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 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、计算题 1．小峰家新买了一款电烤箱，共有三个挡位，其简化电路如图甲所示，R1、R2均为加热电阻，可通过旋转开关实现高、中、低挡位切换。电烤箱的相关参数如表所示，求： 额定电压 220V 高温挡功率 中温挡功率 605W 低温挡功率 302.5W （1）电烤箱在低温挡正常工作时的电流； （2）电烤箱中R2的阻值； （3）电烤箱的额定高温挡功率； （4）在用电高峰期，家庭电路中的实际电压会有所改变。某次用电高峰期，单独让电烤箱在高温挡工作3min，图乙中的电能表表盘转了100圈，求用电器两端的实际电压。 2．如图电源电压为6V，定值电阻、的阻值分别为12Ω、18Ω，闭合开关S。求： （1）当闭合、接1时，通过的电流； （2）当断开、接1时，通电1min，产生的热量； （3）当闭合、接2时，电路消耗的总功率。 3．在如图甲所示的电路中，电源电压为18V且保持不变，电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R1上标有“40Ω，2A”字样，电压表和电流表表盘如图乙所示。闭合开关S后，电压表示数为6V。 （1）求电流10s内通过R1产生的热量； （2）求变阻器R2连入电路的阻值； （3）用另一定值电阻R0替换R1且不改变电路的其连接，要求在电路安全工作的情况下，移动变阻器滑片，能使电路消耗的最大功率等于电路消耗的最小功率的2倍。求满足条件的R0阻值。 4．某自动豆浆机工作时，电热管加热与电动机打浆过程交替进行，其部分参数如下表。 额定电压 220V 电机功率 200W 加热功率 1200W 净重 30N （1）空豆浆机放在水平桌面上，接触面积为4cm2，对水平面的压强为 Pa； （2）不计热量损失，加热管正常工作 s，可使1.5kg豆浆的温度升高20℃[取c豆浆＝4×103J/（kg•℃）]；豆浆飘出阵阵香味说明分子在 ； （3）电热管通电一段时间后变得很烫，而与豆浆机连接的导线却不怎么热，主要是因为导线 ，产生的热量少；若豆浆机正常打好一次豆浆消耗的总电能为0.33kW•h，加热与打浆的时间之比为5︰3，则打好一次豆浆需 h。 5．中医药是中华文化的瑰宝，在疾病治疗方面具有不可替代的作用。图甲为王敏同学家的小型电中药锅，其电路简图如图乙所示，通过开关和的不同接法组合，可以实现三挡加热功能，其中定值电阻、都是发热电阻，其部分参数如下表所示。[已知，]求： 额定电压/V 220 额定功率/W 高温挡1100 中温挡880 低温挡______ （1）锅中的1.5kg药液从25℃加热到65℃，中药液吸收的热量是多少J？ （2）的电阻是多少Ω？ （3）低温档的额定功率是多少W？ 6．图甲所示电路，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动到某一位置的过程中，两电表的示数关系如图乙所示。求： （1）滑动变阻器的滑片在最右端时，小灯泡的实际功率； （2）滑动变阻器R的最大阻值； （3）当小灯泡正常发光时，滑动变阻器R在1min内产生的热量。 7．如图所示为一种电热加湿器及其原理图。当加热仓中的电热丝（阻值保持不变）加热到沸腾后变成蒸气喷出，增加空气的湿度。已知储水仓为圆柱形，当加热仓中的水对底部的压强减少到一定程度时，阀门便会自动打开，储水箱中的水就会自动流入补充。加湿器的额定电压为220V，加热丝最大功率为40W。求： （1）电热丝R1的电阻值； （2）当调节电阻R2，使加热丝的实际功率为最大功率的时，求此时气雾调节电阻R2的接入电路中的电阻为多少？ （3）小明发现当加热仓中水的质量最大时，此时加热丝以最大功率工作（电热丝加热效率为84%），要把加热仓中的水由20℃加热到100℃，需要5分钟，请计算出加热仓中水的质量最大为多少？[水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）]        8．在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为7V，小灯泡标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，实验得到小灯泡的I﹣U图像如图乙所示。 求：（1）小灯泡的额定功率； （2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值； （3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量。 9．电加热便携式养生杯可以在旅行中满足不同需求，如图甲是一款市场上的产品。图乙是该产品设计的可调节高、中、低三挡电加热养生杯原理图。电源电压为12V，其中两个加热元件的阻值分别是R1＝4Ω，R2＝8Ω，开关S3只能接a或b。 （1）在乙图电路中，S1闭合、S2断开、S3接a时，加热电路为 （选填“高”、“中”或“低”）温挡； （2）求中温挡时电功率 ； （3）使用高温挡工作5min，电热杯消耗的电能 。 10．如图甲所示的电路中，电源电压为24V且保持不变，小灯泡的额定电压为24V，且图像如图乙所示。 （1）求小灯泡正常发光时的阻值。 （2）当开关、都闭合时，电流表的示数为0.6A，求电阻的阻值。 （3）当开关、都断开时，小灯泡的实际功率为3.6W，求电阻在1min内产生的热量。    11．如图所示电路中，灯泡L标有“12V 3W”字样，R为定值电阻，闭合开关S后，灯泡L恰好正常发光，电源电压为15V，通过计算回答： （1）灯泡L的额定电流是多少安？ （2）定值电阻R的阻值是多少欧？ （3）该电路工作5min，定值电阻R产生的热量是多少焦？ 12．如图所示，电源电压为4.5V且保持不变，定值电阻R1的阻值为5Ω，闭合开关后电压表的示数为3V。求： (1)通过R1的电流； (2)通电1min电流通过R2产生的热量。 13．小明给家中喂养热带鱼的鱼缸设计了一个加热装置（如图甲），该装置电路如图乙所示：L为照明装饰小彩灯（标有“6V，3W”），S1为总开关，S2为温控开关（温度低于20℃自动接通，温度升高到24℃时自动断开），R是阻值为7.2Ω的电热丝。某次换水后，鱼缸内有10kg初温为19℃的水，闭合开关S1，L正常发光，R开始发热。请你用所学知识与小明一起解决下列问题[]； （1）电源电压是多少？ （2）R开始发热到停止工作水吸收了多少热量？ （3）此加热装置加热效率为60%，R开始发热到停止工作的时间是多少秒？    14．小明家有一款多功能厨房神器，它的内部结构主要由两个电热丝和一个电动机构成，通过旋转开关可实现常温搅拌、高温翻炒、低温慢炖、高温蒸煮（电动机可实现搅拌、翻炒功能）。参数如表所示，内部电路简图如图所示。已知的阻值为66Ω。 部分参数 功能 额定功率P/W 常温搅拌 100 高温翻炒 2300 低温慢炖 __________ 高温蒸煮 __________ 请解答下列问题： (1)画出该机器高温翻炒功能的等效电路图，并求出的阻值； (2)小明早晨想利用该机器的低温慢炖功能将质量为400g、初温为20℃的牛奶加热到55℃，他把加热时间设置为1min，请通过计算说明这种设置是否合理？（不计热量损失，） 15．如图所示，L是“12V 6W”的小灯泡，是定值电阻，是最大阻值为24Ω的滑动变阻器，电源电压和灯泡电阻均保持不变。 （1）求小灯泡正常工作时的电流； （2）闭合开关S、，滑片P在a端时，小灯泡恰能正常发光，且电流表的示数为0.9A，求的阻值； （3）闭合开关S，断开开关，滑片P移动b端，求工作10s产生的热量。 16．如图所示电路，电源电压恒为8V，小灯泡标有“6V 3W”字样。若不考虑温度对灯泡电阻的影响，闭合开关，求： （1）小灯泡的额定电流； （2）灯泡正常发光时，滑动变阻器1min产生的热量为多少J； （3）移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为3V时，小灯泡的实际功率。 17．如图所示电路，电源电压保持不变，R2=40Ω，当滑动变阻器滑片P置于b端时，R1两端电压与R2两端电压之比为3：2，5min内R2产生的热量为120J，求： （1）当滑片P置于b端时，电路中的电流I； （2）当滑片P置于b端时，电阻R1接入电路的阻值。 （3）当滑片P置于a端时，电路的总功率P。 18．中医药是中华文化的瑰宝，在疾病治疗方面具有不可替代的作用。图为小康家额定功率为500W的小型电中药锅，他的妈妈用它将锅中的1kg已煲好的药液从25℃加热到35℃，所用时间为105s。已知，求： （1）药液吸收的热量； （2）电中药锅的热效率。 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）1.375A；（2）80Ω；（3）1210W；（4）200V 【详解】解：（1）由P＝UI可得，电烤箱在低温挡正常工作时的电流 （2）中温挡时，电路中电阻 低温挡时电阻 （3）电烤箱高温挡时的功率 （4）2000r/（kW•h）表示的是电路中每消耗1kW•h的电能，电能表表盘转了2000r，电能表表盘转100圈时，电烤箱消耗的电能 电烤箱的实际功率 由可得高温挡电阻 由可得实际电压 答：（1）电烤箱在低温挡正常工作时的电流为1.375A； （2）电烤箱中R2的阻值为80Ω； （3）电烤箱的额定高温挡功率为1210W； （4）用电器两端的实际电压为200V。 2．（1）0.5A；（2）43.2J；（3）5W 【详解】 解：（1）当闭合、接1时，只有电阻接入电路，电阻被短路，通过的电流 （2）当断开、接1时，电阻和电阻串联接入电路，电路中的总电阻 此时电路中的电流 电流通过产生的热量 （3）当闭合、接2时，、并联，电路的总电流为 电路消耗的功率 答：（1）当闭合、接1时，通过的电流为0.5A； （2）当断开、接1时，通电1min，产生的热量为43.2J； （3）当闭合、接2时，电路消耗的总功率为5W。 3．（1）144J；（2）5Ω；（3）3Ω或40Ω 【详解】解：（1）由图可知，两电阻串联，电压表测电阻R2两端电压为6V，电阻R1两端电压为 U1=U-U2=18V-6V=12V 电流10s内通过R1产生的热量为 （2）由串联电路的分压原理可知，变阻器连入电路的阻值为 （3）由题意可知电流表选用0~3A量程，电压表选用0~15V量程，用电阻R0来替换R1后，由滑动变阻器的铭牌可知，允许通过的最大电流为2A，则电路中的最大电流可能为2A、可能为（即变阻器接入阻值为0时），电路的最小电流可能为（即变阻器接入阻值最大为40Ω时），可能为（即电压表满偏时），电路消耗的最大功率等于电路消耗的最小功率的2结，也就是电路中的最大电流等于最小电流的2倍； ①电路中的最大电流为2A，最小电流为时，则有： R0无解，此种情况不可能； ②电路中的最大电流为2A，最小电流为时，则有 解得：R0=3Ω，此种情况可能； ③电路中的最大电流为，最小电流为时，则有： 解得:R0=40Ω，此种情况可能； ④电路中的最大电流为，最小电流为时，，此种情况不可能； 综上可知，R0的阻值为3Ω或40Ω。 答：（1）电流10s内通过R1产生的热量为144J； （2）变阻器R2连入电路的阻值为5Ω； （3）满足条件的R0阻值为3Ω或40Ω。 4． 7.5×104 100 不停地做无规则运动 电阻比电热管小得多 0.4 【详解】（1）[1]空豆浆机放在水平桌面上对桌面的压力 F＝G＝30N 空豆浆机放在水平桌面的压强 （2）[2]豆浆吸收的热量 Q吸＝c豆浆mΔt＝4×103J/（kg•℃）×1.5kg×20℃＝1.2×105J 不计热量损失，加热管消耗的电能 W＝Q吸＝1.2×105J 加热管正常工作的时间 [3]豆浆飘出阵阵香味是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。 （3）[4]电热管和连接豆浆机的导线串联，根据串联电路的特点可知，通过电热管和导线的电流和通电时间相同，由于导线的电阻比电热管的电阻小得多，由Q＝I2Rt可知，导线产生的热量比电热管产生的热量少得多，所以电热管通电一段时间后变得很烫，而与豆浆机连接的导线却不怎么热。 [5]由题知，加热与打浆的时间之比为5︰3，设打浆时间为t电机＝3t，则加热时间为t加热＝5t，总的工作时间为t总＝8t，豆浆机加热功率 P加热＝1200W＝1.2kW 电机功率 P电机＝200W＝0.2kW 由题知，豆浆机正常打好一次豆浆的消耗的总电能为0.33kW•h；消耗的总电能 W＝P加热t加热+P电机t电机 代入数据得 0.33kW•h＝1.2kW×5t+0.2kW×3t 解得：t＝0.05h，则打好一次豆浆需要的时间 t总＝8t＝8×0.05h＝0.4h 5．（1）；（2）55Ω；（3） 【详解】解：（1）中药液吸收的热量是 （2）中温挡时，S1闭合，S2接2，电阻R1接入电路，R1阻值为 （3）高温挡时，S1闭合，S2接1，电阻R1、R2并联，R2的电阻是 低温挡时，S1断开，S2接2，电阻R1、R2串联，低温档的额定功率是 答：（1）中药液吸收的热量是； （2）R1的电阻是； （3）低温档的额定功率是。 6．（1）0.04W；（2）50Ω；（3）30J 【详解】解：（1）由图甲可知，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电压表测灯泡两端电压，电流表测通过电路的电流。滑动变阻器的滑片在最右端时，接入电路的电阻最大，电路中电流最小。由图乙可知，此时灯泡两端的电压，通过灯泡电流，小灯泡的实际功率 （2）滑动变阻器的滑片在最右端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，此时滑动变阻器两端的电压 由串联电路电流的规律可知，通过变阻器的电流是0.08A，滑动变阻器的最大阻值 （3）当灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为，由图乙可知，此时该串联电路的电流为，滑动变阻器两端的电压 滑动变阻器在内产生的热量 答：（1）滑动变阻器的滑片在最右端时，小灯泡的实际功率是0.04W； （2）滑动变阻器R的最大阻值是50Ω； （3）当小灯泡正常发光时，滑动变阻器R在1min内产生的热量是30J。 7．（1）1210Ω；（2）1210Ω；（3）0.03kg 【详解】解：（1）加湿器的额定电压为220V，气雾调节器的阻值为0时，加热丝最大功率为40W，则电路中只有电热丝R1，则电热丝R1的电阻值 （2）加热丝的实际功率为最大功率的时，即10W，则电热丝R1的电压 则气雾调节电阻R2的接入电路中的电阻 （3）以最大功率工作5分钟，电热丝放出热量 电热丝加热效率为84%，出加热仓中水的质量 答：（1）电热丝R1的电阻值为1210Ω； （2）气雾调节电阻R2的接入电路中的电阻为1210Ω； （3）加热仓中水的质量最大为0.03kg。 8．（1）0.75W；（2）15Ω；（3）72J 【详解】解：（1）由图像可知，当灯泡电压为额定电压2.5V时，故灯泡的额定功率为 （2）由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电流表测量电路中的电流，变阻器两端电压为 滑动变阻器R接入电路的阻值为 （3）由图像可知，当小灯泡消耗的功率为0.2W时，小灯泡两端的电压为1V，电流为0.2A，此时灯泡的电阻为 此时电路总电阻为 此时变阻器阻值为 通电1min，滑动变阻器R产生的热量 答：（1）小灯泡的额定功率为0.75W； （2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值为15Ω； （3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量为72J。 9． 低 36W 1.62×104J 【详解】解：（1）当S1闭合、S2断开、S3接a时，电路为R1与R2串联，此时电路的总电阻为 R＝R1+R2 此时电路的总电阻最大；由可知，电源电压不变，电路的电阻最大，则总功率最小，所以此时为低温挡。 （2）当S1、S2闭合，S3断开，电路只有R1工作，此时为中温挡；中温挡功率为 （3）当S1、S2闭合，S3接b时， R1与R2并联，此时总功率最大，是高温挡；R2的功率为 总功率为 P＝P1+P2＝36W+18W＝54W 高温挡工作5min，即 t＝5min＝300s 电热杯消耗电能为 W＝Pt＝54W×300s＝1.62×104J 答：（1）在乙图电路中，S1闭合、S2断开、S3接a时，加热电路为低温挡； （2）中温挡时电功率为36W； （3）使用高温挡工作5min，电热杯消耗电能为1.62×104J。 10．（1）60Ω；（2）120Ω；（3）216J 【详解】解：（1）由I-U图象知道，灯泡正常发光时两端的电压UL=24V，通过灯泡的电流IL=0.4A，由知道，灯泡正常发光时的电阻 （2）当开关S1、S2都闭合时，灯泡L与R1并联，电流表测量干路电流，此时灯泡两端的电压和额定电压相等，所以灯泡正常发光，则通过灯泡的电流为IL=0.4A，根据并联电路干路电流等于各支路电流之和知道 I1=I-IL=0.6A-0.4A=0.2A 由知道，电阻的阻值 （3）当开关S1、S2都断开时，灯泡L与R2串联；由图像知道，小灯泡的实际功率为3.6W时，小灯泡两端电压和电流值分别为 UL′=12V，I′=0.3A 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电阻R2两端的电压 U2=U-UL′=24V-12V=12V 电阻R2在1min内产生的热量 Q2=W2=U2I′t=12V×0.3A×60s=216J 答：（1）小灯泡正常发光时的阻值为60Ω； （2）电阻R1的阻值为120Ω； （3）电阻R2在1min内产生的热量为216J。 11．（1）0.25；（2）12；（3）225 【详解】解：（1）根据欧姆定律可得，灯泡L的额定电流为 （2）因为灯泡正常发光，所以灯泡的两端电压为 UL=U额=12V 通过灯泡的电流为 IL=I额=0.25A 因为灯泡L与定值R串联，所以通过定值电阻的电流为 IR=IL=0.25A 定值电阻两端的电压 UR=U-UL=15V-12V=3V 定值电阻R的阻值为 （3）电路工作时间为 t=5min=300s 定值电阻R产生的热量为 答：（1）灯泡L的额定电流是0.25A； （2）定值电阻R的阻值是12Ω； （3）该电路工作5min，定值电阻R产生的热量是225J。 12．(1)0.3A (2)54J 【详解】（1）图中两个定值电阻串联，电压表测量的电压，根据串联电压规律知，的电压为 根据欧姆定律知，通过R1的电流 （2）根据串联电路的电流规律知，通过R2的电流 通电1min电流通过产生的热量 13．（1）6V；（2）2.1×105 J；（3）70000秒 【详解】解：（1）当开关闭合时，灯泡L正常工作，则灯泡L两端电压 所以，电源电压是 （2）R开始发热到停止工作水吸收的热量 （3）电热丝R产生热量 由可知，R开始发热到停止工作的时间 答：（1）电源电压是6V； （2）R开始发热到停止工作水吸收了热量； （3）R开始发热到停止工作的时间是70000秒。 14．(1)；22Ω (2)不合理 【详解】（1）由图可知，当闭合开关S，开关S1接触点“0”和“1”时只有电动机接入电路，该机器处于常温搅拌挡，此时功率P1=100W，当闭合开关S，开关S1接触点“1”和“2”时电动机和电阻R1并联接入电路中，该机器处于高温翻炒挡，等效电路图如图所示： 已知高温翻炒挡的功率为P2=2300W，则R1的功率为 则R1的阻值为 （2）当闭合开关S，开关S1接触点“3”和“4”时,电阻R1与R2串联，处于低温慢炖挡，通电1min放出的热量为 牛奶需要吸收的热量为 故不合理。 15．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）由题知，灯泡L的额定电压为12V，额定功率为6W，由可得，小灯泡正常工作时的电流 （2）由图知，闭合开关S、，滑片P在a端时，L与并联，电流表测干路电流，小灯泡恰能正常发光，由并联电路电压规律可知 由并联电路电流规律可得，通过的电流 由可得，的阻值 （3）灯泡电阻 闭合开关S，断开开关，滑片P移动b端，与L串联，串联电路特点和欧姆定律可得，通过的电流 工作10s产生的热量 答： （1）小灯泡正常工作时的电流； （2）的阻值； （3）工作10s产生的热量。 16．（1）0.5A；（2）60J；（3）0.75W 【详解】解：（1）小灯泡标有“6V 3W”字样，表示灯泡的额定电压是6V，额定功率是3W，由P=UI得，灯泡的额定电流 （2）灯泡与变阻器串联，电压表测灯的电压。灯泡正常工作时电路中的电流为 I=IL=0.5A 根据串联电路电压的规律，滑动变阻器两端的电压 U1=U-UL=8V-6V=2V 滑动变阻器1min产生的热量 Q=W= U1It=2V×0.5A×1×60s=60J （3）由欧姆定律可知灯泡的电阻 当电压表示数为3V时，即灯泡两端的电压为3V，此时灯泡的实际功率为 答：（1）小灯泡的额定电流为0.5A； （2）灯泡正常发光时，滑动变阻器1min产生的热量为60J； （3）移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为3V时，小灯泡的实际功率为0.75W。 17．（1）0.1A；（2）60Ω；（3）2.5W 【详解】解：（1）由Q2=I2R2t可得，电路中的电流为 （2）R1与R2串联，电流处处相等，R2两端的电压为 R1两端电压与R2两端电压之比为3：2，即 代入数据得 解得R1两端的电压为6V；电阻R1接入电路的阻值为 （3）由可知，电源电压为 滑片P置于a端时，只有R2接入电路，此时电路的总功率为 答：（1）当滑片P置于b端时，电路中的电流为0.1A； （2）当滑片P置于b端时，电阻R1接入电路的阻值为60Ω； （3）当滑片P置于a端时，电路的总功率为2.5W。 18．（1）；（2）80% 【详解】解：（1）药液吸收的热量 （2）电中药锅在105s内消耗的电能 电中药锅的效率 答：（1）药液吸收的热量为； （2）电中药锅的热效率。 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 $$