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．如图电路，电源电压保持12V不变，标有“10V 4W”的灯泡L与滑动变阻器R串联接在电路中，闭合S，调节滑片P使灯泡L正常发光，求： （1）灯泡L的电阻； （2）电路中的电流； （3）通电2min，变阻器R上产生的热量。 2．小雨给爷爷网购了一台电热足浴器，其铭牌的部分参数如图甲所示，足浴器某次正常工作时控制面板显示如图乙所示［已知= 1.0×103kg/m3，=4. 2×103J（kg•）］求： （1）此时足浴器的工作电流（计算结果保留一位小数）． （2）足浴器装入最大容量初温为22的水，当水温达到控制面板上显示的温度时水所吸收的热量． （3）上述加热过程耗时16min，该足浴器的热电效率． 3．如图所示是一款电火锅的简化电路图，额定电压为220V，当开关S0闭合后，锅内温控开关S自动控制小火和大火两种加热状态，已知R2的电阻为48.4Ω，小火加热功率为1000W。求∶ （1）电火锅大火加热的功率。 （2）用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃吸收的热量。[c汤=4×103J/（kg·℃）] （3）若忽略热量损失，用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃需要的时间。 4．半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻受温度影响较大，如图甲是某种半导体材料的电阻随温度变化的关系图象，将这种半导体材料电阻连入电路如图乙所示，定值电阻R0为10Ω，则： （1）当环境温度为20℃时，电流表的读数为0.2A，求电源的电压； （2）电流表的读数为0.4A时，求当时环境温度和半导体电阻的电功率分别是多少？ （3）电流表的读数为0.4A时通电10分钟，R0产生的热量是多少？ 5．在计算电动机工作所消耗的电功率时，小杰和小施产生了分歧，小杰利用公式P = UI计算电动机所消耗的电功率，小施利用P= I2 R来计算电动机所消耗的电功率.(已知:电动机线圈电阻为2Ω，电动机工作时两端的电压为220 V，通过电动机的电流为4 A) (1)请你判断这两位同学计算电动机所消耗的电功率的方法是否正确，并说明理由. (2)求这台电动机工作5 min，电动机线圈产生的热量. (3)求这台电动机工作5 min所做的机械功. 6．电水壶烧水时，电热丝很热，连接它的导线却不怎么热，其原因是 ． 7．现在市场上流行如图甲所示的新型电饭锅，采用“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，使食物得到最佳的口感和营养。把电饭锅接入220V的电路中，某次煮饭电饭锅的电功率随时间变化的图像如图乙所示。 （1）电饭锅工作时电路中的电流最大是多少？ （2）整个煮饭过程消耗了多少电能？ （3）一天，小宇断开家中其它用电器，只接通电饭锅，发现家中标有“”的电能表指示灯闪烁了150次刚好用时5min，求电饭锅此时的实际功率是多少？ （4）已知他家原有电器的总功率是6000W，电能表上标有“220V，10（30）A”的字样。请你通过计算说明：从电能表使用的角度考虑，小宇家的电路是否允许使用这样一台电饭锅在高温挡煮饭？ （5）电饭锅通电时，其发热体将水明显加热，但与之连接的电源线不怎么热，这是为什么？ 8．在如图所示的电路中，电源电压为3伏保持不变，滑动变阻器R2标有“20欧 2安”字样。只闭合开关S1，电流表示数为0.3安。 ①求电阻R1的阻值； ②求通电10秒钟，电流通过电阻R1所做的功W； ③闭合开关S2，移动滑动变阻器滑片P，使R1和R2消耗的总功率最小，求此最小总功率P最小。 9．如图所示电路中，电阻，当开关闭合后，电压表的示数为6 V，电流表的示数为0.3 A。求： （1）电阻的阻值。 （2）电源两端的电压。 （3）在1 min内产生的热量。 10．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，灯泡正常发光。 （1）求灯泡正常发光时的电流； （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S拨回2，电流表示数为0.24A，求此时灯泡的功率。    11．某电热饮水机，它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），从它的说明书上收集到如表数据及如图所示的简化电路原理图。 热水箱容量 2L 额定电压 220V 加热时的功率 400W 保温时的功率 44W （1）请分析说明温控开关S0断开时，饮水机的状态；     （2）求电阻R1的阻值；     （3）晚上，由于是用电高峰期，该电热饮水机的实验工作电压只有200V，若它的电阻不变，加热效率为80%，则将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要多长时间？[c水=4.2×103J/（kg•℃），ρ水=1.0×103kg/m3，结果保留一位小数]。 12．小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位。“低温”挡功率为24W。该座椅垫加热部分的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，电热丝R2阻值为12Ω。求： （1）电热丝R1的阻值是多少？ （2）“高温”挡的功率为多少？ （3）座椅垫高温挡工作3min电流做了多少功？ 13．如图所示,电源电压保持不变,灯泡标有“3V 3W”字样，当只闭合开关S1时，灯泡正常发光．再闭合开关S2时，此时干路电流为1.5A．求： (1)灯泡正常发光时的电流 (2)通电lmin电阻R产生的热量． 14．如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R2的阻值为15 Ω.闭合开关S后，电流表的示数为1 A，通过电阻R2的电流为0.4 A．求： (1)电源电压U. (2)通电10 s，电流通过电阻R1产生的热量． 15．如图所示，图甲为某电饭锅的实物图、图乙为其电路原理图、图丙为电饭锅铭牌的主要参数，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1为总开关，S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220V的电路中，求： 额定电压：220V 加热功率：880W 保温功率：80W （1）电饭锅在处于加热挡时的电流； （2）电饭锅处于保温挡时，持续工作10min，产生的热量是多少焦； （3）R1和R2的阻值。 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）25Ω；（2）0.4A；（3）96J 【详解】解：（1）由题意可知，灯泡L的额定电压为10V，额定功率为4W，则根据可得，灯泡L的电阻 灯泡L的电阻为25Ω。 （2）灯泡正常发光，则根据电功率公式可知，流过灯泡的电流 流过灯泡的电流为0.4A；再根据串联电路的电流特点可知 电路中的电流为0.4A。 （3）由题意可知，灯泡L正常发光，则灯泡L的电压为10V，电源电压保持12V不变，那么根据串联电路的电压特点，可知变阻器R的电压 变阻器R两端电压为2V，由（2）解析可知，电路中的电流为0.4A，则流过变阻器R的电流也为0.4A，根据欧姆定律可知，变阻器R的电阻 变阻器R的电阻为5Ω；流过变阻器R的电流为0.4A，通电时间 则变阻器R上产生的热量 变阻器R上产生的热量为96J。 答：（1）灯泡L的电阻为25Ω； （2）电路中的电流为0.4A； （3）通电2min，变阻器R上产生的热量为96J。 2．(1)2.3A   (2)4.2×105J   (3)87.5% 【详解】(1)由表可以看出这时500W的指示灯亮，由P=UI得，此时足浴器的工作电流： I==≈2.3A； (2)已知V水=5L=5dm3=5×10-3m3，由ρ=可得，水的质量： m=ρV=1.0×103kg/m3×5×10-3m3=5kg， 水所吸收的热量为： Q=cm△t=4.2×103J/(kg•)×5kg×(42-22)=4.2×105J； (3)水吸收的热量来源于电流做功，由P=得，消耗电能： W=Pt=500W×16×60s=4.8×105J， 足浴器的热电效率： η=×100%=×100%=87.5%． 答：(1)此时足浴器的工作电流为2.3A； (2)水所吸收的热量为4.2×105J； (3)上述加热过程耗时16min，该足浴器的热电效率为87.5%． 3．（1）2000W；（2）；（3）320s 【详解】解：（1）只闭合开关S0， R1单独工作，为小火；同时闭合开关S0、S， R1与R2并联，为大火，R2工作的功率为 大火功率为 （2）用大火将2kg清汤从20°C加热到100°C吸收的热量 （3）若忽略热量损失，用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃需要的时间 答：（1）电火锅大火加热的功率是2000W； （2）用大火将2kg清汤从20°C加热到100°C吸收的热量是； （3）若忽略热量损失，用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃需要320s。 4．（1）12V；（2）3.2W；（3）960J 【详解】解：（1）由图乙可知，温度为20℃时，半导体电阻为50Ω，所以电源电压为 （2）当电流表示数为0.4A时，电路总电阻 则半导体的阻值为 根据图乙可知半导体阻值为20Ω时，温度为40℃，此时半导体的电功率 （3）R0产生的热量是 答：（1）电源的电压为12V； （2）电流表的读数为0.4A时，求当时环境温度40℃，半导体电阻的电功率为3.2W； （3）电流表的读数为0.4A时通电10分钟，R0产生的热量是960J。 5．(1)小杰正确，小施不正确.因为只是线圈的发热功率，而电动机正常工作时将大部分电能转化为机械能，小部分电能转化为内能，所以利用来计算电动机所消耗的电功率是错误的.(2)9600J； (3)见解析所示 【详解】(1)小杰正确,小施不正确,因为只是线圈的发热功率，而电动机正常工作时消耗的电能没有全部转化为机械能,有一部分转化成了内能,所以利用来计算电动机所消耗的电功率是错误的． (2)这台电动机在时间t=5min=300s，电动机线圈产生的热量: Q=I2Rt =4A×4A×2Ω×300s=9600J (3)这台电动机在时间t=5min=300s内所做的机械功： W=W电-Q=UIt-Q=220V×4A×300s-9600J=2.544×105J 6．因为Q=I2Rt（0.5分），I丝=I线，t丝=t线（0.5分），R丝>>R线（0.5分），所以Q丝>>Q线（0.5分），电热丝很热导线不怎么热．[或因电热丝与电线串联，通过它们的电流和通电时间相等（0.5分），电热丝的电阻远大于导线的电阻（0.5分）；故电流通过电热丝产生的热量远大于通过导线产生的热量（1分）] 【详解】试题分析：由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比．电热丝和连接的导线串联在电路中（通过的电流相等），通电时间是相同的，而电热丝的电阻比导线的电阻大，由Q=I2Rt可知，在I与t相同的情况下，R电热丝＞R导线，所以电流产生的热量为Q电热丝＞Q导线，从而出现电热丝热得发红，而与电热丝相连的导线却不怎么发热的现象． 考点：焦耳定律的计算公式及其应用． 7．（1）3A；（2）9.9×105J；（3）600W；（4）见解析；（5）见解析 【详解】解：（1）根据题意可知，电饭锅两端的电压U=220V，由乙图可知电饭锅的最大功率Pmax=660W，由可得电饭锅工作时电路中的最大电流为 （2）由图乙可知，整个煮饭过程消耗的电能分为两部分，以P1=660W功率工作的时间段为0~10min和15~20min，两个时间段共计时长为 由公式可得该期间消耗的功率为 以P2=440W功率工作的时间段为10~15min和20~30min，两个时间段共计时长为 由公式可得该期间消耗的功率为 整个煮饭过程消耗的电能为 （3）表示电路中每消耗的电能，电能表的指示灯闪烁3000次，则电能表的指示灯闪烁1次，消耗的电能为，因此则电能表指示灯闪烁150次时，电饭锅消耗的电能为 电能表指示灯闪烁了150次所用时间 电饭锅此时的实际加热功率为 （4）电能表上标“220V，10（30）A”中220V表示家庭电路的电压U=220V，10A是电能表的标定电流，30A是电能表的额定最大电流，即，则家庭电路中允许接入用电器的最大总功率为 由题意可知，他家原有电器的总功率是P0=6000W，家庭电路还允许接入用电器的电功率为 这样一台电饭锅在高温挡煮饭时的功率为660W，大于小宇家的电路还允许接入用电器的电功率为600W，所以从电能表使用的角度考虑，小宇家的电路不允许使用这样一台电饭锅在高温挡煮饭。 （5）由公式可知，当电路中电流一定和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，电饭锅的发热体与导线串联，电流与通电时间相同，而导线的电阻远小于电饭锅发热体的电阻，电流在导线上产生的热量远小于在电饭锅发热体上产生的热量，所以虽然发热体很烫，而连接发热体的导线却不怎么热。 答：（1）电饭锅工作时电路中的电流最大是3A。 （2）整个煮饭过程消耗了9.9×105J电能。 （3）电饭锅此时的实际功率是600W。 （4）从电能表使用的角度考虑，小宇家的电路不允许使用这样一台电饭锅在高温挡煮饭。 （5）由公式可知，当电路中电流一定和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，电饭锅的发热体与导线串联，电流与通电时间相同，而导线的电阻远小于电饭锅发热体的电阻，电流在导线上产生的热量远小于在电饭锅发热体上产生的热量，所以虽然发热体很烫，而连接发热体的导线却不怎么热。 8．①10Ω；②9J；③1.35W 【详解】①只闭合开关S1，电路为R1的简单电路，电阻R1的阻值 ②通电10秒钟，电流通过电阻R1所做的功 ③闭合开关S2，R1 R2并联，要使R1和R2消耗的总功率最小，即电路中总电阻最大，即滑动变阻器滑片P移至最右端，通过的R2电流 电路中最小电流 则最小总功率 答：①电阻R1的阻值为10Ω； ②通电10秒钟，电流通过电阻R1所做的功W为9J； ③闭合开关S2，移动滑动变阻器滑片P，使R1和R2消耗的总功率最小，此最小总功率P最小为1.35W。 9．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）如图，两电阻串联，电压表测R1两端电压，电流表测电路中电流，电阻的阻值为 （2）R2两端电压为 电源两端的电压为 （3）在1 min内产生的热量为 答：（1）电阻的阻值为； （2）电源两端的电压为； （3）在1 min内产生的热量为。 10．（1）0.5A；（2）240J；（3）0.288W 【详解】解：（1）由P=UI可得，灯泡正常发光时的电流为 （2）闭合开关S，将开关S拨至2，滑片P移至a端时，定值电阻R被短路，滑动变阻器接入电路中的电阻为零，电路中只有灯泡L工作，由灯泡正常发光，可知电源电压为 U=U额=6V 滑片P移至b端，开关S拨至1，滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值，灯泡L被短路，电阻R与滑动变阻器R1串联，根据Q=I2Rt可得，定值电阻R工作10min产生的热量 （3）接着将开关S拨回2，灯泡L与滑动变阻器R1串联，电流表测量电路中的电流，由U=IR可得，滑动变阻器两端的电压为 U1=I实R1=0.24A×20Ω=4.8V 由串联电路的电压特点可知，灯泡L两端的实际电压为 U实=U-U1=6V-4.8V=1.2V 此时灯泡的功率为 P实=U实I实= 1.2V×0.24A=0.288W 答：（1）灯泡正常发光时的电流为0.5A； （2）滑片P移至b端，开关S1拨至1，定值电阻R工作10min产生的热量为240J； （3）接着将开关S拨回2，电流表示数为0.24A，此时灯泡的功率为0.288 W。 11．（1）保温；（2）136Ω；（3）1905.6s 【详解】解：（1）电源两端电压始终不变，开关S0断开时，只有R2接入电路，总电阻大于S0闭合时时的电阻，根据P2= 可知，该状态下属于保温状态。 （2）P保温=44W ，P加热=400W，因为电热饮水机处于加热时两电阻并联，加热时 P总=P保温+P1 所以 P1=P总-P保温=400W-44W=356W 根据P1=可知 R1≈136Ω （3）P加热=400W，所以加热时总电阻根据 所以当电压为200V时：根据P=得 P实= 水的总质量 m=ρV=1.0kg/=2kg 则水吸收热量应为 Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×(80℃)=5.04×105J 需要消耗的能量 W= 加热时间 答：(1)开关S0断开时，饮水机是保温状态； (2)电阻R1的阻值为136Ω； (3)晚上，由于是用电高峰期，该电热饮水机的实验工作电压只有200V，若它的电阻不变，加热效率为80%，则将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要1905.6s。 12．（1）12Ω；（2）48W；（3）8640J 【详解】解：（1）S接3位置时，电路为R1、R2的串联电路，总电阻较大，电源电压不变，根据可知，总功率较小，座椅垫处于“低温”挡，根据可知，总电阻为 根据电阻串联的特点可知电热丝R1的阻值为 （2）S接2位置时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据可知，总功率较大，座椅垫处于“高温”挡，根据可知，“高温”挡的功率 （3）座椅垫高温挡工作3min，电流做的功为 答：（1）电热丝R1的阻值是12Ω； （2）“高温”挡的功率为48W； （3）座椅垫高温挡工作3min电流做了8640J的功。 13．1A ；90J 【详解】（1）由于灯泡标有“3V 3W”字样，所以，由P=UI知道，灯泡正常发光时的电流是： ； （2）当闭合开关S1 时，灯L正常发光，说明电源电压是U=3V，再闭合开关S2时，灯泡与电阻并联，干路电流I=1.5A，所以，电阻中的电流是IR =I-IL =1.5A-1A=0.5A， 当通电1min=60s时，电阻R产生的热量是：Q=W=UIR t=3V×0.5A×60s=90J． 14．(1) 6 V.(2) 36 J. 【详解】由电路图可知，两电阻并联，电流表测干路电流．(1)并联电路中各支路两端的电压相等，所以,由I可得，电源的电压：U＝U1＝U2＝I2R2＝0.4A×15Ω＝6V；(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以,通过R1的电流：I1＝I−I2＝1A−0.4A＝0.6A，通电10s,电流通过电阻R1产生的热量：Q1＝UI1t＝6V×0.6A×10s＝36J. 【点睛】由电路图可知，两电阻并联，电流表测干路电流．（1）根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电源的电压；（2）根据并联电路的电流特点求出通过R1的电流，根据Q＝I2Rt＝UIt求出通电10s电流通过电阻R1产生的热量． 15．（1）4A；（2）4.8×104J；（3）55Ω、550Ω 【详解】解：（1）由图表格参数可知，电饭锅的加热挡功率P加=880W，由P=UI可知，电饭锅在处于加热挡时的电流 （2）电饭锅处于保温挡时，持续工作10min，产生的热量 Q=W=P保t=80W×10×60s=4.8×104J （3）由图乙可知，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，此时电路中的总电阻最大，由可知，电路中的总功率最小，电饭锅处于保温挡；当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，电路中的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，电饭锅处于加热挡；R1的阻值 R1、R2的串联总电阻 根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值 R2=R﹣R1=605Ω﹣55Ω=550Ω 答：（1）电饭锅在处于加热挡时的电流为4A； （2）电饭锅处于保温挡时，持续工作10min，产生的热量是4.8×104J； （3）R1和R2的阻值分别为55Ω、550Ω。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 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