2025年中考物理二轮复习专题-焦耳定律实验题、计算题

2025年中考物理二轮复习专题—— 焦耳定律实验题、计算题 一、实验题 1．如图所示是小华“探究电流产生的热量与什么因素有关”的实验装置，在甲、乙两个相同的密封容器内都有一段阻值为5Ω的电阻丝，在乙容器的外部，将一个5Ω的电阻丝和这个容器内的电阻并联。实验前，两个“U”形管内液面相平。 （1）利用此装置可以探究电流通过导体所产生的热量跟 是否有关，在实验中应控制通电时间相同、 相同。 （2）闭合开关S，一段时间后，观察到A和B两个U形管中的液面高度变化不同，能得出的实验结论是： 。 2．如图甲所示，在研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，同学们猜想电热可能与电流大小、电阻大小以及通电时间长短有关。 （1）左侧密闭容器内电阻丝阻值为5Ω，右侧密闭容器外部，将一个阻值为5Ω的电阻与这个容器内的电阻丝并联，目的是使通过左右两密闭容器内电阻丝的 不同，右侧容器内电阻丝的阻值应为 Ω，才能符合实验研究的要求； （2）某实验小组发现通电一段时间后，其中左侧U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 ； （3）如图乙利用该装置研究“比较食用油和煤油的吸热能力”的实验，烧瓶A、B中食用油和煤油的 相同，烧瓶A、B中金属丝的电阻 （选填：“相同”或“不同”），通电一段时间后，通过 来比较食用油和煤油的吸热能力。（选填：“加热时间”或“温度计升高的示数”）    3．小亮利用如图所示的装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关”，他将两阻值为 5Ω 和 10Ω 电热丝分别放在图所示的甲、乙两个完全相同的烧瓶中，在烧瓶中加入质量、初温均相同的煤油，再分别插入相同的温度计，并把两电阻丝串联接入电路。闭合开关通电一定时间，可以通过温度计的示数变化情况，了解电热丝产生热量的多少。请按要求完成下列问题： (1)这个实验方案是用来探究 和通电时间相同时，电流通过电热丝产生的热量与 大小的关系。 (2)实验过程中 （选填：“甲”或“乙”）烧瓶内煤油的温度升高得更多。 (3)这个探究实验中用到的物理研究方法有 A．放大法    B．等效替代法    C．转换法    D．控制变量法 4．小刚用如图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电流大小的关系”，R1和R2电阻丝分别放在两个密闭容器中，两侧导线接在电源两端。 (1)R2和R3是 联的，通过R1的电流I1 （选填“大于”、“小于”或“等于”）通过R2的电流I2。 (2)小刚闭合开关后，他观察到U形管中的两侧液面都在上升，且始终一样高，你认为出现这种情况的原因可能是电路中 。 (3)小刚检修完故障，继续实验。他测得通过R1的电流为0.4A，则通电5min，R2产生的热量为 J。 5．小军同学想用“伏安法”来测量定值电阻Rx的阻值，于是他在学校实验室借了一些器材，连接了如图甲所示的电路    （1）闭合开关前，应将图甲中的滑动变阻器滑片置于 端（选填“a”或“b”）； （2）闭合开关，当电压表示数为2.6V时，电流表示数如图乙所示，Rx的阻值为 Ω，接下来他移动滑片，又测出两次对应的电压和电流值； （3）按照上面的操作步骤，小军又测量了一个额定电压为3V的小灯泡的电阻，并描绘了其电流随电压变化的I﹣U图像，原因可能是小灯泡的电阻与 有关。 6．采用如图的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”，接通电源，瓶内的空气被加热后膨胀，使形管中的液面发生变化。 （1）实验中通过 观察比较出瓶内电阻丝的发热多少； （2）如图所示的是探究电流产生的热量跟 的关系，通电一段时间 （选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多； （3）让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少，此时该装置是探究电流产生的热量跟 的关系。 7．如图所示为“探究焦耳定律”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气且经检查气密性良好。两个密闭容器中都有一段电阻丝，图甲表示第一次实验，右边容器中电阻丝的电阻比较大；图乙表示第二次实验，右边容器外并联了一段相同的电阻丝R3。 （1）实验中通过观察两个U形管中液面的 变化来反映密闭容器中空气 的变化，从而判断电阻丝产生 的多少； （2）如图甲所示，正确连接电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧U形管液面变化大于左侧U形管液面变化，表明在 和通电时间相同的情况下， 越大，产生的热量越多； （3）如图乙所示，实验中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的 不同，闭合开关，通电一段时间后会观察到 侧U形管液面变化较大。 8．小明和小华同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，设计了如图所示的实验电路。两个烧瓶A、B中盛有质量、初温相等的煤油，RA与RB是阻值不同的电热丝。 (1)RA与RB采用串联的连接方式，其目的是为了控制通电时间、 相等。 (2)小明同学为比较RA与RB阻值的大小，用电压表分别测出RA与RB两端电压大小，发现UA<UB，则RA RB（选填“>”、“<”或“=”）。 (3)在相同时间内，可通过观察 来比较电流通过电热丝产生的热量多少；为了升温较快，实验液体选用煤油而不选用水，主要是水的比热容比煤油 。 (4)小华想改装实验装置用来“测量煤油的比热容大小”，则他们应将烧瓶A中煤油换成与其 （选填“质量”或“体积”）相等的水，并将电热丝RA换成 的电热丝。测量时，水和煤油的初温均为t0，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t水、t煤油，请写出煤油比热容的表达式：c煤油= 。（已知水的比热容为c水） 二、计算题 9．如图所示是某电蒸锅的内部简化电路图，、。电蒸锅有保温和加热两个挡位。求： （1）保温挡的功率； （2）使用加热挡电蒸锅产生的热量。 10．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。如图是某品牌养生壶简化电路图。（水的密度，水的比热容，g取10N/kg）求： 项目 参数 电源电压（V） 220 低温档功率（W） 275 中温档功率（W） 550 高温档功率（W） 1100 容积（L） 1 (1)R1的阻值； (2)在标准大气压下，使用高温档将初温为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； (3)一天，小明断开家中其他用电器，只接通养生壶且处于高温档状态，发现家中标有“220V 10（20A）；3000r/(kW ·h)”的电能表3min内转了150圈，求此时养生壶的实际功率是多少？ 11．某电热水壶的铭牌如图所示，小明为了测量该电热水壶的实际功率和加热效率，进行了如下实验：关掉家里所有用电器，将该电热水壶装满水，接通电热水壶，测得壶中水温度从25℃上升到35℃所用的时间为50s，同时观察到家中“220V 10A（40A）3200imp/(kW⋅h)”的电子式电能表的指示灯闪烁了80imp。请结合本次实验记录的数据，回答以下问题： 产品型号 荣事达RSD-862 最大容积 1.8L 额定功率 2000W 额定频率 50Hz 额定电压 50Hz (1)除电子式电能表外，小明还需下列哪些器材完成上述两个测量 ；（选填器材前面的序号）①刻度尺 ②温度计 ③电压表 ④弹簧测力计⑤秒表 (2)电热水壶的实际功率是 W； (3)电热水壶的加热效率是 。 12．在如图所示的电路中，R1=15Ω，R2=10Ω，闭合开关后电流表的示数为0.3A，求： (1)电阻R2两端的电压 (2)通过电阻R1的电流 (3)通电5min电流通过电阻R1产生的热量 13．小亮家新买了一辆汽车，具有后视镜加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该功能有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，根据气温、雨水和雨刮器使用情况自动切换，“高温”挡功率为36W，“低温”挡功率为24W。电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关。R1和R2为电热丝。通过计算回答： （1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，工作10分钟R1产生的热量是多少焦？ （2）电热丝R1和R2的阻值是多少？ （3）当处于“低温”挡加热时，电热丝R2的电功率是多少？    14．如图甲所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热膜．使用时，镜面受热，水蒸气无法凝结其上，便于成像，下表是该防雾镜的相关数据： 面积大小 110dm2 镜子质量 1.1kg 额定电压 220V 额定功率 1W/dm2 （1）求防雾镜正常工作时的电流； （2）经测试，在﹣10℃环境下．正常工作400s使平面镜的平均温度升高了40℃，求电热膜给平面镜的加热效率；[玻璃的比热容为0.75×103J/（kg·℃）] （3）如图乙所示，小明给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器，能使电热极的功率在原功率的25%～100%之间变化，以满足不同季节使用的需要，请求出R的最大阻值。 15．如图所示，一款电暖桌的铭牌上标有“220V  80Ω”的字样，其宣传语“每小时耗电0.1元”。将该电暖桌接入220V电路中，求： （1）通过该电暖桌的电流是多少？通电1h，电暖桌产生的热量是多少？ （2）若每度电的电费是0.6元，分析说明宣传语是否真实。    16．如图所示，电源电压恒定不变，灯泡上标有“6V 3W”的字样。当S1闭合，S2、S3断开时，小灯泡正常发光（假设灯丝电阻不随温度的变化而变化）。求： (1)电源电压； (2)当S2闭合，S1、S3断开时，通过小灯泡的实际电流为0.2A，求：小灯泡两端的实际电压；电阻R的阻值； (3)当S1、S3闭合，S2断开，通电1min，电阻R所产生的热量。 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． 电流 电阻 电流通过导体产生的热量与导体通过的电流有关 【详解】（1）[1] [2]装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故乙实验可以研究电流产生的热量跟电流是否有关，在实验中应控制通电时间相同、电阻相同。 （2）[3] 闭合开关S，一段时间后， 观察到A和B两个形管中的液面高度变化不同，且左侧形管液面的高度差大，由转换法，左侧电阻产生热量多，能得出的实验结论是：电流通过导体产生的热量与导体通过的电流有关，在电阻和通电时间相同时，电流越大，电阻产生的热量越多。 2． 电流 5 装置的气密性不好 质量和初温 相同 温度计升高的示数 【详解】（1）[1] [2] 研究电阻产生的热量与电流的关系，要控制电阻和通电时间相同，只改变电流大小；左侧密闭容器内电阻丝阻值为5Ω，右侧密闭容器外部，将一个阻值为5Ω的电阻与这个容器内的电阻丝并联，根据串联和并联电路电流的规律，目的是使通过左右两密闭容器内电阻丝的电流不同，右侧容器内电阻丝的阻值应为5Ω，才能符合实验研究的要求。 （2）[3] 某实验小组发现通电一段时间后，其中左侧U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是装置漏气。 （3）[4] 根据比较吸热能力的方法，要控制不同物质的质量相同，如图乙利用该装置研究“比较食用油和煤油的吸热能力”的实验，烧瓶A、B食用油和煤油的质量及初温相同。 [5] [6] 使相同质量的不同物质吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强；由，为控制相同时间吸热相同，故烧瓶A、B中金属丝的电阻相同，通电一段时间后，通过温度计升高的示数来比较食用油和煤油的吸热能力。 3． 电流 电阻 乙 C 【详解】(1)[1][2]根据题意，两个电阻串联，通过两电阻的电流、通电时间都相同，只有电阻的阻值不同，所以是研究电流和通电时间相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系。 (2)[3]根据焦耳定律Q=I2Rt，其它条件相同，电阻越大，产生的热量越多，乙烧瓶中的电阻较大，所以产生的热量越多，又因为烧瓶中煤油的质量和初温均相同，故甲烧瓶中煤油的温度升高得更快。 (3)[4]实验中可以通过观察温度计示数变化情况，了解电热丝产生热量的多少，即运用了转换法。故ABD错误，不符合题意；C正确，符合题意。 故选C。 4． 并联 大于 R3断路 60 【详解】(1)[1][2] R2和R3首首尾尾相连，故是并联；R2和R3并联后再与R1串联，故通过R1的电流I1大于通过R2的电流I2。 (2)[3]他观察到U形管中的两侧液面都在上升，且始终一样高，则说明通过R1和 R2的电流相同，故只能是R3断路。 (3)[4]他测得通过R1的电流为0.4A，则通过R2的电流为0.2A，R2产生的热量为 故R2产生的热量为。 5． b 10 温度 【详解】（1）[1]电路闭合开关前，应该将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处，滑片应该滑至b端。 （2）[2]由电路图可得，电压表测Rx两端电压，电流表测电路电流，分度值为0.02A，示数为0.26A，由题意及欧姆定律可得，Rx的阻值为 （3）[3]小灯泡在工作时，由于电流的热效应，灯丝温度升高，电阻升高，所以灯泡的I﹣U图像不是一条直线而是一条曲线。 6． 形管液面高度差 电流 左瓶 电阻 【详解】（1）[1]瓶内电阻丝通电产生的热量加热瓶内气体，气体受热膨胀，使U形管液面出现高度差，故实验中通过形管液面高度差观察比较出瓶内电阻丝的发热多少。 （2）[2][3]如图所示，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，故该装置用来探究电流热效应与电阻大小的关系；通电一段时间，根据转换法，左边U形管液面高度差比右边大，所以左瓶内的电阻丝产生的热量多。 （3）[4]让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，根据并联电阻的规律，这两根电阻丝并联的（等效）电阻小于5欧姆，与左侧容器中电阻值不相等，而电流和通电时间相同，故此时该装置是探究电流产生的热量跟电阻的关系。 7． 高度差 温度 热量 电流 电阻 电流 左 【详解】（1）[1][2][3]电流产生热量的多少不易直接观察，容器内空气吸热后温度上升，会引起体积变化，使U形管中液面出现高度差的变化，所以实验中通过观察两个U形管中液面的高度差的变化来反映密闭容器中空气温度或体积的变化，从而判断电阻丝产生热量的多少，这里是转换法。 （2）[4][5]如图甲所示，两电阻是串联的，通电时间和电流相同，电阻不同，右边的电阻大，右侧U形管液面变化大于左侧U形管液面变化，表明右侧容器内产生的热量多，故电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。 （3）[6]如图乙所示，实验中R3与R2并联，则R1处在干路上，根据并联电路电流的规律，通过R1的电流大于R2的电流，故这样做的目的是让两边容器内通过电阻的电流不同。 [7]根据焦耳定律，在通电时间与电阻相同时，电流通过导体产生的热量与电流的2次方成正比，由于通过R1的电流大于R2的电流，故通电一段时间后会观察到左侧U形管液面变化较大。 8． 通过RA与RB的电流 < 温度计上升的示数快慢（或温度计变化的示数多少） 大 质量 与RB阻值相等 c水（t水-t0）/（t煤油-t0） 【详解】（1）两电阻丝串联连接的目的是：控制通过两根电阻丝的电流和通电时间相等； （2）用电压表分别测出RA与RB两端电压的大小，发现UA＜UB，因为串联电路中分得的电压与电阻成正比，所以RA＜RB； （3）实验中通过观察两支温度计示数变化来比较电流产生的热量的多少； 根据Q=cm△t可知，在液体的质量和吸收的热量相同的情况下，液体的比热容越小，温度升高的越快，所以选用比热容较小的煤油来做实验； （4）要测量煤油的比热容大小，应让水和煤油的质量相等、吸收的热量（加热时间）相等，由温度的变化大小来测出煤油的比热容大小，故他们应将烧瓶A中煤油换成等质量的水； 把电热丝RA换成与RB阻值相同的电阻丝，电阻丝的阻值相等，在相同时间内放出的热量相同，所以水和煤油吸收的热量相同； 因为Q水=Q煤油，所以c水m（t水-t0）=c煤油m（t煤油-t0）， 则煤油的比热容： 9．（1）100W；（2） 【详解】解：（1）由图可知，当开关闭合，断开时，只有工作，当开关、都闭合时，、并联；根据并联电路的电阻特点可知，当开关、都闭合时，、并联，电路中的总电阻最小，由可知。电路中的总功率最大，电蒸锅处于加热挡；当开关闭合，断开时，只有工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电蒸锅处于保温挡；则保温挡的电功率 （2）的电功率 则加热挡的功率 由可知，使用加热挡电蒸锅产生的热量 答：（1）保温挡的功率为100W； （2）使用加热挡电蒸锅产生的热量为。 10．(1)88Ω；(2)3.696×105J，420s；(3)1000W 【分析】(1)应用串联电路特点与电功率公式求出电阻阻值。 (2)由热量公式求出水吸收的热量，由效率公式求出壶消耗的电能，然后求出烧开一壶水需要的时间。 (3)3000r/(kW·h)表示电饭锅每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000r，据此求电能表转盘转150r消耗的电能，再利用求电饭锅此时的实际加热功率。 【详解】(1)由图知，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，总功率最小，此时为低温档；当S2接A、S1闭合时，R2被短路，只有电阻R1接入电路，养生壶处于中温档；由可得，正常工作时通过R1的电流为 由可得，R1的阻值 (2)由可得，水的质量 水吸收的热量 由和可得，烧开一壶水需要的时间为 (3)3000r/(kW⋅h)表示电饭锅每消耗1kW⋅h的电能，电能表的转盘转3000r，则电能表转盘转150r消耗的电能 电饭锅此时的实际加热功率 答：(1)电阻R1的阻值是88Ω；(2)水吸收的热量为3.696×105J，烧开一壶水需要的时间为420s；(3)此时养生壶的实际功率是1000W。 11． ②⑤ 1800W 84% 【详解】解：(1)除电子式电能表外，还需要用温度计测量水的温度，用秒表测量所用的时间，因此还需要温度计和秒表，即选项中的②⑤。 (2)电热水壶消耗的电能 加热的时间 电热水壶的实际功率是 (3)水的质量为 水吸收的热量为 消耗的电能为 电热水壶的加热效率是 答：(1)除电子式电能表外，小明还需下列哪些器材完成上述两个测量②⑤； (2)电热水壶的实际功率是1800W； (3)电热水壶的加热效率是84%。 12．(1)3V；(2)0.2A；(3)180J 【详解】解：(1)由电路图可知，R1与R2并联，电流表测R2支路的电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由可得，电源的电压 U=I2R2=0.3A×10Ω=3V (2)通过R1的电流 (3)通电5min电流通过电阻R1产生的热量 答：(1)电阻R2两端的电压为3V； (2)通过电阻R1的电流是0.2A； (3)通电5min电流通过电阻R1产生的热量是180J。 13．（1）21600J；（2）16Ω，8Ω；（3）8W 【详解】解：（1）由图乙可知，当座椅垫处于“高温”挡加热时，只有工作，则座椅垫工作10分钟产生的热量 （2）由可知，的阻值 由图乙可知，当座椅垫处于“低温”挡加热时，、串联，由可知，、的串联总电阻 根据串联电路的电阻特点可知，的阻值 （3）由可知，低温挡加热时电路中的电流 当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝的电功率 答：（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，座椅垫工作10分钟产生的热量是21600J； （2）电热丝的阻值为，的阻值均为； （3）当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝的电功率是8W。 14．（1）0.5A；（2）75%；（3）440Ω 【详解】解：（1）防雾镜正常工作的功率为 P=1W/dm2×110dm2=110W 正常工作时的电流 （2）正常工作400s，平面镜吸收的热量 Q吸=cm△t升=0.75×103J/（kg·℃）×1.1kg×40℃=3.3×104J 正常工作400s，电热膜产生的热量 Q=W=Pt=110W×400s=4.4×104J 加热效率为 （3）电热膜的电阻为 当R的阻值最大时，通过电热膜的电流最小，此时电热膜的功率最小，为 Pmin=110W×25%=27.5W 此时通过它的电流为 电路中的总电阻为 变阻器的最大阻值为 R=R总－R0=880Ω－440Ω=440Ω 答：（1）防雾镜正常工作时的电流为0.5A； （2）电热膜给平面镜的加热效率为75%； （3）R的最大阻值为440Ω。 15．（1），；（2）不真实 【详解】解：（1）通过该电暖桌的电流为 通电1h电暖桌产生的热量 （2）不计能量损失，电暖桌消耗的电能 W=2.178×106J=0.605kW·h 每小时所需的电费 0.605kW·h×0.6元/(kW·h)=0.363元>0.1元 所以宣传语不是真实的。 答：（1）通过该电暖桌的电流是2.75A，通电1h，电暖桌产生的热量是2.178×106J； （2）宣传语不是真实的。 16．(1)6V；(2)2.4V    18Ω ；(3)120J 【详解】(1)当S1闭合，S2、S3断开时，电路为只有灯泡L的简单电路，灯泡L两端电压等于电源电压，此时小灯泡正常发光，所以电源电压 (2)灯丝电阻不随温度的影响，由可得灯泡L的电阻 当S2闭合，S1、S3断开时，灯泡L与定值电阻R串联，此时通过小灯泡的实际电流为0.2A，根据可得小灯泡两端的实际电压 根据串联分压的特点可得此时定值电阻两端分得的电压为 串联电路电流处处相等，由可得电阻R的阻值 (3)当S1、S3闭合，S2断开，灯泡L与定值电阻R并联，并联电路中各支路两端电压相等，此时等于电源电压，定值电阻R所在支路为纯电阻电路，由可得通电1min，电阻R所产生的热量 答：(1)电源电压是6V； (2)当S2闭合，S1、S3断开时，小灯泡两端的实际电压2.4V；电阻R的阻值18Ω； (3)当S1、S3闭合，S2断开，通电1min，电阻R所产生的热量是120J。 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 $$