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．如图所示，R1=50Ω，R2=25Ω，并联接在电源上，电流表示数为0.2A。求： （1）R1的电功率； （2）通电1min，电阻R2产生的热量。 2．如图所示，电源电压为9V且保持不变，R0=20Ω，滑动变阻器的规格为“90Ω 1A”，电流表的量程为“0~0.6A”，小灯泡上标有“6V 3W”字样，不考虑灯丝电阻变化，并保证电路安全。求： （1）当S、S1、S2都闭合时，为保证电路安全滑动变阻器允许接入电路的最小阻值是多少？ （2）当S、S1、S2都闭合时，通电5分钟R0产生的热量是多少？ （3）当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗的最大功率是多少？此时滑动变阻器接入电路的最小阻值是多少？ 3．简易电吹风简化电路如图所示，其主要技术参数如表，在家庭电路中使用： 额定电压 220V 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W （1）若电动机线圈电阻R1为10Ω，当吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量是多少？ （2）当吹热风时，电热丝R2的电功率是多少？ （3）电热丝R2的电阻值是多少？ 4．如表所示为某电烤箱的铭牌，高温挡额定功率模糊不清，如图虚线框内所示是电烤箱内部的简化电路图。R1和R2均为电热丝，R2=72.6Ω。电烤箱开关接0时电热丝处于断开状态，开关接1、2时分别是低温挡、高温挡。（不考虑温度对电热丝电阻的影响） XX牌烤箱 额定电压 220V 额定功率 高温挡 XXXW 低温挡 400W （1）在低温挡正常工作10min产生的热量是多少？ （2）R1的阻值； （3）在某用电高峰期，若家庭电路中只有电烤箱在高温挡工作，发现标有“3000imp/kW•h”的电能表的指示灯闪烁81次共用时2min，求此时家庭电路两端的实际电压。 5．如图所示的电路中，电源两端电压为12V 且保持不变，电阻的阻值为10Ω。闭合开关S，电流表 A的示数为0.8A，求∶ （1） R₁的阻值； （2） 通过干路的电流I； （3）通电100s，电流通过电阻所产生的热量 6．综合实践活动小组设计了如图所示“自带电风扇的简易调光灯”的电路。选用装有四节新干电池的电池盒、标有“0.5A”的小灯泡、线圈电阻为2Ω的直流电动机（电风扇）、标有“20Ω  1.5A”的滑动变阻器、电流表、开关、导线等进行实践活动。当只闭合开关S1，将滑动变阻器移至最左端时，小灯泡恰好正常发光，缓慢移动滑片至最右端，观察到灯泡的亮度不断发生变化。再将滑片移到最左端位置后，同时闭合开关S2，此时电流表示数为1A。    （1）只闭合S1时，小灯泡的额定功率及其功率的变化范围；（灯丝电阻不变） （2）当两个开关都闭合，滑片移到最左端位置，通电1min，电动机消耗的电能和转化的机械能； （3）实际操作中有小组成员发现：当小灯泡和电风扇同时工作时，移动滑动变阻器的滑片，不仅小灯泡亮度发生变化，电风扇转动快慢也发生变化。为了在移动滑片时，只让小灯泡的亮度发生明显变化，你觉得电路设计应如何改进？（在虚线框内画出改进后的电路图） 7．某品牌暖风型浴霸的简易电路，主要由发热电路和电动机组成（图甲）。只闭合S1时，只有电动机工作，处于送风换气状态；再闭合S2，发热电路工作，可送出热风。发热电路部分由发热电阻R1和R2的组成（假设R1和R2的电阻不随温度的变化），其简化电路图如图乙所示，该浴霸的工作参数如表所示。求： 工作电压：220V 高温挡：2420W 换气：60W 低温挡：1210W （1）只使用换气功能时，10min消耗多少kW•h的电能； （2）R1和R2的比值； （3）小明发现该浴霸热风挡温度太高，且可调挡位太少。于是，她计划用R3替换R1，实现三个挡位调节，并使高温挡变为1815W，则R3的阻值为多少Ω？ 8．如图甲所示为新型电饭锅，它采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感。其简化电路如图乙所示，其中和均为电热丝，是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接入电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流I随时间t变化的图像如图丙所示，设电饭锅工作过程中无电能损失。求： （1）S和都闭合时，电饭锅的电功率； （2）电热丝的阻值； （3）在这30min内电饭锅产生的热量。 9．某电热水壶的额定电压为220V，额定加热功率为1000W，电热丝R在电路中的位置如图所示。[]求： （1）正常工作时，电热丝的电阻R； （2）用该电热水壶把质量为1kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量； （3）在第（2）问中，水壶正常工作，若电热丝产生的热量80%被水吸收，则该过程需要多少秒？ 10．如图所示的简化电路图，R2＝1760Ω，电热毯处于高温加热状态时，电功率为110W，电热毯处于保温状态，电路中的电流为0.1A。通过计算回答： （1）电热毯处于高温加热时，S1闭合，S2 （选填“闭合”或“断开”），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？ 11．如图所示的电路，电源电压为6V保持不变，定值电阻R1的阻值为10Ω，开关SI和S3均闭合、S2断开时，电流表的示数为1.0A。求： （1）通过定值电阻R1的电流； （2）定值电阻R2的阻值； （3）当开关S2闭合、S1和S3均断开时，5min内电流通过定值电阻R2产生的热量。 12．如图甲是一个充电式暖宝宝，其简化电路图如图乙所示，R1和R2均为发热电阻，该充电式暖宝宝可以通过S1、S2、S3三个开关的断开与闭合实现三个挡位（高温、中温、低温）的变化，已知经家庭电路转化后的电源电压为12V，R1=20Ω，只闭合开关S2时，电路消耗的总功率为2.88W。求： （1）只闭合开关S1时电路消耗的电功率； （2）电阻R2的阻值； （3）以高温挡正常工作1min电路产生的热量。 13．如图所示是某品牌电热锅的简化电路，R1、R2均为发热电阻。电热锅工作时，通过开关S1和S2实现低温、中温和高温的挡位控制，已知低温挡电阻R1=110Ω，中温挡功率为880W；求： （1）电热锅低温挡工作时的电功率； （2）电热锅中温挡工作时的电流； （3）使用电热锅高温挡将质量为2kg的水从20℃加热到75℃所用的时间。[不计热量损失，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）]    14．某型号的电饭锅有两挡，“1”挡是保温，“2”挡是高温烧煮，其电路如图所示。 （1）若开关S先后置于“1”挡和“2”挡时，串联在电路中的电流表示数分别为和，求电阻和R的阻值； （2）若电源电压为200V，开关S置于“1”挡时，电饭锅工作15min产生的热量为多少？ 15．如图所示，灯泡L标有“6V 3W”的字样，定值电阻R=10Ω，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω。闭合开关S，将开关S1拨至2，滑片P移至a端，灯泡L正常发光。 (1)求灯泡L正常发光时的电流； (2)滑片P移至b端，开关S1拨至1，求定值电阻R工作10min产生的热量； (3)接着将开关S1拨回2，电流表示数为0.24A，求此时灯泡L的电功率。 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）2W；（2）240J 【详解】解：（1）电流表测量通过R1的电流，由得R1两端电压 R1的电功率 （2）因为两电阻并联，则 U2=U1=10V 通过R2电流 通电1min，电阻R2产生的热量 答：（1）R1的电功率为2W； （2）电阻R2产生的热量为240J。 2．（1）60Ω；（2）1215J；（3）4.5W，6Ω 【详解】解：（1）当S、S1、S2都闭合时，小灯泡被短路，R0与R并联，电流表测干路电流，电流表的量程为“0~0.6A”，由电流表的量程可知，干路中的最大电流为0.6 A，并联电路各并联支路两端电压相等，电源电压为9V，由欧姆定律可得通过R0的电流为 并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以通过R的电流为 滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为 （2）由焦耳定律可得通电5分钟R0产生的热量为 （3）当S闭合，S1、S2都断开时，滑动变阻器与灯泡串联接入电路，由可得，小灯泡正常发光时的电流 又因为电流表的量程为“0~0.6 A”，所以电路允许通过的最大电流为灯泡正常发光时的电流0.5A，电路消耗最大功率为 当电路中电流最大时，电路的总电阻最小，此时滑动变阻器接入电路的阻值最小，电路的总电阻为 小灯泡的电阻为 滑动变阻器接入电路的阻值最小值为 答：（1）滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为60Ω； （2）通电5分钟R0产生的热量是1215J； （3）电路消耗最大功率为4.5 W，此时滑动变阻器接入电路的最小阻值是6Ω。 3．（1）100J；（2）880W；（3）55Ω 【详解】解：（1）由P=UI可知，电吹风吹冷风时通过线圈的电流为 吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量为 （2）由图可知，吹冷风时，只有电动机工作，吹热风时，电动机和R2并联；根据并联电路的特点可知，吹热风时电热丝R2的电功率为 （3）由可知，电热丝R2的电阻值为 答：（1）若电动机线圈电阻R1为10Ω，当吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量是100J； （2）当吹热风时，电热丝R2的电功率是880W； （3）电热丝R2的电阻值是55Ω。 4．（1）3.6×105J；（2）48.4Ω；（3）198V 【详解】解：（1）低温挡正常工作时间 t1=10min=600s 电烤箱在低温挡正常工作15min产生的热量 Q1=W1=P低温t1=400W×600s=2.4×105J （2）由图知，电烤箱开关接1时，电热丝R1、R2串联，电路电阻较大，根据可知，电压一定时，电阻越大，电功率越小，此时电烤箱处于低温挡，此时电路的总电阻 因为串联电路的总电阻等于各串联电阻之和，所以R1的阻值 R1=R串-R2=121Ω-72.6Ω=48.4Ω （3）由题意和图示可知，电烤箱开关接2时，电路为电热丝R1的简单电路，此时电烤箱处于高温挡，“3000imp/（kW•h）”表示每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁3000次，指示灯闪烁81次消耗的电能 工作时间 电烤箱高温挡的实际功率 此时家庭电路两端的实际电压 答：（1）电烤箱在低温挡正常工作15min电流做的功为3.6×105J； （2）R1的阻值为48.4Ω； （3）此时家庭电路两端的实际电压为198V。 5．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）分析电路可知，、并联，电流表测电流。根据并联电路电压规律，阻值为 （2）的电流为 根据并联电流规律，则干路电流为 （3）通电100s，电流通过电阻所产生的热量为 答：（1） R₁的阻值为； （2） 通过干路的电流I为； （3）通电100s，电流通过电阻所产生的热量为。 6．（1）3W ，；（2）180J ， 150J；（3）   【详解】解：（1）依题意，电源为四节新干电池，则电源电压,闭合S1，将滑片移到最左端位置，此时小灯泡正常工作，电流为，则小灯泡的额定电功率为 小灯泡的电阻为 移动滑片至最右端，滑动变阻器的阻值为，此时小灯泡的电功率最小，电路的电流为 此时小灯泡的电功率为 因此灯泡功率的变化范围为。 依题意，闭合S1、S2时，将滑片移到最左端位置，滑动变阻器的阻值为0，小灯泡与电风扇并联，此时小灯泡正常工作，电流为，干路的电流为，则通过电风扇的电流为 电动机消耗的电能为 根据焦耳定律，线圈电阻产生的热量为 电动机工作时，将电能转化为机械能和内能，则转化的机械能为 （3）为了在移动滑片时，只让小灯泡的亮度发生明显变化，则要把滑动变阻器只与小灯泡串联，如图所示：    答：（1）只闭合S1时，小灯泡的额定功率为3W，其功率的变化范围； （2）电动机消耗的电能为180J，转化的机械能为150J。 （3）如图所示。 7．（1）0.01kW•h；（2）0.5；（3）80Ω 【详解】解：（1）由题意得，只送风换气功率 只使用换气功能时，10min消耗的电能 （2）由题意可知闭合S2和S3，R1接入电路，此时为高温挡，闭合S2和S4，R2接入电路，此时为低温挡，根据得 （3）由题意可知用R3替换R1后，R2接入电路时为中温挡，R3接入电路时为低温挡，两电阻并联接入电路为高温挡，则低温挡功率 则R3的阻值为 答：（1）只使用换气功能时，10min消耗的电能为0.01kW•h； （2）R1和R2的比值为0.5； （3）R3的阻值为80Ω。 8．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）分析电路可知，S和都闭合时，和并联，此时电路总电阻较小，根据可知电流较大，根据可知总功率较大；只闭合S时，单独工作，此时电路总电阻较大，根据可知电流较小，根据可知总功率较小。由图丙可知，S和都闭合时，总电流为3A，则此时电饭锅的电功率为 （2）根据并联电流规律可知，电热丝的电流为 则电热丝的阻值为 （3）在这30min内电饭锅产生的热量为 答：（1）S和都闭合时，电饭锅的电功率为； （2）电热丝的阻值为； （3）在这30min内电饭锅产生的热量为。 9．（1）48.4Ω；（2）；（3）420s 【详解】解：（1）由可知，正常工作时，电热丝的电阻为 （2）用该电热水壶把质量为1kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量 （3）水壶正常工作，若电热丝产生的热量80%被水吸收，则电热丝产生的热量为 由 可得，该过程需要的时间为 答：（1）正常工作时，电热丝的电阻R为48.4Ω； （2）用该电热水壶把质量为1kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量为； （3）在第（2）问中，水壶正常工作，若电热丝产生的热量80%被水吸收，则该过程需要420秒。 10． 闭合 7.5A 440Ω 5280J 【详解】（1）[1][2]由图可知，当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路电阻最大，由可得，电热毯处于保温状态；当开关S1、S2都闭合时，R2被短路，只有R1接入电路中，电路中的电阻最小，由可知，电热毯处于高温加热状态。根据P＝UI可知，电热毯处于保温状态时，电路中的电流为 （2）[3]由可知，R1的电阻值为 （3）[4]电热毯处于保温状态，电路中的电流为I保温＝0.1A，由可得，保温5min电阻丝R2产生的热量为 11．（1）0.6A；（2）15Ω；（3）259.2J 【详解】解：（1）开关SI和S3均闭合、S2断开时，R1与R2并联，电流表测干路电流，则R1的电流 （2）R1与R2并联，根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知：R2的电流 由可得 （3）当开关S2闭合、S1和S3均断开时，R1与R2串联，则总电阻为 电流为 则R2产生的热量 答：（1）通过定值电阻R1的电流为0.6A； （2）定值电阻R2的阻值为15Ω； （3）当开关S2闭合、S1和S3均断开时，5min内电流通过定值电阻R2产生的热量为259.2J。 12．（1）7.2W；（2）30Ω；（3）720J。 【详解】解：（1）只闭合开关S1时电路为R1的简单电路，电路消耗的电功率为 （2）只闭合开关S2时，两电阻串联，串联电路总电阻 串联电路总电阻等于各分电阻之和，电阻R2的阻值 （3）当S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联接入电路，串联电路总电阻大于任何一个分电阻，并联电路总电阻小于任何一个分电阻，根据可得此时电路的总功率最大，为高温挡，暖宝宝高温挡的功率为 工作1min产生的热量为 答：（1）只闭合开关S1时电路消耗的电功率为7.2W； （2）电阻R2的阻值为30Ω； （3）以高温挡正常工作1min电路产生的热量为720J。 13．（1）440W；（2）4A；（3）350s 【详解】解：（1）由电路图和已知条件可以得出，当只闭合开关S1时，只有电阻R1接入电路，为低温挡，电压为220V，根据公式可得低温档功率为 （2）根据题意可知，当只有电阻R2接入电路时为中温挡，电热锅中温挡功率为880W，电压为220V，由公式变形可知，此时电路中的电流为 （3）当R1、R2均接入电路，即开关S1和S2均闭合时为高温挡，根据串并联电路中电功率的规律可知，高温挡功率为 根据热平衡方程可知 即 所以所需的时间为 答：（1）电热锅低温挡工作时的电功率为440W； （2）电热锅中温挡工作时的电流为4A； （3）不计热量损失，使用电热锅高温挡将质量为2kg的水从20℃加热到75℃所用的时间为350s。 14．（1）40，1960；（2）18000J 【详解】解：（1）由图可知，当开关S置于“1”时，R、R0串联，此时电路中的电流为0.11A，此时电路中的总电阻 当开关S置于“2”时，只有R0工作，此时电路中的电流为5.5A，R0的阻值 根据串联电路的电阻特点可知，R的阻值 （2）开关S置于“1”挡时，电饭锅工作15min产生的热量 答：（1）电阻R0和R的阻值分别为，； （2）若电源电压为200V，开关S置于“1”挡时，电饭锅工作15min产生的热量为18000J。 15．(1)0.5A； (2)240J； (3)0.288W 【详解】（1）闭合开关S，将开关S1拨至2，滑片P移至a端，电阻R被短路，R1接入电路的电阻为0，电路中只有灯泡，灯泡L正常发光，电源电压为6V，由此可知灯泡L正常发光时的电流 （2）滑片P移至b端，开关S1拨至1，灯泡被短路，此时R与R1串联。滑动变阻器接入电路的电阻最大，电路中的电流 定值电阻R工作10min产生的热量 （3）接着将开关S1拨回2，电流表示数为0.24A，滑动变阻器两端的电压 此时灯泡L的实际电功率 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 $$