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，电源电压恒定U=9V，R1、R2是定值电阻，R1=10Ω，滑动变阻器R3标有“20Ω0.5A”字样，闭合开关S1、S2、S3，电流表的示数为1.5A。求： (1)只闭合开关S1，电流表的示数； (2)开关S1、S2、S3都闭合时，R2在10s内产生的热量； (3)只闭合开关S3，移动变阻器滑片，R1的最大功率。 2．如图所示的电路中，电源电压不变，灯L标有“6V 3W”字样。 当开关键K闭合时，灯L正常发光。 电流表的示数为0.6A。求： （1）通过灯L的电流； （2）电阻R2的阻值； （3）电阻R2通电1min 所产生的热量。 3．小阳同学在科技月制作了一个多挡位电热器模型。为了分析接入电路的电阻对电热器电功率的影响，他将电表接入电路中，其电路如图所示。电源两端电压不变，R1的阻值为20Ω，滑动变阻器的最大阻值为R2，当开关S闭合，S1、S2断开时，将滑动变阻器的滑片置于b端，此时电压表示数为U1，R3消耗的功率P3为6.4W；当开关S、S2闭合，S1断开时，电流表的示数为I1，电压表的示数为U2；当开关S、S1、S2都闭合时，将滑动变阻器的滑片置于中点，电流表的示数为I2。已知I1∶I2=3∶7，U1∶U2=2∶9，求： （1）R2的阻值； （2）电源两端的电压； （3）当开关S、S1、S2都闭合，将滑动变阻器的滑片置于b端时，通电10s，多挡位电热器产生的总热量。 4．如图甲为电热毛巾架，额定电压为220 V。该毛巾架通过智能系统能够实现高温、低温挡自动切换。图乙所示为其内部电路原理图，R1和R2都为发热电阻丝；图丙为该毛巾架在正常工作30 min内电流随时间变化的图像。求： （1）高温挡的功率。 （2）发热电阻丝R2的电阻。 （3）毛巾架低温挡正常工作20 min产生的热量。    5．如图所示的电路中，电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“20Ω 1A”的字样，闭合开关S，移动滑片P到某一位置时，电流表A1、A2的示数分别为0.4A和0.3A。求：（两电表均选用0~0.6A量程） （1）电阻R1的阻值； （2）在移动滑片P的过程中，电流表A1中的最小电流； （3）为了保证电路安全，通电1min电路产生的最多热量。    6．如图所示是一台电热水器铭牌上的部分信息。请根据铭牌提供的信息解答下列问题：[] （1）若给该电热水器装满水进行加热，使水的温度从22℃升高到62℃，求水吸收的热量。 （2）如果电热水器正常工作时，所产生的热量有80%被水吸收，则上一问题中给水加热的时间是多少？ （3）当电热水器通电后水温达到最高时，为什么与电热水器连接的铜导线却不怎么热？ 容量：10L 额定功率：2000W 额定电压：220V 保温温度：78℃ 7．如图，电源电压为6V且保持不变，闭合开关后，电流表A1和A2的示数分别为0.4A和1.2A。求： （1）电阻R2的阻值； （2）通电1min，电阻R2产生的热量。 8．如图所示，电源电压U为并保持不变，滑动变阻器规格为“”。当滑片P移至最左端时，灯泡正常发光，电流表示数，当滑片P移至中点时，电流表示数为。 (1)灯泡正常发光时灯丝电阻多大？ (2)滑片P移至中点时，内滑动变阻器产生的热量是多少J？ (3)滑片P在中点时，灯泡的实际功率多大？ 9．如图是家用电热壶及铭牌，假设电热壶电阻丝电阻不变，水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)。 求：（1）电热壶电阻丝的电阻； （2）不考虑热损失，电热壶正常工作时，把1kg水从20℃加热到100℃所需要的时间； （3）当电压为198V时，电热壶的实际功率。 10．如图所示，小明将玩具电动机与电流表串联在电路中，电源内阻不计，电流表内阻为。当电源电压为6V时，闭合开关S，电动机转动，电流表示数为0.5A；当电源电压为1.5V时，闭合开关S，电动机不转，电流表示数仍为0.5A。求： （1）玩具电动机线圈的电阻； （2）电源电压为6V时，电动机线圈的发热功率（发热功率为单位时间内电流通过线圈产生的电热）； （3）电源电压为6V时，假设空载和负载时转速和电流不变，不考虑绳重和机械摩擦，10s电动机可将质量为500g的物体匀速提升多高（）。 11．张聪同学利用电磁继电器制作了具有加热、保温功能的恒温饮水器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1=6V，电磁铁线圈电阻R0=50Ω，且保持不变，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路中，电压U2=220V，R1=836Ω，保温时功率为55W。已知恒温饮水器容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)] （1）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流； （2）求R2的阻值； （3）当饮水器加满温度为30℃的水，加热元件工作600s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温饮水器的加热效率。（保留整数）    12．在如图甲所示的电路中，电源电压恒为3V。图乙是小灯泡L的电流与它两端的电压关系图像。求： （1）闭合开关S后，滑片P由左端向右端滑动的过程中，小灯泡L的最大功率； （2）电流表示数为0.2A时，通电10s，滑动变阻器产生的热量。 13．思宇同学学习了电学知识后，非常感兴趣也有很多的疑惑，于是他买回一些电学器材，自己在家做起了电学实验。如图是他连接的一个电路，电源电压为6V且不变，R0=30Ω，小灯泡L标有“6V 3W”（忽略灯丝电阻的变化），求： （1）小灯泡L的电阻； （2）当S、S1都闭合时，电流表示数； （3）当S、S1都闭合时，电阻R0每分钟产生的热量。    14．如图所示，电源电压保持不变，小灯泡规格是“3V  1.2W”，定值电阻R1=10Ω，滑动变阻器R2上标有“30Ω  1A”字样，电压表选用0～3V量程。断开S2、闭合S和，S1当滑片P移到滑动变阻器的中点时，小灯泡正常发光。 （1）小灯泡正常发光时的电流是多少； （2）电源电压是多少； （3）断开S1、闭合S和S2，在保证电路元件安全的前提下，电路在2min内产生的热量可能是多少？ 15．图甲、乙为一款家电饭锅及其简化电路，其中R1和R2均为电热丝，开关S、S1均为自动控制开关，可实现智能化地控制食物在不同时间段的温度。该电饭锅开始焖烧米饭时，开关S和S1同时闭合，电饭锅处于高功率加热状态，经过一段时间后，开关S1自动断开，电饭锅处于低功率保温状态，再经过一段时间后，米饭完全成熟，开关S自动断开。图丙为用该电饭锅焖熟一锅米饭的全过程中，功率随时间变化的图像。已知该电饭锅保温挡的功率P2是110W，电阻R1的阻值是88Ω，家庭电路的电压U是220V。当该电饭锅正常工作时，求： （1）保温时的电流I2； （2）加热时电阻R1的功率P1； （3）在不考虑热损失的条件下，当用电高峰的实际电压为200V时，求出该电饭锅从开始工作到开关S1自动断开所用的时间。 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)0.9A (2)54J (3)2.5W 【详解】（1）只闭合开时只有连入电路，电流表的示数 （2）开关、、都闭合时与并联，变阻器R3被短路，通过的电流 在内产生的热量 （3）只闭合开关时、串联，由变阻器规格知电路中的最大电流，的最大功率 2．（1）0.5A；（2）60Ω；（3）36J 【详解】解：（1）由电路图可知，灯泡L和R2串联，闭合开关后，灯L正常发光，电流表测干路电流，则通过灯的电流为 （2）由并联电路电流特点可知，通过R2的电流为 并联电路中各支路电压相等，因此 由欧姆定律可知，R2的阻值为 （3）电阻R2通电1min所产生的热量 答：（1）通过灯L的电流为0.5A； （2）电阻R2的阻值为60Ω； （3）电阻R2通电1min 所产生的热量为36J。 3．（1）30Ω；（2）36V；（3）1404J 【详解】解：（1）当开关S闭合，S1、S2断开，将滑动变阻器的滑片置于b端时，滑动变阻器和电阻R1、R3串联，滑动变阻器完全接入电路中，电压表测量电阻R1两端电压，示数为U1，等效电路如图甲所示；当开关S、S2闭合，S1断开时，滑动变阻器和电阻R3被短路，电阻R1单独接入电路中，电压表测量电阻R1两端电压，示数为U2，电流表测量电路中的电路，示数为I1，等效电路如图乙所示；当S、S1、S2都闭合时，将滑动变阻器的滑片置于R2中点，滑动变阻器和电阻R1、R3并联，滑动变阻器接入电路中的电阻为最大阻值的一半，电流表测量通过电阻R1和滑动变阻器的总电流，示数为I2，等效电路如图丙所示；当S、S1、S2都闭合时，将滑动变阻器的滑片置于b端时，滑动变阻器和电阻R1、R3并联，滑动变阻器完全接入电路中，电流表测量通过电阻R1和滑动变阻器的总电流，示数为I3，等效电路如图丁所示： （1）图乙中，电阻R1单独接入电路中，电阻R1两端电压U2等于电源电压U，图乙中电流表的示数 图丙中滑动变阻器和电阻R1、R3并联，滑动变阻器接入电路中的电阻为最大阻值的一半，电流表测量通过电阻R1和滑动变阻器的总电流，示数为I2，通过电阻R1的电流，通过滑动变阻器的电流 根据并联电路的电流规律可知，电流表示数 电流之比 数据代入得 解得R2=30Ω。 （2）由串联电路的电流规律可知，甲图中电路中的电流 则 数据代入得 解得R3=40Ω；由 P＝UI＝IR×R＝I2R 可知R3消耗的功率P3为6.4W，则通过R3的电流 由图甲得电源电压 U=IR总1=I(R1+R2+R3)=0.4A×(20Ω+30Ω+40Ω)=36V （3）当S、S1、S2都闭合时，将滑动变阻器的滑片置于b端时，滑动变阻器和电阻R1、R3并联，滑动变阻器完全接入电路中，电热器产生的总热量 答：（1）R2的阻值是30Ω； （2）电源两端的电压是36V； （3）当开关S、S1、S2都闭合，将滑动变阻器的滑片置于b端时，通电10s，多挡位电热器产生的总热量是1404J。 4．（1）440W；（2）330Ω；（3）1.32×105J 【详解】解：（1）由图丙可得高温时电流I=2A，高温挡的功率 P=UI=220V×2A=440W （2）高温挡只有R1连入电路 低温挡R1和R2串联，电流I=0. 5A，则 根据串联电路电阻的特点，R2的阻值 R2=R串-R1=440Ω-110Ω=330Ω （3）毛巾架低温挡正常工作20min产生的热量 Q=W=UIt=220V×0.5A×20×60s=1.32×105J 答：（1）高温挡的功率为440W； （2）发热电阻丝R2的电阻为330Ω； （3）毛巾架低温挡正常工作20 min产生的热量为1.32×105J。 5．（1）30Ω；（2）0.25A：（3）108J 【详解】解：（1）由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R2支路的电流。因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，则通过R1的电流 I1=I﹣I2=0.4A﹣0.3A=0.1A 因并联电路中各支路两端的电压相等，所以电阻R1的阻值 （2）当R2接入电路中的电阻最大时，R2支路的电流最小，干路电流最小，即电流表A1的示数最小，则通过R2支路的最小电流 所以，电流表A1中的最小电流 I小=I1+I2小=0.1A+0.15A=0.25A （3）由两个电流表的量程都是0~0.6A可知，干路中的最大电流为0.6A；通电1min电路产生的最多热量 Q=W=UI大t=3V×0.6A×60s=108J 答：（1）电阻R1的阻值为30Ω； （2）在移动滑片P的过程中，电流表A1中的最小电流为0.25A： （3）为了保证电路安全，通电1min电路产生的最多热量为108J。 6．（1）； （2）1050s；  （3）因为电炉丝的电阻大，产生的热量多。 【详解】解：（1）电热水器装满水的体积 根据可得，水的质量 水吸收的热量 （2）由可得，消耗的电能 根据可得，给水加热的时间 （3）电热水器通电后，电热水器电阻和铜导线串联 I电炉丝=I导线 通电时间t相同， 根据可知，因为R电热水器＞R导线 ，可知电流产生的热量 Q电热水器＞Q导线 从而出现水温达到最高时，电热水器连接的铜导线却不怎么热的现象。 答：（1）水吸收的热量为； （2）给水加热的时间是1050s； （3）因为电炉丝的电阻大，产生的热量多。 7．（1）7.5；（2）288J 【详解】解：（1）由电路图可知，R1、R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A2测干路电流。因并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R2的电流 I2=I-I1=1.2A-0.4A=0.8A 因并联电路中各支路两端的电压相等，所以电阻R2两端电压 U2=U=6V 电阻R2的阻值 （2）通电1min，电阻R2产生的热量 Q=I22R2t=(0.8A)2×7.5Ω×60s=288J 答：（1）电阻R2的阻值是7.5Ω； （2）通电1min，电阻R2产生的热量是288J。 8．(1) (2)48.6 (3)0.54W 【详解】（1）当滑片P移至最左端是，电路是只有灯泡工作的简单电路，此时灯泡正常发光，则灯泡正常发光时灯丝的电阻为 （2）滑片P移至中点时，滑动变阻器接入电路的电阻为 则1min内滑动变阻器产生的热量为 （3）滑片P在中点时，滑动变阻器两端的电压为 灯泡两端的实际电压为 此时灯泡的实际功率为 9．（1）48.4Ω；（2）336s；（3）810W 【详解】解：（1）电热壶电阻丝的电阻 （2）把1kg水从20℃加热到100℃所吸收的热量为 Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃－20℃)＝3.36×105J 不考虑热损失，电热壶放出的热量为 Q放＝Q吸＝3.36×105J 所需时间为 （3）当电压为198V时，电热壶的实际功率为 答：（1）电热壶电阻丝的电阻为48.4Ω； （2）不考虑热损失，电热壶正常工作时，把1kg水从20℃加热到100℃所需要的时间为336s； （3）当电压为198V时，电热壶的实际功率为810W。 10．（1）2.4Ω；（2）0.6W；（3）4.5m 【详解】解：（1）当电源电压为1.5V时，闭合开关S，电动机不转，电流表示数为0.5A，此时电路总电阻 玩具电动机线圈的电阻 （2）电源电压为6V时，电流表示数为0.5A，电动机线圈的发热功率 （3）电路总功率 电流表消耗功率 电动机输出有用功功率 10s电动机做的功 质量为500g的物体的重力 提升高度 答：（1）玩具电动机线圈的电阻为2.4Ω； （2）电动机线圈的发热功率为0.6W； （3）可将质量为500g的物体匀速提升4.5m。 11．（1）0.04A；（2）44Ω；（3）4.2×105J，64% 【详解】解：（1）由图甲可知，控制电路中，R与R0串联，衔铁刚跳起时，水温达到80℃，由图乙可知此时热敏电阻的阻值为100Ω，因串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以控制电路的总电阻为 R控=R+R0=100Ω+50Ω=150Ω 衔铁刚弹起时，通过电磁铁线圈的电流 （2）当衔铁被吸下时，动触点与静触点b接触，工作电路为R2的简单电路，此时工作电路的电阻最小，由可知，此时工作电路的电功率最大，处于加热状态；当衔铁跳起时，动触点与静触点a接触，R1和R2串联，此时工作电路的总电阻最大，由可知，此时工作电路的电功率最小，处于保温状态；则R1和R2的总电阻为 R2的阻值为 R2=R总-R1=880Ω-836Ω=44Ω （3）水的初温为30℃，加热元件工作600s后衔铁跳起，此时水温达到80℃，则此过程中水吸收的热量为 Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-30℃)=4.2×105J 恒温饮水器加热状态下的电功率 加热600s消耗的电能 W=P加热t=1100W×600s=6.6×105J 恒温饮水器的加热效率 答：（1）衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流0.04A； （2）R2的阻值44Ω； （3）水吸收的热量为4.2×105J；恒温饮水器的加热效率64%。 12．（1）；（2） 【详解】解：（1）由电路图可知，L与R串联，电流表测电路中的电流，电压表测量灯泡两端电压。由图像可知，闭合开关S后，滑片P在最右端时，R接入电路的阻值为0，电路中电流最大，当灯泡两端的电压为电源电压3V时，通过灯泡的电流是0.3A，此时小灯泡L的电功率 （2）根据图乙可知，当电流表示数为0.2A时，灯泡两端的电压是1V，则滑动变阻器两端的电压是 滑动变阻器产生的热量等于滑动变阻器通电10s消耗的电能 答：（1）小灯泡L的最大功率是； （2）滑动变阻器产生的热量是。 13．（1）12Ω；（2）0.7A；（3）72J 【详解】解：（1）小灯泡L的电阻 （2）当S、S1都闭合时，小灯泡和定值电阻R0并联，根据并联电路的电压规律可知，小灯泡和R0两端的电压等于电源电压，即 UL=U0=U=6V 通过灯泡的电流 通过定值电阻R0的电流 由图可知，电流表测量干路的电流，根据并联电路的电流规律可知，电流表示数 I=IL+I0=0.5A+0.2A=0.7A （3）当S、S1都闭合时，电阻R0每分钟产生的热量 Q=I02R0t=(0.2A)2×30Ω×60s=72J 答：（1）小灯泡L的电阻RL为12Ω； （2）当S、S1都闭合时，电流表示数为0.7A； （3）当S、S1都闭合时，电阻R0每分钟产生的热量为72J。 14．（1）0.4A；（2）9V；（3）243~324J 【详解】解：（1）小灯泡正常发光时的电流是 （2）断开S2、闭合S和S1，滑动变阻器与灯泡L串联，当滑片P移到滑动变阻器的中点时，此时滑动变阻器接入的阻值为 此时小灯泡正常发光，说明通过小灯泡的电流为0.4A，小灯泡两端的电压为3V，则滑动变阻器两端的电压为 则电源电压是 （3）断开S1、闭合S和S2，滑动变阻器与R1串联，电压表测量定值电阻两端的电压，根据电压表的量程可知，定值电阻两端的最大电压为3V，则此时电路中的最大电流为 此时电路中产生的热量最大值为 当滑动变阻器全部接入时，电路中的电流最小，此时电路中产生热量最小，最小值为 答：（1）小灯泡正常发光时的电流是0.4A； （2）电源电压是9V； （3）电路在2min内产生的热量可能是在243~324J之间。 15．（1）0.5A；（2）550W；（3）0.484h 【详解】解：（1）由可得，保温时的电流 （2）开关S和S1同时闭合，R1与R2并联，电饭锅处于高功率加热状态，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，加热时电阻R1的功率 （3）正常加热工作时总功率 由图丙可知，正常加热食物时的工作时间 在不考虑热损失的条件下，食物吸收的热量 正常加热时电路的总电阻 当实际电压为200V时的总功率 该电饭锅从开始工作到开关S1自动断开所用的时间 答：（1）保温时的电流为0.5A； （2）加热时电阻R1的功率为550W； （3）当用电高峰的实际电压为200V时，该电饭锅从开始工作到开关S1自动断开所用的时间为0.484h。 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 $$