2025年中考物理压轴题训练——焦耳定律的综合计算

2025年中考物理压轴题训练——焦耳定律的综合计算 一、计算题 1．如图所示，质量为0.4kg初温为25℃的食用油注入大烧杯中，并将电加热器放入食用油中，电加热器正常工作100s，测出食用油的温度为65℃，已知电加热器的额定电压为220V，额定功率为400W。（c油=2.1×103J/(kg·℃)） （1）食用油吸收的热量； （2）电加热器的热效率。 2．如图甲是一种电热紫砂壶，这种壶能自动调节炖汤的“火力”，炖出的汤不仅味道香醇，还可节约能源。图乙是它的简化电路图，接通电源后防干烧开关S1闭合（无水加热超过设定温度时自动断开），当汤的温度达到沸点时，开关S2自动断开，维持小火炖煮。图乙中L为“10V，10mA”的指示灯，R0为限流电阻，R1=165Ω和R2=55Ω均为加热电阻不随温度改变。求： （1）指示灯 L 正常工作时，限流电阻 R0 阻值。 （2）正常工作时，电热紫砂壶在维持“小火”炖煮时，通过加热电阻 R2的电流。 （3）正常工作时，求电热紫砂壶“大火”加热10min加热电阻产生的热量。 3．如图所示，电路中R1的阻值为6Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为1.2A，电流表A2的示数为0.3A，求： (1)R2的阻值； (2)电路的总电阻； (3)通电1min，R1上产生的热量。 4．下表为某品牌饮水机及其铭牌，图为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。、均为电热丝，当热水箱中水温降至时通过自动开关切换到加热挡，当温度达到时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作。求： （1）电热丝的阻值； （2）电热丝的阻值； （3）饮水机处于保温挡工作时间内电热丝产生的热量。 水桶容量 热水箱水量 额定电压 加热功率 保温功率    5．有一电热丝的电阻为40Ω，接入某电源通电1min产生的热量为2400J．求： (1)通过它的电流为多少？ (2)若把该电热丝剪去一半后接入同一电源，通电1min产生的热量是多少？ 6．如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1的阻值为10Ω。当开关S闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.4A。求： （1）通电10s电阻丝R1产生的热量； （2）电源两端的电压； （3）电路的总功率。 7．有的高档小轿车座椅中安装有高低温挡的电加热器，其高温挡工作原理相当于如图所示的电路图，电源电压恒定不变，其中R1=12Ω，R2=6Ω，开关都闭合后，通过R1的电流为2A，求： （1）R1两端的电压？ （2）R2通过的电流？ （3）通电1分钟，整个电路产生的热量是多少？ 8．小明想利用家用汽车12V的点烟器为电源设计一款车载电热杯，其电路如图所示：开关S控制电热杯可处于“加热”或“保温”状态。加热电阻丝、阻值均为2.4Ω。求： (1)电路处于保温状态时，电路的电流； (2)电路在加热状态下，每分钟所产生的热量；这些热量最多可使0.3kg的茶水升高的温度；［］ (3)在调试时小明发现，水杯给水加热的实际升温较慢，于是他想把加热的功率调为原来4倍。在只增加或更换一个元件的条件下，请你通过计算，设计出一种可行的办法，使加热的功率调为原来4倍。 9．如图所示的电路中，电源电压恒定，R1=10Ω，R2=20Ω，闭合开关S，电流表的示数为0.5A。求： （1）电源电压； （2）通电1min电流通过R2产生的热量。 10．如图所示的电路中，电源电压为3V保持不变，电阻R1的阻值为10Ω，闭合开关S，电流表A2的示数为0.2A，求： （1）电路总电流； （2）通电1min，电阻R2产生的热量。 11．如图甲所示为一款具有加热和保温功能的榨汁机，其内部电路简化示意图如图乙所示，R1和R2为加热电阻，该榨汁机的部分参数如表所示。求： 榨汁机部分参数表 额定电压 220V 加热功率 440W 榨汁功率 66W 保温功率 88W （1）R2阻值为多少？ （2）榨汁时电动机正常工作电阻为1Ω，电动机工作10min因发热消耗的电能是多少？ （3）榨汁机的热效率是50%，杯子中盛有果汁500g，使其温度升高20℃，榨汁机需要加热200秒，求榨汁机实际加热功率是多大？【c果汁＝4×103J/（kg•℃）】 12．某种荧光台灯铭牌上标有“”的字样。当台灯正常发光时，求： （1）台灯的实际功率； （2）内台灯消耗的电能； （3）若一个电热水壶正常工作时加热电阻为，电流为，消耗完（2）中台灯消耗的电能需要多长时间？ 13．某兴趣小组设计了如图甲所示的电路，已知灯泡L上标着“6V  0.6 A”的字样，R1为定值电阻5 Ω，R2为可变电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙，S为选择开关。求： (1)当S接触a点时，小灯泡正常发光，求小灯泡此时的阻值； (2)电源电压； (3)S接触b点，R2的阻值为5 Ω时，R2每秒钟放出的热量； (4) S接触b点，随着温度的变化，R2有两次消耗的电功率为3.6 W，两次R2对应的温度。 14．电热饮水机通过机内温控开关S进行自动控制，实现加热和保温两种功能。电路原理如图乙所示。电源电压恒为220V，当开关S接a时，电路中电流为5A；当开关S接b时，电路消耗的功率为44W，求： （1）该饮水机加热功率？ （2）该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量为多少？ （3）电阻R2阻值为多大？    15．如图所示的电路，电源电压为12V，电源两端电压不变，定值电阻R2的阻值为20Ω。滑动变阻器的最大阻值为20Ω。求： （1）S2断开，S1、S3闭合，当滑片调到最右端时，电流表的示数； （2）S1、S3断开，S2闭合，滑动变阻器滑片移动到中点时，电压表的示数； （3）将接入电路的电压表调到0～3V的量程，当S2闭合，S1、S3断开时，在电路安全的情况下，整个电路1min产生的最少热量。 16．在如图所示的电路中，电源电压可以调节。调节电源电压为4V，闭合开关S，电流表A、A1的示数分别为1.2A和0.8A．求： （1）此时通过电阻R2的电流； （2）电阻R1的阻值； （3）1min内电流通过电阻R1产生的热量。 17．下表为一台四挡位电热水器的铭牌（从Ⅰ挡到Ⅳ挡，额定功率逐渐增大，且有一项内容模糊不清），电热水器内部简化电路如图所示，R1、R2和R3均为电热丝，R1<R3，S为旋转型开关，通过旋转开关S，可实现四个挡位之间的转换。求： XX牌电热水器 额定电压 220V 额定功率 Ⅳ挡 Ⅲ挡 1100W Ⅱ挡 440W Ⅰ挡 110W 电源频率 50Hz （1）Ⅲ挡正常工作10分钟产生的热量； （2）Ⅳ挡正常工作时的额定电流； （3）R2的阻值。 18．在计算电动机工作所消耗的电功率时，小杰和小施产生了分歧，小杰利用公式P = UI计算电动机所消耗的电功率，小施利用P= I2 R来计算电动机所消耗的电功率.(已知:电动机线圈电阻为2Ω，电动机工作时两端的电压为220 V，通过电动机的电流为4 A) (1)请你判断这两位同学计算电动机所消耗的电功率的方法是否正确，并说明理由. (2)求这台电动机工作5 min，电动机线圈产生的热量. (3)求这台电动机工作5 min所做的机械功. 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．（1）3.36×104J；（2）84% 【详解】解：（1）食用油吸收的热量 Q吸=c油m(t-t0)=2.1×103J/(kg·℃)×0.4kg×(65℃-25℃)=3.36×104J （2）电加热器放出的热量 Q放=W=Pt=400W×100s=4×104J 电加热器的热效率 答：（1）食用油吸收的热量为3.36×104J； （2）电加热器的热效率为84%。 2．（1）；（2）1A；（3） 【详解】解：（1）指示灯和R0串联，指示灯工正常工作时，通过灯泡所在支路的电流 根据串联电路的电压特点可知，限流电阻R0两端的电压 根据欧姆定律可得限流电阻R0阻值 （2）接通电源后防干烧开关S1闭合 (无水加热超过设定温度时自动断开)，当汤的温度达到沸点时，开关S2自动断开，此时R1、R2串联，维持小火炖煮；通过加热电阻R2的电流 （3）开关S1、S2都闭合时，R1被短路，只有加热电阻R2工作，此时电热紫砂壶“大火”处于加热状态，则电热紫砂壶“大火”加热10min加热电阻产生的热量 答：（1）指示灯工正常工作时，限流电阻R0阻值为21000Ω； （2）正常工作时，电热紫砂壶在维持“小火”炖煮时，通过加热电阻R2的电流为1A； （3）正常工作时，求电热紫砂壶“大火”加热10min加热电阻产生的热量为。 3．(1)18Ω；(2)4.5Ω；(3)291.6J 【详解】(1)闭合开关S后，两个电阻并联，电流表A2测量R2所在支路电流，电流表A1测量干路电流，则R1所在支路电流为 I1=I-I2=1.2A-0.3A=0.9A 则电源电压为 U=I1R1=0.9A×6Ω=5.4V 则R2的阻值为 (2)由欧姆定律可知，电路的总电阻为 (3)由焦耳定律可知，通电1min时R1上产生的热量为 答：(1)R2的阻值为18Ω； (2)电路的总电阻为4.5Ω； (3)通电1min，R1上产生的热量为291.6J。 4．（1）; （2）; （3）2000J 【详解】解：（1）由图乙可知，当开关闭合，开关接b时，电路中只有，由可知，饮水机处于加热状态，则的阻值为 （2）当开关闭合，开关接a时，和串联，总电阻最大，由可知，饮水机处于保温状态，则此时电路的总电阻为 则电热丝的阻值为 （3）当饮水机处于保温挡工作时，由欧姆定律可得，电路中电流为 根据串联电路的电流特点和可得，饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝产生的热量为 答：（1）电热丝的阻值为； （2）电热丝的阻值； （3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝产生的热量为2000J。 5．(1)1A (2)4800J 【详解】(1)由Q＝I2Rt，得A (2)电热丝剪去一半时，， U＝IR＝1A×40Ω＝40V 6．（1）16J；（2）6V；（3）2.4W 【详解】解：（1）由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中电流，电压表测R2两端电压，由可得通电10s电阻丝R1产生的热量 （2）串联电路的总电压等于各部分电路两端的电压之和，则电源电压为 （3）电路的总功率 答：（1）通电10s电阻丝R1产生的热量为16J； （2）电源两端的电压为6V； （3）电路的总功率为2.4W。 7．（1）24V；（2）4A；（3）8640J 【详解】解：由电路图可知，开关都闭合后，两电阻并联。 （1）由可得，R1两端的电压 U1=I1R1=2A×12Ω=24V （2）因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，R2通过的电流 （3）因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流 I=I1+I2=2A+4A=6A 通电1min整个电路产生的热量 Q=W=UIt=U1It=24V×6A×60s=8640J 答：（1）R1两端的电压为24V； （2）R2通过的电流为4A； （3）通电1分钟，整个电路产生的热量是8640J。 8．(1)2.5A (2)3600J，3℃ (3)见解析 【详解】（1）当S接1时，电路处于保温状态时，串联，电路总电阻为 电路的电流 （2）电路在加热状态下，每分钟所产生的热量 这些热量最多可使0.3kg的茶水升高的温度 （3）方法一： 原加热的功率，加热的功率调为原来4倍，在电压不变的条件下，可将电阻变为原来的，即将换成阻值为0.6Ω的加热电阻丝。 方法二： 原加热的功率，加热的功率调为原来4倍，即，则加热的功率增加了 电压一定时 即可以将一个0.8Ω加热电阻与并联。 方法三： 原加热的功率，调为原来4倍，即，在电阻不变的条件下，可得 所以可以将电源电压改成24V。 9．（1）5V；（2）75J 【详解】解：（1）因为电阻R1和R2并联，根据并联电路的特点和欧姆定律可得，电源电压 U=U2=U1=I1R1=0.5A×10Ω=5V （2）通过电阻R2的电流 电流通过电阻R2产生的热量 Q=I2Rt=(0.25A)2×20Ω×60s=75J 答：（1）电源电压5V； （2）通电1min电流通过R2产生的热量75J。 10．（1）0.5A；（2）36J 【详解】解：（1）分析电路可知，两电阻并联，根据并联电路电压规律可知，两个电阻两端电压均为3V，根据欧姆定律 根据并联电路电流的特点，干路电流等于各支路电流之和 I=I1+I2=0.3A+0.2A=0.5A （2）通电时间 t=1min=60s 因为为纯电阻电路，产生的电热等于电功 Q=W=UIt=3V×0.2A×60s=36J 答：（1）电路总电流为5A； （2）通电1min，电阻R2产生的热量为36J。 11．（1）440Ω；（2）54J；（3）400W 【详解】解：（1）开关S2、S3闭合时电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，总功率较大，榨汁机处于加热状态，R1的阻值为 由电路图可知，开关S2闭合、S3断开时R1与R2串联，总电阻较大，电源电压不变，总功率较小，榨汁机处于保温状态，电路的总电阻为 根据电阻串联的特点可知 R2=R总-R1=550Ω-110Ω=440Ω （2）榨汁机仅榨汁时正常工作的电流为 电动机工作10min因发热消耗的电能为 Q=I2R电动机t=（0.3A）2×1Ω×10×60s=54J （3）杯子中盛有果汁的质量 m=500g=0.5kg 杯子中果汁吸收的热量 榨汁机的热效率是50%，则消耗的电能为 榨汁机实际加热功率 答：（1）R2阻值为440Ω； （2）榨汁时电动机正常工作电阻为1Ω，电动机工作10min因发热消耗的电能是54J； （3）榨汁机实际加热功率是400W。 12．（1）11W；（2）6600J；（3）6.6s 【详解】解：（1）荧光台灯正常发光时的功率P=11W，通过的电流I=0.05A，台灯的实际功率 （2）内台灯消耗的电能 （3）电热水壶产生的热量 由得需要的时间 答：（1）台灯的实际功率是11W； （2）内台灯消耗的电能是6600J； （3）若一个电热水壶正常工作时加热电阻为，电流为，消耗完（2）中台灯消耗的电能需要时间是6.6s。 13．(1) ；(2)9 V；(3)4.05 J；(4) 28℃和50℃ 【详解】(1)当S接触a点时，灯泡和电阻R1串联，小灯泡正常发光，小灯泡此时的阻值 RL==10Ω (2)电源电压 U=IL(RL+R1)=0.6A×(10Ω+5Ω)=9V (3)S接触b点，R2和R1串联，通过电路的电流 I==0.9A R2每秒钟放出的热量 Q=I2R2t=(0.9A)2×5Ω×1s=4.05J (4)S接触b点，随着温度的变化，R2消耗的电功率为 P2==3.6 W 或 由图乙可知，当时，对应的温度是28℃，当时，对应的温度是50℃。 答：(1)当S接触a点时，小灯泡正常发光，小灯泡此时的阻值是10Ω； (2)电源电压是9V； (3)S接触b点，R2的阻值为5 Ω时，R2每秒钟放出的热量是4.05J (4) S接触b点，随着温度的变化，R2有两次消耗的电功率为3.6 W，两次R2对应的温度分别是28℃和50℃。 14．（1）1100W；（2）1.1×105J；（3）1056Ω 【详解】解：（1）当开关S接a时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，由可知总功率最大，电热饮水机处于加热状态，加热时整个电路消耗的电功率 P加热=UI1=220V×5A=1100W （2）该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量 Q=W=P加热t=1100W×100s=1.1×105J （3）R1的阻值 当开关S接b时，R1、R2串联，R1、R2的串联总电阻 根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值 R2=R-R1=1100Ω-44Ω=1056Ω 答：（1）该饮水机加热功率为1100W； （2）该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量为1.1×105J； （3）电阻R2阻值为1056Ω。 15．（1）1.2A；（2）4V；（3）324J。 【详解】解：（1）S2断开，S1、S3闭合，当滑片调到最右端时，滑动变阻器的最大电阻与R2并联，电流表测量干路电流，通过R1的电流为 通过变阻器的电流为 由并联电路电流的规律，所以电流表示数 I=I1+I2=0.6A+0.6A=1.2A （2）S1、S3断开，S2闭合，滑动变阻器与R2串联，电压表测量R1两端的电压，滑动变阻器滑片移动到中点时，则滑动变阻器连入电路的电阻为 R1′=0.5×R1=0.5×20Ω=10Ω 根据串联电阻的规律，电路的总电阻 R=R1′+R2=10Ω+20Ω=30Ω 电路中电流 根据欧姆定律可得电压表示数 U1′=I′R1′=0.4A×10Ω=4V （3）将接入电路的电压表调到0～3V的量程，当S2闭合，S1、S3断开时，滑动变阻器与R2串联，则电压表示数为3V时滑动变阻器连入电路的电阻最大，此时电路中的电流最小，根据P=UI可知，电路的电功率最小。根据串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和可知，R2的最小电压为 U2最小=U﹣U1最大=12V﹣3V=9V 则电路的最小电流为 整个电路1min产生的最少热量为 Q最小=W最小=UI最小t=12V×0.45A×60s=324J 答：（1）S2断开，S1、S3闭合，当滑片调到最右端时，电流表的示数为1.2A； （2）S1、S3断开，S2闭合，滑动变阻器滑片移动到中点时，电压表的示数为4V； （3）将接入电路的电压表调到0～3V的量程，当S2闭合，S1、S3断开时，在电路安全的情况下，整个电路1min产生的最少热量为324J。 16．（1）0.4A；（2）5Ω；（3）192J 【详解】解：（1）由电路图可知，R1与R2并联，电流表A测干路电流，电流表A1测R1支路的电流。因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，此时通过电阻R2的电流 I2=I-I1=1.2A-0.8A=0.4A （2）因并联电路中各支路两端的电压相等，电阻R1的阻值 （3）1min内电流通过电阻R1产生的热量 Q1=I12R1t=(0.8A)2×5Ω×60s=192J 答：（1）此时通过电阻R2的电流是0.4A； （2）电阻R1的阻值是5Ω； （3）1min内电流通过电阻R1产生的热量是192J。 17．（1）6.6×105J；（2）7A；（3）330Ω 【详解】 解：（1）由可知，Ⅲ挡正常工作10分钟产生的热量 Q=W=PⅢt＝1100W×10×60s＝6.6×105J （2）当旋转型开关S置于触点0、1时，只有R1工作，当旋转型开关S置于触点1、2时，R1、R3并联，当旋转型开关S置于触点2、3时，只有R3工作，当旋转型开关S置于触点3、4时，R2、R3串联；根据串并联电路的电阻特点可知，串联的总电阻大于任一分电阻，并联的总电阻小于任一分电阻；所以，当旋转型开关S置于触点3、4时，R2、R3串联，电路中的总电阻最大，电源电压一定，根据可知，此时的电功率最小，电热水器处于Ⅰ挡；当旋转型开关S置于触点1、2时，R1、R3并联，电路中的总电阻最小，电源电压一定，根据可知，此时的电功率最大，电热水器处于IV挡。由于R1<R3，所以当旋转型开关S置于触点0、1时，只有R1工作，电热水器处于Ⅲ挡；当旋转型开关S置于触点2、3时，只有R3工作，电热水器处于Ⅱ挡。根据并联电路可支路可独立工作、互不影响，电热水器IV挡时的电功率 PIV＝PⅡ+PⅢ＝440W+1100W＝1540W 由P＝UI可知，IV挡正常工作时的额定电流 （3）由可知，R2、R3串联的总电阻 R3的阻值 根据串联电路的电阻规律可知，R2的阻值 R2=R﹣R3=440Ω﹣110Ω=330Ω 答：（1）Ⅲ挡正常工作10分钟产生的热量为6.6×105J； （2）IV挡正常工作时的额定电流为7A； （3）R2的阻值为330Ω。 18．(1)小杰正确，小施不正确.因为只是线圈的发热功率，而电动机正常工作时将大部分电能转化为机械能，小部分电能转化为内能，所以利用来计算电动机所消耗的电功率是错误的.(2)9600J； (3)见解析所示 【详解】(1)小杰正确,小施不正确,因为只是线圈的发热功率，而电动机正常工作时消耗的电能没有全部转化为机械能,有一部分转化成了内能,所以利用来计算电动机所消耗的电功率是错误的． (2)这台电动机在时间t=5min=300s，电动机线圈产生的热量: Q=I2Rt =4A×4A×2Ω×300s=9600J (3)这台电动机在时间t=5min=300s内所做的机械功： W=W电-Q=UIt-Q=220V×4A×300s-9600J=2.544×105J 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$