阻絲的阻值大于乙電阻絲的阻值，根據(jù)可知，；根據(jù)可知，時間相同，流過的電流大小相同，甲電阻絲的阻值大于乙電阻絲的阻值，那么。故選A。15．2019年3月，中國青年科學家曹原證實了石墨烯在特定條件下的超導(dǎo)性能，取得了國際超導(dǎo)科研領(lǐng)域的重大突破。利用石墨烯超導(dǎo)的零電阻特性進行遠距離輸電，將實現(xiàn)電能零耗損。其節(jié)能依據(jù)的原理是（）A．牛頓第一定律 B．帕斯卡定律 C．歐姆定律 D．焦耳定律【答案】D【解析】【分析】利用超導(dǎo)進行遠距離輸電，因為超導(dǎo)體的電阻為零，根據(jù)焦耳定律公式可知，沒有熱量產(chǎn)生，即沒有內(nèi)能的損耗?！驹斀狻緼．牛頓第一定律是指一切物體在不受力的情況下，將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，與題無關(guān)，故A不符合題意；B．帕斯卡定律是指加在密閉液體上的壓強，能夠大小不變地由液體向各個方向傳遞，與題無關(guān)，故B錯誤；C．歐姆定律是指一段導(dǎo)體通過的電流跟加在導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比，與題無關(guān)，故C錯誤；D．焦耳定律是指一段導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體通過的電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟導(dǎo)體的通電時間成正比；所以當電阻為零時，導(dǎo)體沒有熱量產(chǎn)生，即電能零損壞，故D正確。故選D。16．從產(chǎn)品說明書得知，一臺“6V3W”的迷你型小風扇，電動機線圈阻值為0.1Ω。當小風扇正常工作時，則下列說法中正確的A．小風扇1min消耗的電能為18JB．小風扇1min將180J電能轉(zhuǎn)化成機械能C．電動機線圈1min產(chǎn)生的熱量為1.5JD．電動機線圈1min產(chǎn)生的熱量為15J【答案】C【解析】【詳解】A．由得，小風扇1min消耗的電能為：；故A項錯誤；BCD．由得，電路中線圈的電流為：；電路中通過線圈的電流為產(chǎn)生的熱量為：；所以小風扇1min內(nèi)電能轉(zhuǎn)化成的機械能小于180J；故BD項錯誤；C項正確。17．一臺電動機正常工作時線圈兩端的電壓為380V，線圈電阻為2，線圈中電流為10A。這臺電動機正常工作1s消耗的電能為W，產(chǎn)生的熱量為Q，則A．W=3800J，Q=200JB．W=3800J，Q=3800JC．W=72200J，Q=200JD．W=72200J，Q=3800J【答案】A【解析】【詳解】電動機正常工作1s消耗的電能：W=UIt=380V×10A×1s=3800J，電動機正常工作1s產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×1s=200J，故選A。1