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．在如图所示的电路中，电源电压保持不变，。 （1）当、断开，闭合时，电流表示数为0.2A，求电源电压； （2）当、闭合，断开时，求电流表的示数； （3）当、闭合，断开时，通电1min，电阻产生的热量。 2．汽车尾气是造成雾霾指数PM2.5升高的原因之一，某物理实验小组的同学们设计了如图所示的有害尾气排放检测电路。在一项针对某种有害尾气浓度进行的测试中，气敏电阻的阻值随有害尾气浓度变化的部分数据如下表所示。已知电源电压18V恒定不变，R0为定值电阻，R为气敏电阻。 有害尾气浓度/%Vol … 2.5 5 7.5 10 15 … R/Ω … 8 5.2 3.9 3 2 … （1）测试过程中，闭合开关S，当电压表读数为13V时，电流表的读数为0.5A，求电阻R0的阻值是多大？ （2）闭合开关S，当这种有害尾气浓度增大到15%Vol时，则在1min内定值电阻R0产生的热量是多大？ （3）当电路消耗的总功率为18W时，有害尾气的浓度是多少？ 3．如图所示是某家用电饭煲的原理图，其额定电压为220V，在额定电压下有加热和保温两挡，通过开关S进行调节，当开关S闭合时，处于加热挡，额定功率为1210W，当开关S断开时，处于保温挡，额定功率为44W（温度对电阻的影响忽略不计），求： （1）当电饭煲在额定电压下处于保温挡时，电路中的实际电流是多少？ （2）当电饭煲在额定电压下处于加热挡时，加热5min产生的热量是多少？ （3）电热丝R2的阻值是多少？ 4．如图甲所示是某家用多功能电炖锅。它有三个档位：高温炖，中温煮和低温熬，图乙是它的简化电路图，其中R1与R2均为电加热丝，下表是该电炖锅的部分参数。（g=10N/kg，其中R1、R2的阻值不变） 项目 参数 电源电压（V） 220 中温档功率（W） 440 高温档功率（W） 990 （1）中温档时，流过R1的电流为多少？ （2）求R2的阻值为多少？ （3）当实际电压为额定电压的0.9倍时，低温档的实际功率为多少？ 5．如图所示的电路中，电源电压不变，已知定值电阻R1=20Ω，R2=40Ω，开关闭合后，电流表A1的示数为0.6A。求： （1）电源电压； （2）电流表A的示数； （3）1分钟电路产生的总热量。 6．小明家中新购置了一台挂式电热水器，他查看了电热水器说明书后，将电热水器内部电路结构简化成如图所示电路图，该热水器设有高，中，低三档，电热丝R1=50Ω，电热丝R2=242Ω，电热转化效率为84%，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求： （1）高温档的加热功率； （2）用低温档将22kg水从20℃加热到60℃需要的时间； （3）如果改用无烟煤，将第（2）中22kg水从20℃加热到60℃需要燃烧无烟煤0.5kg，求加热效率为多少？（无烟煤热值为3.4×107J/kg） 7．近年冬天，越来越多的人们在使用电热桌垫，如图甲所示是爸爸为小明购买的电热垫。桌垫材质为亲肤硅胶，小明想知道电热桌垫的电热原理，他查看说明书后发现：该电热桌垫电路图如图乙所示，由12V电源供电，电功率在安全用电规定的范围内，发热部分由两根电热丝组成，设计高温、低温两挡，、的阻值分别为、，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱。某次使用时，将其调至高温模式，工作后，桌垫的温度升高了20℃ （不考虑温度的变化对电阻的影响）。 （1）低温挡加热的电流和功率； （2）高温挡加热时，整个电路在内消耗的电能是多少焦？ （3）已知电热桌垫的质量为，电热桌垫处于高温模式时的加热效率是多少？[硅胶板的比热容为，百分号前保留一位小数] 8．小灯泡（点光源）发出的光沿半径向外传播，在单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的光能叫做光强。有同学设计并进行了如图所示的实验：将一个“6伏，8.0瓦”的小灯泡接入电路，使之正常发光，在灯泡灯丝的同一水平面、正对光线方向放一个光强传感器，以测定与光源间距为d时相应的光强值I，测得多组数据；将数据标在坐标图上，得到一根过原点的直线。 （1）根据图线，求出该小灯泡将电能转化为光能的效率。（已知球表面积计算公式为，R为球半径） （2）为两盏额定电功率为200瓦照明用的路灯，其发光效率与光能的传播规律同上述实验。安装在离地面高5米处，P为路灯连线中点的正下方路面上的一点，为使照射到P点的光强不小于0.013瓦·米，则相邻两盏路灯之间的最远距离为多少？ 9．如图所示，灯L上标有“6V  3W”字样（不考虑温度对灯泡电阻的影响），电阻R1=20Ω。求： （1）灯泡的电阻； （2）灯L正常发光，电源电压； （3）开关S1、S2、S3都闭合，且滑片P在b端时，电流表的示数为2.4A，滑动变阻器R2的最大阻值； （4）当开关S1断开，S2、S3都闭合，且滑片P在a、b间中点时，在1min内滑动变阻器产生的热量。 10．小明家有一款两挡位加热坐垫，如图甲所示，加热坐垫内有两根加热电阻丝R1、R2，简化电路如图乙所示，电源电压恒为24V，R1的阻值为32Ω，加热坐垫的高温挡功率为36W。求： （1）加热坐垫在高温挡工作100s产生的热量； （2）加热坐垫低温挡的功率； （3）小明想只利用图乙所示的元件将加热坐垫改装为三个挡位，请你帮他在图丙的虚线框内设计出电路图并计算改装后的加热坐垫高温挡的电功率。 11．如图所示，为某电热毯的简化电路图，其中R2=1760Ω，当开关S1、S2都闭合时，电热毯处于高温加热状态，此时的电功率为110W；当只闭合开关S1时，电热毯处于保温状态，此时电路中的电流为0.1A。通过计算回答： （1）高温加热时，电路中的电流多大？ （2）R1的电阻值多大？ （3）保温5min，R2产生了多少热量？ 12．如图所示电路，电源电压保持不变，R1=10Ω，R2=15Ω。当开关S闭合时，电流表A2的示数为0.4A，求： (1)电源电压； (2)电流表A1的示数； (3)R2通电1min产生的热量； (4)电路中的总电阻。 13．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。 14．如图所示电路中，电源电压为6V，电阻的阻值为10Ω。闭合开关S，电压表示数为2V，请通过计算回答： （1）电流表的示数是多少？ （2）滑动变阻器此时的阻值是多少？ （3）通电100s，电阻上产生的热量是多少？ （4）通电100s，整个电路消耗的电能是多少？ 15．如图所示的电路，电源两端电压保持不变，闭合开关S1、S2，电压表示数为3V，电流表示数为0.3A，断开S2后，电压表示数为2V．求： （1）电阻R1阻值． （2）通电10min后电阻R2产生的热量． 16．如图所示，电源电压保持不变，定值电阻。当开关S1、S2断开，S3闭合时，电流表的示数为0. 3A；当开关S1断开，S2、S3闭合时，电流表的示数为0. 45A。求： （1）电源电压； （2）定值电阻R2的阻值； （3）当开关S1闭合，S2、S3断开时，通电10s电阻R1产生的热量。 17．如图所示的电路中，，闭合开关，电流表的示数为。 求： (1)电阻两端的电压是多少伏？ (2)通过的电流是多少安？ (3)通电电阻产生的热量是多少焦？ 18．电冰箱已成为现代家庭不可或缺的家用电器。下表是小明家某品牌电冰箱的铭牌。周末，小明全家从星期六上午10：00出门到星期天上午10：00回家；在这段时间内，他家的用电器只有电冰箱工作（正常且自动间歇），且他们出门和回家时电能表前、后两次的示数如图所示。则： （1）电冰箱主要工作部件是压缩机（压缩机实际是一个电动机），正常工作时压缩机将电能转化为 能和 能。 （2）该电冰箱正常工作时的电流是多少？ （3）电冰箱在这一天中实际停机的时间是多少小时？ （4）该电冰箱正常工作时，压缩机的能量转换效率为95%，那么压缩机线圈的电阻是多少？（计算结果保留一位小数） 型号 ××× 额定电压 220V 额定功率 180W 19．如图为某型号电动机的铭牌,求: ★★牌电动机 型号 JT-44 额定电压 220V 额定功率 44W 线圈电阻 100Ω 制造商★★★★★★ （1）此电动机的额定电流 （2）此电动机正常工作10min所消耗的电能和由此转化为的机械能 20．兴趣小组自制了一台电烤箱，其电路原理图及技术参数如图表，和均为电热丝且阻值恒定。求： （1）电热丝的阻值； （2）电烤箱在高温档正常工作时每分钟可产生的热量； （3）电烤箱在低温档正常工作时，的电功率。 额定电压/V 220 正常工作电流/A 高温档 5 低温档 2 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 《2025年中考物理压轴题训练——焦耳定律的综合计算》参考答案 1．（1）6V；（2）0.9A；（3）108J 【详解】解：（1）断开，闭合时，和串联，电流表测电路的电流，由欧姆定律得电源电压为 （2）闭合，断开时，和并联，电流表测干路的电流，则流过R1的电流 流过R2的电流 则并联电路的总电流为 故电流表的示数为0.9A。 （3）S1、S2闭合，S3断开时，由（2）知流过R2的电流I2=0.3A，故由焦耳定律得，电阻R2产生的热量 答：（1）电源电压为6V； （2）当S1、S2闭合，S3断开时，电流表的示数为0.9A； （3）当S1、S2闭合，S3断开时，通电1min，电阻R2产生的热量为108J。 2．（1）10Ω；（2）1350J；（3）2.5%Vol 【详解】解：（1）由电路图可知，R0与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。串联电路中总电压等于各分电压之和，所以当电压表示数为13V时，R0两端的电压 U0＝U﹣UR＝18V﹣3V＝5V 由可得，电阻R0的阻值 （2）由表格可知，当这种有害尾气浓度增大到15%Vol时R的阻值为2Ω，由串联电路的电阻特点可知 R总1＝R1+R0＝2Ω+10Ω＝12Ω 由欧姆定律得 由Q＝I2Rt计算1min内定值电阻R0产生的热量 Q0＝I2R0t＝(1.5A)2×10Ω×60s＝1350J （3）当电路消耗的总功率为18W时，由得 电路中的总电阻 由串联电路的电阻特点可知 R2＝R总2﹣R0＝18Ω﹣10Ω＝8Ω 由表格数据可知有害尾气浓度为2.5%Vol。 答：（1）电阻R0的阻值为10Ω； （2）当这种有害尾气浓度增大到15%Vol时，1min内定值电阻R0产生的热量是1350J； （3）当电路消耗的总功率为18W时，有害尾气浓度是2.5%Vol。 3．（1）0.2A；（2）；（3）40Ω 【详解】解：（1）当电饭煲在额定电压下处于保温挡时，根据可知，电路中的实际电流 （2）当电饭煲在额定电压下处于加热挡时，加热5min产生的热量 （3）当开关S闭合时，R1被短路，电路为R2的简单电路，且电饭煲处于加热挡，根据可知，电热丝R2的阻值 答：（1）当电饭煲在额定电压下处于保温挡时，电路中的实际电流是0.2A； （2）当电饭煲在额定电压下处于加热挡时，加热5min产生的热量是； （3）电热丝R2的阻值是40Ω。 4．（1）2A；（2）88Ω；（3）198W 【详解】解：（1）根据，电源电压一定，总电阻越大，电功率越小，当开关S2接B时，开关S1断开，两电阻并联，总电阻最小，电功率最大，当开关S2接A时，开关S1断开，两电阻串联，总电阻最大，电功率最小，当只闭合开关S1，只有一个电阻R1接入，故是中温档时，故流过R1的电流为 （2）R2的电功率为 R2的阻值为 （3）当实际电压为额定电压的0.9倍时，实际电压为 R1的阻值为 低温档的实际功率为 答：（1）中温档时，流过R1的电流为2A； （2）R2的阻值为88Ω； （3）低温档的实际功率为198W。 5．（1）12V；（2）0.9A；（3）648J 【详解】解：由电路图知道，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。 （1）并联电路各支路两端电压相等，都等于电源电压，由欧姆定律知道，电源电压 （2）并联电路干路电流等于各支路电流之和，根据欧姆定律知道，电流表A的示数 （3）1分钟电路产生的总热量 答：（1）电源电压为12V； （2）电流表A的示数为0.9A； （3）1分钟电路产生的总热量648J。 6．（1）1168W； （2）2.2×104s； （3）21.7% 【详解】（1）由电路图可知，当三个开关都闭合时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，电源电压一定，由可知，此时电路的总功率最大，热水器处于高温档，所以高温档的加热功率： ； （2）将22kg水从20℃加热到60℃吸收的热量： ， 由电路图可知，闭合S、S2时，只有R2连入电路中，电路中电阻最大，功率最小，热水器处于低温档，功率为： ， 电热转化效率为84%，即， 所以加热时间： ． （3）燃烧无烟煤0.5kg，释放的热量为： 加热效率为： ． 7．（1）2A，24W；（2）；（3） 【详解】解：当S置于2和3时，电路为的简单电路；当S置于3和4时，、并联；因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻，所以由可知，、并联时，电路中的电阻最小，电功率最大，电热桌垫为高温挡；电路为的简单电路时，电路中的电阻最大，电功率最小，电热桌垫为低温挡； （1）低温挡时电路为的简单电路，则低温挡加热的电流 低温挡加热的功率 （2）由并联电路的电压特点可知，高温挡加热时两端的电压与低温挡加热时两端的电压相等，则高温挡加热时的电功率与低温挡加热时的电功率相等，即 高温挡加热时的电功率 则高温挡的电功率 由可知，高温挡加热时，整个电路在内消耗的电能 （3）电热桌垫吸收的热量 则热桌垫处于高温模式时的加热效率 答：（1）低温挡加热的电流为2A，低温挡加热的功率为24W； （2）高温挡加热时，整个电路在内消耗的电能是； （3）电热桌垫处于高温模式时的加热效率是。 8．（1）5.25%；（2）14.0m 【详解】解：（1）由图像可知，为处，即处的光强为，则在以d为半径的球面上在时间内的光能为 在内灯泡消耗的电能为 故小灯泡将电能转化为光能的效率为 （2）设一盏路灯的电功率为，地面P点跟路灯的连线与地面的夹角为，则地面P点处垂直光的传播方向上的光强为 考虑到相邻两盏灯同时照亮，地面不垂直光的传播方向，地面实际的光强为 由题意知，这一光强应等于0.013W·m-2，即 将，代入，解得，即，故两灯之间的最大距离为 答：（1）该小灯泡将电能转化为光能的效率约为5.25%； （2）相邻两盏路灯之间的最远距离约为14.0米。 9．（1）12Ω；（2）16V；（3）10Ω；（4）3072J 【详解】解：（1）由题意可知，灯泡的额定电压UL=6V，额定功率PL=3W，所以灯泡电阻为 （2）由题意可得，灯泡正常发光时，电路电流为 当开关S1闭合，S2、S3都断开时，电阻R1与灯泡L串联，所以电源电压为 U=I（R1+RL）=0.5A×（20Ω+12Ω）=16V （3）由题意可得，当开关S1、S2、S3都闭合，电路中电阻R1与R2并联，灯泡L被短路，干路中的电流IA=2.4A，滑片P在b端，变阻器连入电路的电阻最大，根据欧姆定律可得，流过电阻R1的电流为 流过电阻R2的电流为 I2=IA﹣I1=2.4A﹣0.8A=1.6A 所以电阻R2的电阻值为 （4）当开关S1断开，S2、S3都闭合时，只有变阻器的简单电路，电路中滑动变阻器两端电压等于电源电压为16V，又因为滑片P在a、b间的中点，所以滑动变阻器接入电路的电阻值为 所以在 t=1min=60s 内，根据公式可得，滑动变阻器产生的热量为 答：（1）灯泡的电阻为12Ω； （2）电源电压为16V； （3）滑动变阻器R2的最大阻值为10Ω； （4）在1min内滑动变阻器产生的热量为3072J。 10．（1）3600J；（2）12W；（3）见解析，54W 【详解】解：（1）高温挡产生的热量为 Q＝W＝Pt=36W×100s＝3600J （2）当开关S1、S2都闭合时，电阻R1短路，只有R2接入电路，此时为高温挡，则电阻R2的阻值为 当开关S1闭合、S2断开时，电阻R1、R2串联接入电路，此时为低温挡，则低温挡的功率： （3）电路图见答图丙 改装后的电路，当开关S1、S2都闭合时，电阻R1、R2并联接入电路，此时为高温挡，根据欧姆定律可知，并联电路的总电流为 I＝I1+I2＝ 改装后的高温挡电功率为 P改＝UI＝24V×2.25A＝54W 答：（1）加热坐垫在高温挡工作100s产生的热量为3600J； （2）加热坐垫低温挡的功率为12W； （3）电路图如图所示，改装后的加热坐垫高温挡的电功率为54W。 11．（1）0.5A；（2）440Ω；（3）5280J 【详解】解：（1）家庭电路电压为220V，由图可知，当S1、S2都闭合时，此时R2被短路，电路为R1的简单电路，根据P=UI，高温加热时，电路中的电流           （2）由欧姆定律得出R1的电阻值 （3）只闭合S1时，保温5min，R2产生的热量 Q=I2R2t=(0.1A)2×1760Ω×5×60s=5280J 答：（1）高温加热时，电路中的电流是0.5A； （2）R1的电阻值是440Ω； （3）保温5min，R2产生热量5280J。 12．(1)6V；(2)1A；(3)144J；(4)6Ω 【详解】解：(1)由图可知，两电阻并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R2的电流；并联电路电压相等，所以电源电压 U=U2=I2R2=0.4A×15Ω=6V (2)通过R1的电流 所以干路电流 I=I1+I2=0.6A+0.4A=1A 即电流表A1的示数为1A。 (3)R2通电1min产生的热量 Q2=I22R2t=(0.4A)2×15Ω×60s=144J (4)电路中的总电阻 答：(1)电源电压为6V； (2)电流表A1的示数为1A； (3)R2通电1min产生的热量为144J； (4)电路中的总电阻为6Ω。 13．（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。 14．（1）；（2）；（3）；（4） 【详解】解：（1）如图，定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测定值电阻两端电压，电流表测电路中电流，电流表的示数是 （2）滑动变阻器两端电压为 此时的阻值是 （3）通电100s，电阻上产生的热量是 （4）通电100s，整个电路消耗的电能是 答：（1）电流表的示数是； （2）滑动变阻器此时的阻值是； （3）通电100s，电阻上产生的热量是； （4）通电100s，整个电路消耗的电能是。 15．（1）10Ω；（2）120J． 【详解】(1)闭合开关S1、S2时,电路为R1的简单电路,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流, 由可得,电阻R1的阻值: (2)断开S2后, R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流, 因串联电路中各处的电流相等, 所以,电路中的电流: 因串联电路中总电压等于各分电压之和, 所以, R2两端的电压: 通电10min后电阻R2产生的热量: 故答案为：10Ω   120J 16．（1）3V；（2）；（3）1J 【详解】解：（1）当断开，闭合时，电路为只有的简单电路，电源电压 （2）当断开，闭合时，并联，电流表测干路电流 电压相等 R1两端电压不变，电流也不变，通过R2的电流 R2的电阻 （3）当闭合，断开时，串联，总电阻 电流相等，电路中的电流 通电10s电阻R1产生的热量 答：（1）电源电压为3V； （2）定值电阻R2的阻值是； （3）当开关S1闭合，S2、S3断开时，通电10s电阻R1产生的热量是1J。 17．(1) 2V；(2) 0.1A；(3) 12J 【详解】解：(1)由欧姆定律得 (2) 因为R1与R2并联 则 (3)通电电阻产生的热量是 t=1min=60s 则 答：(1)电阻R1两端的电压是2V； (2)通过R2的电流是0.1A； (3)通电1 min电阻R2产生的热量是12J。 18． 机械 内 0.82A 19h 13.4Ω 【详解】（1）[1][2]压缩机内部有电阻，所以在通电的时候，除了转化成机械能外，电流通过电阻是会放出热量，即有内能产生。所以正常工作时压缩机将电能转化为机械能和内能； （2）[3]该电冰箱正常工作时的电流 （3）[4]由电能表可知电冰箱一天用电 W=1032.5kW·h﹣1031.6kW·h=0.9kW·h 停机时间 t=t总﹣t′=24h﹣5h=19h （4）[5]压缩机的能量转换效率为95%，即电能有95%转化为机械能，则有5%转化为内能 W内=5%W总 即 I2Rt=5%Pt （0.82A）2×R=5%×180W 解得 R=13.4Ω 19．(1)0.2A (2)26400J;24000J 【详解】（1）根据表格数据可知，此电动机的额定电压为U额=220V，额定电流为P额=44W； 根据P=UI可知; （2）根据W=UIt可知此电动机正常工作10min所消耗的电能为： ; 根据焦耳定律可知线圈消耗的能量为： 由此转化为的机械能: W机=W-Q=26400J-2400J=24000J. 20．（1）44Ω；（2）6.6×104J；（3）264W 【详解】解：(1)由电路图可知，当只闭合S1时，和串联，电路总电阻较大，根据P=可知，此时电路功率较小，为低温档；当S1、S2都闭合时，被短路，电路为的简单电路，总电阻较小，功率较大，为高温档。则电热丝的阻值为 =44Ω (2)电烤箱在高温档正常工作时每分钟可产生的热量为 Q=(5A)2×44Ω×60s=6.6×104J (3)电烤箱在低温档正常工作时，电路的总功率为 P低温=UI低温=220V×2A=440W 的电功率为 PR1=(2A)2×44Ω=176W 则的电功率为 PR2= P低温- PR1=440W-176W=264W 答：（1）电热丝的阻值为44Ω； （2）电烤箱在高温档正常工作时每分钟可产生的热量6.6×104J； （3）电烤箱在低温档正常工作时，的电功率为264W。 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 $$