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．在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系图像如图乙所示。求： (1) 30min内电路消耗的总电能； (2)饮水机工作时，通过电阻R1的电流； (3)电阻R2的阻值。 2．小明家买了一台电烤箱，发热功率有高、中、低三个挡位。小明根据电烤箱的工作情况，跟同学们在实验室组成的模拟电烤箱的实验电路如图所示。电源输出电压稳定为6V，两个发热电阻分别为R1=10Ω，R2=20Ω。单刀双掷开关S2可分别与触点a、b接通。请你参与小明他们的研究，分析和解答以下问题： （1）两个开关分别处于什么状态时，模拟电烤箱电路处于“低”挡位？为什么？ （2）模拟电烤箱电路处于“中”挡位工作时，消耗的电功率是多少？ （3）模拟电烤箱电路处于“高”挡位工作时，通电10min，电流产生多少热量？ 3．如图所示的电路中，定值电阻R1=150Ω、R2=300Ω。闭合开关S后，电流表A2的示数为5mA。求： (1)电阻R1两端的电压为多少 (2)电流表A1的示数为多少 (3)电路工作5min，R1产生的焦耳热是多少。 4．如图所示，电源电压恒定不变，小灯泡L标有“6V，3W”字样，R1、R2为定值电阻，其中R1＝24Ω，R2＝36Ω，当S1、S2都断开时，小灯泡正常发光；（忽略温度对电阻的影响） （1）求小灯泡的电阻； （2）电源电压； （3）当S1、S2都闭合时，求整个电路通电144s产生的热量。 5．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． 6．5月20日是“中国学生营养日”，学生的膳食结构越来越受到学校、家庭和社会的重视．妈妈为了改善小红的早餐营养，买了一台全自动豆浆机，豆浆机的工作原理示意图和铭牌如下： （1）计算豆浆机正常工作时的最大电流． （2）豆浆机做一次豆浆，若电动机累计工作3分钟，电阻丝累计加热12分钟，则总共消耗多少电能？ 7．如图所示的电路中，电源电压U=3V，R1=2Ω，闭合开关后，电流表读数为0.5A，求： （1）R1在1min内产生的热量； （2）R2的阻值。 8．额定电压为220V的电动机的线圈电阻为0.8Ω，正常工作时，电动机每秒放出的热量为为1280J，则电动机正常工作时的电流强度为多大？每秒有多少焦的电能转化成机械能？ 9．某同学家里某段时间内共有两件用电器在工作，一盏“220V，40W”的灯（灯泡电阻不变），一台“DY-IA（R3）”型的空调机。空调机正常工作时的电压为220V，总功率为880W，内部线圈电阻为3.5Ω。求： (1)正常工作时，两件用电器的总功率； (2)如果小灯泡的工作电压是110V，它的实际电功率； (3)该空调机正常工作1.5h，线圈电阻产生的热量。 10．如图是某电火锅加热器的简化电路图，电源电压是220V，R1、R2是发热电阻，开光接“1”时为低温挡，此时R1的功率是11W，R2的功率是99W，开关接“2”时为高温挡，试求： （1）低温挡工作时，电路中的电流是多少？ （2）低温挡工作10min，消耗的电能是多少？ （3）高温挡的功率是多少？ 11．如图是研究电流热效应的实验装置图。两个相同的烧瓶中均装入0.1 kg的煤油，烧瓶A中电阻丝的阻值为4 Ω，烧瓶B中的电阻丝标识已看不清楚，当闭合开关，经过210 s的时间，烧瓶A中的煤油温度由20℃升高到24℃，烧瓶B中的煤油温度由20℃升高到22℃，假设电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，电阻丝的阻值不随温度变化，电源电压保持不变，已知煤油的比热容c=2.1×103 J/(kg·℃)。求： （1）在此过程中烧瓶A中煤油吸收的热量； （2）烧瓶B中电阻丝的阻值； （3）电源的电压及电路消耗的总功率。 12．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． 13．如图所示电路，电阻R的阻值为10Ω，电动机线圈电阻为2Ω，S断开时，电流表的示数为0.5A，闭合开关S后，电流表的示数增加了1A； 求：（1）电源电压； （2）S闭合后，整个电路工作1min产生的热量。 14．某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求： （1）电动机线圈电阻R（g=10N／kg） （2）电动机的效率． （3）若由于某种原因电动机被卡住，这时电动机消耗的功率为多少？ 15．现在很多家庭和办公室采用新型管线饮水机，这种饮水机没有水仓，打开出水开关立即给水加热，出水口随即流出热水，停止出水时，加热就会停止，如图是某品牌新型管线饮水机，其额定电压，额定功率为。求： (1)饮水机正常工作时电流有多大；（保留2位有效数字） (2)假如饮水机流入水温为，流出水温为，流出热水，则：流出的水吸收的热量为多少？饮水机的加热效率是多少？ 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) ；(2) 1A；(3) 110Ω 【详解】（1）由乙图知，以660W的功率工作了10min，根据得，消耗的电能为 以220W的功率工作了20min，消耗的电能为 30min内电路消耗的总电能为 （2）由图知，当两开关都闭合时，两电阻并联，功率大为高档，当S2断开时，只有R1接入电路工作，为低档，低档功率为220W，根据得通过电阻R1的电流为： （3）高档功率为660W，低档功率为220W，所以R2的功率为 根据得电阻R2的阻值 2．（1）见解析；（2）1.8W；（3）3240J 【详解】解：（1）当开关S1断开，S2接a时，R1和R2串联，接入电路的电阻最大；根据可知，当电压不变时，电阻最大，电功率最小；电路处于“低”挡位。 （2）当开关S1闭合，S2接a时，只有电阻R2接入电路，电路处于“中”挡位；此时电功率 （3）当开关S1闭合，S2接b时，两个电阻并联接入电路，此时电路处于“高”挡位；电阻R1消耗的电功率 “高”挡位电功率 P高=P1+P2=3.6W+1.8W=5.4W 通电10分钟产生热量 Q=W=P高t=5.4W×600s=3240J 答：（1）当开关S1断开，S2接a时，电路处于“低”挡位，因为此时电路中的电功率最小； （2）“中”挡位消耗的电功率是1.8W； （3）电流产生3240J的热量。 3．(1)1.5V；(2)15mA；(3)4.5J 【详解】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； (1)因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由I=可得，电阻R1两端的电压 U1=U2=I2R2=5×10﹣3A×300Ω=1.5V (2)通过R1的电流 I1==0.01A=10mA 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电流表A1的示数 I=I1+I2=10mA+5mA=15mA (3)电路工作5min，R1产生的焦耳热 Q1=I12R1t=(0.01A）2×150Ω×5×60s=4.5J 4．（1）12Ω；（2）18V；（3）3240J 【详解】解：（1）根据 可得，小灯泡的电阻为 （2）由图可知，当S1、S2都断开时，小灯泡L与R1串联，小灯泡正常发光，由串联电路电流特点和 可得，电路中的电流为 所以电源电压为 （3）当S1、S2都闭合时，与并联，小灯泡短路，由并联电路电压规律和 可得，整个电路通电144s产生的热量为 答：（1）求小灯泡的电阻为12Ω； （2）电源电压为18V； （3）当S1、S2都闭合时，求整个电路通电144s产生的热量是3240J。 5．1A ；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． 6．（1）3.64A；（2）6.03×105J． 【分析】（1）由数据和电路图知，豆浆机的加热功率大于电动机功率，并且电动机和电热丝不能同时工作，所以最大电流是通过电热丝的电流，根据求出豆浆机正常工作时的最大电流； （2）已知电动机和加热电阻的功率、工作时间，根据求出它们消耗的电能，两个电能之和就是总共消耗的电能． 【详解】（1）由图1可知，电动机和加热电阻只能独立工作，结合图2可知，加热电阻正常工作时豆浆机的功率最大，电流最大，由可得，豆浆机正常工作时的最大电流：； （2）由可得，电阻丝工作12分钟消耗的电能：，电动机工作3分钟消耗的电能：，总共消耗的电能：． 故答案为（1）3.64A；（2）6.03×105J． 【点睛】本题考查了电功率公式的灵活应用，关键是根据表格数据和电路图判断出加热电阻正常工作时的电流最大． 7．（1）30J；（2）4Ω 【详解】解：（1）R1在1min内产生的热量 Q=I2R1t=(0.5A)2×2Ω×60s=30J （2）电路总电阻 电阻R2的阻值 R2=R﹣R1=6Ω﹣2Ω=4Ω 答：（1）R1在1min内产生的热量为30J； （2）R2的阻值为4Ω。 【考点定位】焦耳定律；热量的计算 8．40A，7520J 【详解】解：电动机电路为非纯电阻电路，输出电动机的电功率，一方面转化为机械功率输出，另一方面转化为线圈电阻的发热功率，正常工作时，通过线圈的电流即为正常工作电流，由焦耳定律Q=I2Rt有 解得 I=40A 由能量转化和守恒得 P输入=P机+P热 每秒钟电能转化成的机械能 P机=UI-I2R=220V×40A-1280J=7520J 答：电动机正常工作时的电流强度为40A，每秒有7520J的电能转化成机械能。 9．(1)920W；(2)10W；(3)3.024×105J 【详解】解：(1)正常工作时，两件用电器的总功率 (2)由得灯泡的电阻 如果小灯泡的工作电压是110V，它的实际电功率 (3)通过空调机的电流 空调机线圈电阻产生的热量 Q= I22R2t= (4A)2×3.5Ω×1.5×3600s=3.024×105J 答：(1)正常工作时，两件用电器的总功率为920W； (2)如果小灯泡的工作电压是110V，它的实际电功率是10W； (3)该空调机正常工作1.5h，线圈电阻产生的热量为3.024×105J。 10．（1）0.5A；（2）6.6×104 J；（3）1100W． 【分析】（1）R1、R2是发热电阻，开关接“1”时为低温挡，此时R1的功率是11W，R2的功率是99W，根据P＝P1+P2可求总功率，再根据P＝UI可求低温挡工作时，电路中的电流； （2）根据W＝Pt可求低温挡工作10min，消耗的电能； （3）根据欧姆定律和P＝UI可求R1的电阻，再根据可求高温档功率． 【详解】（1）开关S接“1”时是低温挡，电路中的总功率， 由可得，电路中的电流； （2）低温挡工作10min，消耗的电能是， ; （3）低温挡工作, R1和R2串联时,由得，R1和R2串联的总电阻： ， 由P=I2R可得，， 即，解得； 开关S接“2”时只有R1连入，是高温挡，根据得高温挡的功率： ． 11．（1）840J；（2）2Ω；（3）6V，6W 【详解】解：（1）烧瓶A中煤油吸收的热量 QA=cm∆tA =2.1×103 J/(kg·℃)×0.1kg×(24℃-20℃) =840J （2）根据题意 mA=mB 且A、B烧瓶中煤油升高的温度分别为 ∆ tA=24℃-20℃=4℃ ∆ tB=22℃-20℃=2℃ 即 根据Q=cm∆t，得烧瓶B中煤油吸收的热量 因为电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，且两电阻丝RA、RB串联，电流相等，在通电时间也一定时，根据Q=I2 Rt，则有 （3）由QA=I2 RAt得电路中电流 电源电压 U=I（RA+RB）=1A×(4Ω+2Ω) =6V 电路消耗的总功率 P=UI＝6V×1A=6W 答：（1）在此过程中烧瓶A中煤油吸收的热量为840 J； （2）烧瓶B中电阻丝的阻值为2Ω； （3）电源的电压为6V，电路消耗的总功率为6W。 12．(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． 13．（1）10V；（2）630J 【详解】解：（1）断开开关S，电动机单独接入电路，通过电动机的电流为0.5A；闭合开关S，电动机与电阻R并联，通过电动机的电流仍为0.5A，因为电流表的示数增加了1A，所以通过电阻R的电流为1A；根据并联电路特点和欧姆定律可得，电源电压为 （2）S闭合后，电动机工作1min产生的热量为 电阻R工作1min产生的热量为 所以整个电路工作1min产生的热量为 答：（1）电源电压为10V； （2）S闭合后，整个电路工作1min产生的热量为630J。 14．(1)4；（2）81.8%；（3）3025W． 【分析】（1）电流通过直流电动机做功，消耗电能（）转化为机械能（）和内能（，可求转化为的内能大小，再根据求电动机线圈的电阻； (2) 分别求出电动机内阻消耗的功率和总功率，从而求出效率． (3) 当电动机被卡住，重物速度变为零，此电路为纯电阻电路，利用求解． 【详解】（1）在时间t内电流通过直流电动机做功（消耗电能）：，在时间t内得到的机械能：，在时间t内，在电动机线圈的电阻转化的内能：，由题知，，则， 即：,解得：R=4Ω； (2) 电动机消耗的功率，热功率，则该电动机的效率. (3) 电动机被卡住，重物速度变为零，此电路为纯电阻电路，电动机消耗的功率． 故答案为(1)4；（2）81.8%；（3）3025W． 【点睛】本题考查了消耗电能（电功）的计算、功的计算、效率的计算．特别是要知道电动机不是纯电阻用电器，电流做功消耗的电能大部分转化为机械能、少部分转化为内能（发热）． 15．(1)9.1A；(2)，84% 【详解】解：(1)由题意知，饮水机正常工作的电流 (2)饮水机流出0.1kg的水吸收的热量 通电20s饮水机产生的热量 则饮水机的加热效率 答：(1)饮水机正常工作时的电流为9.1A； (2)流出的水吸收的热量为3.36×104J，饮水机的加热效率是84%。 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 $$