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．如图甲所示，灯泡的额定电压是2.5V，电源电压为4.5V保持不变，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~3V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω。图乙为灯泡工作时电流与电压的关系图象。求： （1）灯泡的额定功率； （2）当灯泡正常发光时，通电5min电流通过滑动变阻器产生的热量； （3）为保证电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围。 2．如图所示为一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗，如图甲所示，其重力为12N，放在水平桌面上，它与桌面的接触面积为0.01。电路原理图如图乙所示，、为电热丝，其中，。 （1）当电熨斗静止放在桌面上时，它对桌面的压强为多少？ （2）电熨斗处于低温挡时，通电3min产生的热量是多少？ 3．如图1所示的电路，已知和为定值电阻，电源两端的电压恒为6V。闭合开关后，电压表的示数为5V，通电30s，产生的热量为15J。求： （1）的阻值大小； （2）把与额定电压为2.5V的灯泡L并联接在另一电路中，如图2所示。L的图像如图3所示。闭合开关，A1的示数为0.2A，求此时L的实际功率和干路中的电流大小。 4．在如图所示电路中，电源电压保持不变，定值电阻的阻值为20Ω，为滑动变阻器，当闭合开关，滑片P处于a端时，电流表示数为0.6A。求： （1）电源电压； （2）当滑片P处于b端时，电压表示数为8V，滑动变阻器的最大电阻大小； （3）当滑片P处于b端时，定值电阻通电100s，其产生的热量大小。 5．小梅妈妈经常使用某品牌便携式挂烫机。它是利用高温水蒸气熨烫衣服的，其工作电压为220V。挂烫机工作时加热功率有高、低两个档位，如图所示是其内部的简化电路图，其中R1和R2为发热电阻。当选择开关拨动到与触点B、C接融时处于低温档加热，此时只有R1接入电路，电路中的电流是2A；当选择开关拨动到与触点A、B接触时处于高温档加热，此时R1和R2同时接入电路，电路中的电流是5A。求： （1）挂烫机高温档加热时的电功率多大； （2）高温档加热时通过R2的电流是多少； （3）发热电阻R1的阻值是多少；   （4）低档工作50s，电阻R1产生多少热量。 6．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] 7．将标有“6V 9W”阻值不变的小灯泡L与阻值为6Ω的定值R0接入如图所示的电路。闭合开关S，电压表的示数为6V，电流表的示数为1A，则电源电压为多少V？工作3min定值电阻R0产生的热量为多少J？    8．如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器R的最大阻值为40，小灯泡L标有“5V  2.5W”的字样，将滑片移到最右端，闭合开关S，电流表示数为0.3A，忽略温度对灯丝电阻的影响。求： （1）灯泡正常发光时的电阻； （2）电源电压； （3）将滑片移到某位置，电压表示数为10V，滑动变阻器电阻丝1min内产生的热量。 9．如图甲为一种浴室暖风机，它通过电热丝加热冷空气使室内升温，再利用风扇吹动热空气流动，图乙是该型号浴室吸风机的简化电路图，R是电热丝。其主要参数如表所示。求： （1）暖风机正常工作时的干路电流是多少？ （2）正常工作时，电热丝R的阻值是多少？ （3）浴室暖风机正常工作时，使容积为30m3的房间空气温度升高20℃需要400s，电热丝加热的效率是多少？[] 项目 参数 额定电压/V 220 R额定功率/W 2200 电动机功率/W 44 10．如图甲所示是某品牌的“无油空气炸锅”，其原理是利用循环的热空气流加热食物，工作电路如图乙所示。使空气循环流动的电风扇标有“220V 44W”的字样，R1、R2为加热空气的电热丝，其中R1的阻值为50Ω（不考虑温度对电阻的影响）求在工作过程中： （1）温控开关闭合，R2阻值调为零时，通过干路的电流； （2）若该空气炸锅在某次烤制食物过程中，将温控开关闭合后持续工作5min，消耗的总电能为（不计能量损耗），求此时R2接入电路中的阻值。    11．养生壶是一种用于养生保健的可以烹饮的容器，其类似于电热水壶。如图是某款养生壶加热部分电路原理图。已知电源电压为220V保持不变，加热电阻丝R1、R2的阻值均为88Ω。通过调节开关S1、S2可以实现低温、中温、高温三档的切换。 （1）通过分析推理判断：当开关S1、S2分别位于什么状态，养生壶处于中温档； （2）当养生壶处于低温档工作时，通电2min该养生壶消耗的电能为多少焦耳？ （3）请计算出该养生壶处于低温、中温、高温三档工作时的电功率大小之比。 12．如图是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为1Ω，保护电阻R为4Ω，当闭合开关S后，两电压表的示数分别为6V和2V，求： （1）通电1min定值电阻R上产生的热量； （2）电动机工作时转化为机械能的效率； （3）从能量转化的角度，通过推导说明，为什么欧姆定律对于正常工作的电动机不适用。 13．为了缓解用眼疲劳，妈妈给小红购买了一款如图甲所示的电加热眼罩，如图乙所示是电热眼罩的工作原理图，可以通过手动调节高、中、低三挡加热。其相关数据如下表所示。充电电池电压为5V且保持不变，电热丝R1=5Ω、电热丝R2=10Ω，S3为单刀双掷开关（即S3只能接在触点a或b）。 型号 ××× 额定充电（放电）电压 5V 电池容量 1800mA·h 求： （1）若电池充满电，能够存储的电能是多少？ （2）当眼罩在低温挡工作时电功率是多少？ （3）若眼罩在高温挡正常工作10min，产生的热量是多少？ 14．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： （1）若电动机线圈电阻R1为10Ω，吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量是多少？ （2）电热丝R2的电阻值是多少？ 额定电压 220V 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 15．如图所示电路，电源电压不变，灯泡L的规格为“3V  0.2A”，R为定值电阻。闭合开关S，灯泡正常发光，电压表的示数为2V。不考虑温度对灯丝电阻的影响，通过计算回答： （1）灯泡的额定功率是多少？ （2）定值电阻的阻值是多少？ （3）电源电压是多少？ （4）电阻R工作100s产生的热量是多少？ 16．某科技活动小组为学校一个体积为1m3的热带鱼水箱设计了加热装置，内部电路结构如图所示。它包括了工作电路和控制电路两部分，用于获得适宜且能控制在一定范围内的水温。其中，R′为滑动变阻器，R为可变电阻，电磁铁整个线圈的电阻R0＝20Ω，加热器的电阻R1＝48.4Ω，当控制电路的电流I≥0.04A时，电磁继电器的衔铁被吸引；当控制电路的电流I≤0.036A时，电磁继电器的衔铁被弹簧拉起。该过程不考虑热量的散失，。求： （1）当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的功率为多少？ （2）若水箱装满水，加热42分钟，水温升高多少？ （3）如果当滑动变阻器的电阻R′＝300Ω时，可变电阻R＝180Ω时，衔铁恰好被拉起，控制电路的电源电压是多少？ 17．如图甲所示是一种新款暖脚器，通过开关来实现高、低温挡位功能切换，其简化电路如图乙所示，虚线框内为导线。该暖脚器高温挡的功率是440W，低温挡的功率是110W，额定电压是220V。求： (1)加热电阻与的阻值； (2)在用电高峰期，实际电压为200V时，高温挡工作11min产生的热量； (3)若在图乙中虚线框内串联一个电阻，对暖脚器的高、低温挡功率是否有影响？简要说明判断的依据。 18．如图所示，只闭合开关S时，标有“6V 3W”的灯泡L恰好正常发光，电阻R2的阻值为6Ω。闭合开关S、S1、S2时，电流表示数为2.5A。不考虑温度对灯丝电阻的影响。求： （1）灯泡正常工作的电流； （2）电源电压； （3）电阻R1的阻值； （4）通电2min，电阻R1产生的热量。    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）1.25W；（2）300J；（3）4~7.5Ω 【详解】解：（1）由根据图象可知，当U额＝2.5V时，通过灯泡的电流I额＝0.5A；灯泡的额定功率 P额＝U额I额＝2.5V×0.5A＝1.25W （2）当灯泡正常发光时，通过滑动变阻器的电流 I滑＝I额＝0.5A 滑动变阻器两端电压 U滑＝U﹣U额＝4.5V﹣2.5V＝2V 通电5 min电流通过滑动变阻器产生的热量 Q＝W＝U滑It＝2V×0.5A×5×60s＝300J （3）根据灯泡的额定电流和电流表量程可知，电路中的最大电流I额＝0.5A，此时电路的总电阻最小；灯泡电阻 电路总电阻 滑动变阻器接入电路的阻值 R滑1＝R总1﹣RL＝9Ω﹣5Ω＝4Ω 当电压表示数最大时，电路总电阻最大，此时灯泡两端电压 UL＝U﹣U滑2＝4.5V﹣3V＝1.5V 由图乙可知，此时电路电流I2＝0.4A，滑动变阻器接入电路的阻值 故滑动变阻器接入电路的阻值范围为4~7.5Ω。 答：（1）灯泡的额定功率为1.25W； （2）当灯泡正常发光时，通电5min电流通过滑动变阻器产生的热量为300J； （3）为保证电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围为4~7.5Ω。 2．（1）1200Pa；（2） 【详解】解：（1）电熨斗桌面的压力为 电熨斗桌面的压力为 （2）由电路图知，闭合S1，当S2断开时，只有电阻R1接入电路，此时电路阻值最大，由可知此时电路功率最小，电熨斗处于低温档，此时电路中的电流为 产生的热量为 答：（1）当电熨对桌面的压强为1200Pa； （2）电熨斗产生的热量是。 3．（1）；（2）0.2W，0.3A 【详解】解：（1）由图1可知，已知和串联，电压表测量的电压，根据串联电路的特点知，的电压 根据 电路中的电流 的阻值 （2）图中灯泡与电阻并联，电流表测量灯泡的电流，电流表测量干路电流，当的示数为0.2A，灯泡的电流为0.2A，根据图像知，灯泡的电压等于电源电压为1V；灯泡的实际功率为 则的电流 干路中的电流 答：（1）的阻值大小是； （2）此时的实际功率是0.2W，干路中的电流大小为0.3A。 4．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）由图可知，闭合开关，滑片处于α端时，滑动变阻器接入电路的阻值为0，电路中只有工作，电流表测电路中的电流，已知此时电流表示数为0.6A，则电源电压为 （2）当滑片P处于b端，滑动变阻器接入电路的阻值最大，且与电阻串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，此时电压表示数为8V，则定值电阻两端的电压为 此时通过电阻的电流为 根据串联电路电流处处相等的特点 滑动变阻器的最大电阻为 （3）当滑片P处于b端，100s内产生热量 答：（1）电源电压； （2）当滑片P处于b端时，电压表示数为8V，滑动变阻器的最大电阻； （3）当滑片P处于b端时，定值电阻通电100s，其产生的热量。 5．（1）1100W；（2）3A；（3）110Ω；（4）22000J 【详解】解：（1）挂烫机高温档加热时的电功率 （2）挂烫机高温档加热时R1和R2并联，则 通过R1的两端的电压不变，电阻不变，故通过R1的电流大小不变，则通过R2的电流 （3）由欧姆定律，得电阻R1的阻值 （4）电阻R1产生的热量 答：（1）挂烫机高温档加热时的电功率为1100W； （2）高温档加热时通过R2的电流是3A； （3）发热电阻R1的阻值是110Ω； （4）低档工作50s，电阻R1产生热量为22000J。 6．（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。 7．10V，1080J 【详解】解：由电路图可知，R0与灯泡L串联，电压表测量R0两端的电压，电流表测电路中的电流；根据可知，灯泡的电阻为 根据欧姆定律可知，电源电压为 R0产生的热量为 答：电源电压为10V，工作3min定值电阻R0产生的热量为1080J。 8．（1）10；（2）15V；（3）300J 【详解】解：（1）灯泡正常发光时的电阻 （2）将滑片移到最右端，滑动变阻器全部接入，闭合开关S，电流表示数为0.3A，则电源电压为 （3）将滑片移到某位置，电压表示数为10V，此时小灯泡的电压为 通过小灯泡的实际电流为 滑动变阻器电阻丝1min内产生的热量 答：（1）灯泡正常发光时的电阻为10Ω； （2）电源电压为15V； （3）将滑片移到某位置，电压表示数为10V，滑动变阻器电阻丝1min内产生的热量为300J。 9．（1）10.2A；（2）22Ω；（3）87.95% 【详解】解：（1）暖风机正常工作时，电热丝和和电动机同时工作，电路总功率 由可得，暖风机正常工作时的干路电流 （2）由可得，电热丝R的阻值 （3）由可得，室内空气的质量 空气吸收的热量 电热丝加热400s消耗的电能 加热丝的效率 答：（1）暖风机正常工作时的干路电流是10.2A； （2）正常工作时，电热丝R的阻值是22Ω； （3）电热丝加热的效率是87.95%。 10．（1）4.6A；（2）5Ω 【详解】解：（1）由可知，通过电风扇的电流 当温控开关闭合，阻值调为零时，通过的电流 通过干路的电流 （2）由可知，空气炸锅在某次烤制食物过程中电路中的总功率 则并联电路的特点可知，空气炸锅的加热功率 由可知，加热的总电阻 根据串联电路的电阻特点可知，接入的阻值 答：（1）温控开关闭合，阻值调为零时，通过干路的电流为； （2）R2接入电路中的阻值为。 11．（1）开关S1闭合，S2拨到A，养生壶处于中温档；（2）；（3） 【详解】解：（1）当S1闭合，S2拨到B时，R1、R2并联；当S1断开，S2拨到A时，R1、R2串联；当S1闭合，S2拨到A时，电阻R1单独接入电路。根据公式可知：电功率越大，单位时间内产生的热量越多，温度越高。由于并联电路的总电阻小于各支路的电阻，串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻，因此，当R1、R2并联时，电路中的电阻最小，电功率最大，养生壶为高温挡；当R1、R2串联时，电路中的电阻最大，电功率最小，养生壶为低温挡；当电阻R1单独接入电路时，养生壶处于中温挡。因此当开关S1闭合，S2拨到A时，养生壶处于中温挡。 （2）当养生壶低温档时，S1断开，S2拨到A，电阻R1、R2串联，此时2min内养生壶消耗的电能 （3）当S1断开，S2拨到A时，R1、R2串联，养生壶处于低温档，此时功率 当S1闭合，S2拨到A时，电阻R1单独接入电路，养生壶处于中温档，此时功率 当S1闭合，S2拨到B时，R1、R2并联，养生壶处于高温档，并联的总电阻 此时功率 则该养生壶低温、中温、高温三档的电功率大小之比为 P低∶P中∶P高=275W∶550W∶1100W=1∶2∶4 答：（1）当开关S1闭合，S2拨到A时，养生壶处于中温挡； （2）当养生壶处于低温档工作时，通电2min该养生壶消耗的电能为； （3）该养生壶处于低温、中温、高温三档工作时的电功率大小之比是。 12．（1）60J；（2）87.5%；（3）见解析 【详解】解：（1）由电路图中可知，电动机与保护电阻串联，电压表V1测量电源电压；电压表V2测量保护电阻R两端的电压；闭合开关后，电阻R两端的电压为2V，通电1min定值电阻R上产生的热量 （2）通过电阻R的电流 由串联电路电流的规律可知通过电动机的电流为0.5A，电压表V1测量电源电压，则结合题中数据可知，电源电压为6V，因为串联电路总电压等于各用电器电压之和，所以电动机的电压为 UM=U-UR=6V-2V=4V 电动机的功率为 PM=UMI=4V×0.5A=2W 电动机的线圈电阻的功率 P线=I2R线=(0.5A)2×1Ω=0.25W 电动机工作时转化为机械能的效率 （3）电流经过电阻R时，电能全部转化为内能，根据能量守恒定律可知 W电=Q 即 UIRt=IR2Rt 化简变形可得 电流经过电动机M时，电能转化为机械能和内能，即 UIMt=IM2RMt+W机 故 即欧姆定律不适用。 答：（1）通电1min定值电阻R上产生的热量是60J； （2）电动机工作时转化为机械能的效率是87.5%； （3）见解析。 13．（1）3.24×104J；（2）1.67W；（3）4500J 【详解】解：（1）若电池充满电，能够存储的电能 W=UIt=5V×1800×10-3A×3600s=3.24×104J （2）由电路图可知，当S1闭合，S2断开，S3接a时，R1与R2串联，此时电路中总电阻最大，串联后的最大电阻为 Rmax=R1+R2=5Ω+10Ω=15Ω 由可知，电源电压不变，电路中电阻最大时，电功率最小，眼罩处于低温档，则眼罩在低温挡工作时的电功率为 （3）当开关S1、S2闭合，S3接b时，R1与R2并联，此时电路中总电阻最小，并联后的最小电阻为 由可知，电源电压不变，电路中电阻最小时，电功率最大，眼罩处于高温档，则眼罩在高温挡正常工作10min，产生的热量为 答：（1）若电池充满电，能够存储的电能为3.24×104J； （2）当眼罩在低温挡工作时电功率约为1.67W； （3）若眼罩在高温挡正常工作10min，产生的热量为4500J。 14．（1）100J；（2）55Ω 【详解】解：（1）吹冷风时，只有电动机工作，通过电动机的电流 吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量 Q=I2R1t=(0.5A)2×10Ω×40s=100J（2）吹热风时，电动机和电热丝同时工作，其总功率为P热=990W，电热丝的电功率 PR=P热−P冷=990W−110W=880W电热丝的电阻值 答：（1）吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量是100J； （2）电热丝R2的电阻值是55Ω。 15．（1）0.6W；（2）10Ω；（3）5V；（4）40J 【详解】解：（1）根据可得 P 额= U额I额=3V ×0.2A=0.6W （2）因为灯泡L正常发光，所以可得 UL=U额=3V IL=I额=0.2A 电阻R与灯泡L串联，所以 IR=IL=0.2A 由欧姆定律可得 （3）根据串联电路的电压规律可知，电源电压为 U=UL+UR=3V+2V=5V （4）根据可得，电阻R工作100s产生的热量为 Q=IR2R t =(0.2A)2 ×10Ω×100s=40J 答：（1）灯泡的额定功率是0.6W。 （2）定值电阻的阻值是10Ω。 （3）电源电压是5V。 （4）电阻R工作100s产生的热量是40J。 16．（1）1000W；（2）0.6℃；（3）18V 【详解】解：（1）当该恒温箱处于加热状态时，工作电路中只有加热器在工作，此时的电功率为 （2）加热42min产生的热量为 因为不考虑热量的散失，所以水吸水的热量 水箱中水的质量为 由可知，水升高的温度 （3）由图可知，控制电路中，R0、R′、R串联，由串联电路的电阻特点可知，控制电路中的总电阻为 由题意可知，衔铁恰好被拉起控制电路的电流为0.036A，由欧姆定律可知，控制电路的电压为 答：（1）当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的功率为1000W； （2）若水箱装满水，加热42分钟，水温升高0.6℃； （3）控制电路的电源电压是18V。 17．(1) (2) (3)有影响，理由见解析 【详解】（1）根据串并联电路的电阻特点可知，当开关与触点1接触时，此时、串联，电路的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，处于低温挡；此时电路的总电阻为 当开关与触点2接触时，此时只有连入电路，电路的总电阻最小，为高温挡，则的阻值为 则的阻值为 （2）在用电高峰期，实际电压为200V时，高温挡工作11min产生的热量为 （3）若在图乙中虚线框内串联一个电阻，当开关与触点1接触时，电路的总电阻变大，由可知电路的总功率变小，低温挡功率变小；当开关与触点2接触时，电路的总电阻变大，由可知电路的总功率变小，高温挡功率变小；所以，若在图乙中虚线框内串联一个电阻，对暖脚器的高、低温挡功率有影响。 18．（1）0.5A；（2）9V；（3）9Ω；（4）1080J 【详解】解：（1）标有“6V 3W”的灯泡L，由P=UI得，灯泡正常工作的电流 （2）只闭合开关S时，灯泡L与电阻R2串联，恰好正常发光，则电阻R2的电流 I2=IL=0.5A 由欧姆定律得 U2=I2R2=0.5A×6Ω=3V 则电源电压 U=U2+UL=3V+6V=9V （3）闭合开关S、S1、S2时，R1、R2并联，由欧姆定律得 根据并联电流特点知，R1的电流 I1=I-I'2=2.5A-1.5A=1A 根据欧姆定律知，电阻R1的阻值 （4）通电2min，电阻R1产生的热量 Q=W=UI1t=9V×1A×2×60s=1080J 答：（1）灯泡正常工作的电流是0.5A； （2）电源电压为9V； （3）电阻R1的阻值是9Ω； （4）通电2min，电阻R1产生的热量是1080J。 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 $$