2023年中考九年級物理高頻考點 訓練-焦耳定律的計算(一)

2023年中考九年級物理高頻考點專題訓練一焦耳定律的計算

一、計算題

1.如圖所示為某智能烘干機的簡化電路原理圖，其工作電路由電壓為220V的電源、阻值為55。的

電熱絲R、紅燈L和蜂鳴器組成；控制電路由電源U、電磁鐵(線圈電阻忽略不計)、開關S、熱敏

電阻Ri和滑動變阻器R2組成；氐的阻值隨溫度變化的關系如下表所示。當控制電路電流巨0.05A

時，銜鐵被吸合，電熱絲R停止工作，同時紅燈亮蜂鳴器響發(fā)出報警信號，表明烘干機內溫度過

高。

溫度/汽908066605046403635

R10102040507080100120130

------------VWWWNA

R

早L

"----------------0—

百

蜂鳴器

------------------O220VO-

u

控制電路工作電路

(1)電熱絲R工作時的電流為多少？

(2)電熱絲R通電10s產生的熱量為多少？

(3)已知控制電路的電源電壓U=6V,當調節(jié)滑動變阻器R2=70。時，烘干機內溫度至少多高會

發(fā)出報警信號？

2.如圖，定值電阻Ri的阻值為10。，R2的阻值為30Q,閉合開關后電流表的示數為0.1A.求：

Ri

(1)電源電壓；

(2)電阻Ri在1分鐘內產生的熱量。

3.如圖所示電路，電源電壓恒定，小燈泡L標有“3V3W”字樣(燈絲電阻不隨溫度變化而變化)。

當同時閉合Si和S2時，小燈泡正常發(fā)光；閉合8,斷開$2時?，電流表示數為0.3A。求：

(1)電源電壓；

(2)定值電阻R。的阻值;

(3)同時閉合，和S2時，通電Imin電路產生的總熱量。

4.如圖所示，標有“6V2W”字樣的燈泡L與電阻R串聯(lián)后接在電源上，開關S閉合后，燈泡L恰

能正常發(fā)光，電路消耗的總功率為lOWo

求：通電1分鐘，電流通過電阻R產生的熱量。

□□牌電動機

型號JT-44

額定電壓220V

額定功率44W

線圈電阻100Q

制造商口□□口口口

(1)此電動機的額定電流

(2)此電動機正常工作lOmin所消耗的電能和由此轉化為的機械能

6.如圖所示，電源電壓保持不變，燈L標有“6V6W”字樣.當閉合開關，時，燈L正常發(fā)光，再閉

合開關S2時，電流表的示數為1.5A。求：

昌—

L、

-0--

(1)燈L正常發(fā)光時的電流；

(2)通電300s電阻R產生的熱量。

7.如圖所示電路中，電阻Ri的阻值為2C,當開關閉合后，電壓表Vi的示數為IV,電壓表V2的示

數為2V。試求：

(1)通過電阻Ri的電流大小

(2)電源消耗的總功率；

(3)R2在Imin內產生的熱量。

8.圖甲是具有高溫、低溫兩擋的電熱飯盒，電阻R『200C,簡化電路如圖乙所示，氐、R2均是發(fā)熱

電阻，且Rz的阻值是Ri的4倍。求：

甲乙

(1)高溫檔功率是多少？

(2)高溫擋加熱lOmin,不計熱量損失，可以將2kg飯菜升高的溫度是多少？[飯菜的比熱容

取3xlO3J/(kg?口)]

(3)如果低溫擋工作時的實際功率是40W,則實際電壓是多少？

9.如圖是探究電流通過導體時產生熱量與電流的關系實驗裝置。燒瓶中煤油的質量為200g,電阻絲

R的阻值為20。。電路中電源電壓為12V且保持不變，滑動變阻器的規(guī)格為“50C1A”。閉合開關，

調節(jié)滑動變阻器的滑片，當電流表示數為0.5A時，通電5min觀察到燒瓶中煤油的溫度從25升高

了3Do[c?a=2.1xiO3J/(kg?EI)]求：

(1)滑動變阻器連入電路的阻值。

(2)煤油吸收的熱量。

(3)電阻絲的加熱效率。

10.當某電動機兩端的電壓為12V時，通過電動機線圈的電流為3A,已知電動機線圈的電阻為

0.4Q(保持不變)，通電2min,問：

(1)電流通過電動機所做的功為多少？

(2)電流通過電動機的線圈產生的熱量為多少？

(3)該電動機的機械效率是多少？

11.如圖所示電路，電阻R的阻值為10C,閉合開關后，電流表示數為L2A。請計算：

(1)電源電壓U；

(2)通電5分鐘，電流通過電阻產生的熱量。

12.一只烘干箱，當通過的電流是5A時，每分鐘產生的熱量是6.6X104J,求該烘干箱發(fā)熱體的電

阻和功率？工作5h用幾度電？

13.如圖所示，已知小燈泡L的額定電壓為2V,L2的額定電壓為6V,電源電壓保持不變.當開關

Si和S4閉合，S2和S3斷開時，電壓表示數為5V,Li實際消耗的功率為其額定功率的去；當開關

Si和S2閉合，S3和S4斷開時，電壓表的示數為3V；當開關&和S3閉合，S?和S4斷開時，電流表

的示數為0.5A.設溫度對電阻的影響可以不計，求L2的額定功率為多少？當，、S2、S4均閉合，S3

斷開時，Imin內電流產生的熱量為多少？

14.小梅媽媽經常使用某品牌便攜式掛燙機。它是利用高溫水蒸氣熨燙衣服的，其工作電壓為

220V。掛燙機工作時加熱功率有高、低兩個檔位，如圖所示是其內部的簡化電路圖，其中&和R?

為發(fā)熱電阻。當選擇開關撥動到與觸點B、C接融時處于低溫檔加熱，此時只有Ri接入電路，電路

中的電流是2A；當選擇開關撥動到與觸點A、B接觸時處于高溫檔加熱，此時Ri和R2同時接入電

路，電路中的電流是5A。求：

(1)掛燙機高溫檔加熱時的電功率多大；

(2)高溫檔加熱時通過R2的電流是多少；

(3)發(fā)熱電阻Ri的阻值是多少；

(4)低檔工作50s,電阻Ri產生多少熱量。

15.熱熔膠是生產中常用的粘合劑，它在常溫下是固體，熔化后再冷卻就能將物體牢牢地粘合在-

起.圖甲是熱熔膠槍(簡稱“膠槍”)的外形，其內部有兩只相同的PTC加熱元件，電路如圖乙所

示，單只PTC加熱元件的電阻與溫度的變化關系如圖丙所示.膠槍扳機松開時，開關&斷開，開關

S2的觸片與b觸點接通，若此時接通電源，膠槍就進入預熱狀態(tài)，約60s后熱熔膠熔化成的膠液溫

度達到正常工作溫度(170口?210口).此后，若扣動扳機，膠槍就進入正常工作狀態(tài)：固體膠條向

前擠壓，開關力閉合，開關S2的觸片與a觸點接通，槍口冒出溫度為170口?210匚的膠液.在近似

計算時，可以認為膠液的溫度與PTC加熱元件的溫度相同.接通電源120s后，問：

(1)膠槍在預熱過程中消耗的最大功率是多大？

(2)假設膠槍在溫度為170□的條件下工作200s,它產生熱量的80%被膠條吸收，在這過程中膠

條吸收了多少熱量？

(3)膠槍正常工作時的最小電流是多少？

16.有一個電動機接在電壓為6V不變的電源上，用手捏住電動機不讓它轉動，電流為3A,松手后

電動機穩(wěn)定轉動，電流為0.3A.求：

(1)電動機穩(wěn)定轉動時，線圈Imin產生的熱量；

(2)電動機穩(wěn)定轉動Imin輸出的機械能；

(3)此電動機將電能轉化為機械能的效率為多少？

答案解析部分

L【答案】(1)解：由電路圖可知，電熱絲R工作時，銜鐵與工作電路中上觸點接觸，電熱絲R單

獨連接在工作電路中，其兩端電壓U工作=220V,由題意可知，電熱絲的阻值R=55C,根據歐姆定律

可以得出，電熱絲R工作時的電流為/.=&2=空=44

工作R55/2

答：電熱絲R工作時的電流為4A。

(2)解：電熱絲R通電時間為t=10s,由焦耳定律得，電熱絲R通電10s產生的熱量為Q==

(44)2*550x10s=8800/

答：電熱絲R通電10s產生的熱量為8800J。

(3)解：由控制電路圖可知，控制電路的電源電壓U=6V,電磁鐵、熱敏電阻Ri和滑動變阻器R2

串聯(lián)在控制電路中，則流過三者的電流相等，不計電磁鐵的電阻，電磁鐵相當于一條導線，則電路

中總電阻為Rq=Rl+R2

當控制電路電流G0.05A時，銜鐵被吸合，電熱絲R停止工作，同時紅燈亮蜂鳴器響發(fā)出報警信

號，由歐姆定律可知，此時電路中總電阻為/?0=3=熹=120。

占1U.UD/I

此時，滑動變阻器阻值R2=70Q則熱敏電阻R1的阻值為R1=R總一R2=1200-70/2=500

由歐姆定律/=稱可知電路中總電阻越小電流越大，則根據題意只要熱敏電阻RK50C,電路就會發(fā)

出報警，由題中表格可知，溫度越高，熱敏電阻Ri越小，查詢表格數據可知，對應熱敏電阻

&=50。的溫度為60J,則當調節(jié)滑動變阻器R2=70Q時，烘干機內溫度至少為60□會發(fā)出報警信

號。

答：當調節(jié)滑動變阻器R2=70C時，烘干機內溫度至少60「會發(fā)出報警信號。

2.【答案】(1)解：由圖知，兩電阻并聯(lián)，電流表測量Rz支路的電流，

根據歐姆定律可知，定值電阻R2的兩端：U2=l2R2=0.1Ax30Q=3V；

由并聯(lián)電路的電壓特點可得電源電壓：U=U2=3V

答：電源電壓為3V。

(2)解：并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等，

電阻Ri在1分鐘內產生的熱量：Qi=W,=}t=烈)X60S=54J

Riion

答：電阻Ri在1分鐘內產生的熱量為54J。

3.【答案】(1)解：由圖知，閉合，和S2時，L與Ro并聯(lián)，小燈泡正常發(fā)光，根據并聯(lián)電路的電壓

特點可知，電源電壓U=UL=3V

答：電源電壓為3V；

(2)解：當閉合S”斷開S2時，電路為Ro的簡單電路，電流表測Ro的電流，由歐姆定律可得Ro

的阻值Ro=,=WJA=

答：定值電阻Ro的阻值為10C；

(3)解：閉合Si和S2時，L與Ro并聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，由P=UI可得，此時通過燈泡的電流“=

PL-3W

U^-3V-1A

此時干路中的電流I=IL+IO=1A+O.3A=1.3A

通電Imin電路產生的總熱量Q=W=UIt=3Vxl.3AX60S=234J

答：同時閉合Si和S2時，通電Imin電路產生的總熱量為234L

4.【答案】解：讀題可知燈泡電阻兒-%--包I=燈泡正常發(fā)光時電流

為獷

p]2

=后=彳.九電路總功率P總=?(&+/?)=02)(180+R)=10w，解得R="72C"電流

通過電阻產生熱量Q=I2RtX72QX60S="480J"

5.【答案】(1)解：根據表格數據可知，此電動機的額定電壓為U領=220V,額定電流為P陰=44W；

根據P=UI可知/=專==0.2A

答：此電動機的額定電流0.2A。

(2)解：根據W=UIt可知此電動機正常工作lOmin所消耗的電能為：W=U/t=220Vx0.2Ax

10x60s=26400/;根據焦耳定律可知線圈消耗的能量為：Q=/2e=2x100nx10x

60s=2400/由此轉化為的機械能:Wm=W-Q=26400J-2400J=24000J.

答：此電動機正常工作lOmin所消耗的電能和由此轉化為的機械能為24000J。

6.【答案】(1)解：根據燈L標有“6V6W”字樣，可知燈泡的額定電壓為6V,額定功率為6W,根

據P=UI可得/=5=黑=14

(2)解：即燈L正常發(fā)光時的電流為1A；圖中燈泡L與電阻R并聯(lián)，由閉合開關Si時，燈L正

常發(fā)光，可得電源電壓為6V,當再閉合開關S?時，電流表的示數為1.5A,可得通過電阻的電流為

0.5A,故Q=PRt=UIt=6Vx0.5Ax300s=900J

7.【答案】(1)解：通過Ri的電流為/=*=3=°-5X

答：通過Ri的電流為0.5A

(2)解：電源電壓為U=U1+U2=1V+2V=3V

電源消耗的總功率為P=U/=3VX0.5/=1.5W

答：電源消耗的總功率為1.5W

(3)解：R2的電阻為/?2=牛=怒=40

22

R2在Imin內產生的熱量為Q=IR2t=(0.5A)x40x60s=60/

答：R2在Imin內產生的熱量是60Jo

8.【答案】(1)解：當開關接2時，電熱飯盒處于高溫擋，此時電路中只接入R”由公式P=UI變形

222

可得P=%，所以高溫擋功率為「夕="=烏黑1=242〃

LX同AiZUUJ2

答:高溫檔功率是242W；

(2)解：高溫擋加熱lOmin產生的熱量為Q=W=Pt=242Wxl0x60s=1.452xl05j

由Q=cmt變形可得dt=所以可以將2kg飯菜升高的溫度戊=名=——產-。5/_=

cm

加3xlO7/(fc5-℃)x2/c5

24.2℃

答：可以將2kg飯菜升高的溫度是24.2；

(3)解：當開關接1時，電熱飯盒處于低溫擋，此時Ri和R2串聯(lián)，由題意可知，R2的電阻為

R2=4RI=4X200Q=800Q

由公式p=＜變形得。=再，所以,

當低溫擋工作時的實際功率是40W時，實際電壓為〃實=

P低出+%)401VX(2000+8000)=200V

答：如果低溫擋工作時的實際功率是40W,則實際電壓是200V。

9.【答案】(1)解：由歐姆定律可得電路中的總電阻為/?總=3=照=240

滑動變阻器連入電路的阻值為R'=R&-R=240-200=40

答：滑動變阻器連入電路的阻值為4C

(2)解：煤油吸收的熱量為Q吸=c煤對山t=2.1x1()3〃的?oC；*o.2kgx3℃=1260/

答：煤油吸收的熱量1260J

(3)解：電阻絲放出的熱量為Q=l2Rt=(0.54)2x20/2x5x60s=1500/

電阻絲的加熱效率為〃=%x100%=需%X100%=84%

JLJUUJ

答：電阻絲的加熱效率84%。

10.【答案】（1）解：電流通過電動機所做的功：Wfi=UIt=12Vx3Ax2x60s=4320J

答：電流通過電動機所做的功為4320J

（2）解：這臺電動機2min內產生的熱量：

Q=I2Rt=（3A）2X0.4QX2X60S=432J

答：電流通過電動機的線圈產生的熱量為3888J

（3）解：電動機提供的機械能：Wl（L=W-Q=4320J-432J=3888J,

W

這臺電動機的效率：n=蘆xi00%=If瑞x100%=90%

答：該電動機的機械效率是90%

11.【答案】（1）解：電源電壓U=1R=1.2Axion=12/

答：該電路電源電壓為12V；

（2）解：通電5分鐘電流通過電阻產生的熱量Q=[2Rt=（X2A）2xionx5x60s=4320/

答：通電5分鐘電流通過電阻產生的熱量為4320J。

.【答案】解：電阻孝=。；功率4；

12R=6.6[10]=44p=W_6,6xl07=H00W5小時消耗

It（5/1）x60st60s

的電能W尸PL=l.lkWx5h=5.5kWDh.

13.【答案】解：

設電源電壓為U

因為P=UL1=,,Q=I2Rt；

所以，當開關Si和S4閉合，S2和S3斷開時，R與L串聯(lián)（L2短路），依題意有:

Ui=p1xU*11x2V=lV

額

U=Ui+5=lV+5V=6V

U尸LRi①

U-U2=IIR@；

當開關SI和S2閉合，S3和S4斷開時，R與L2串聯(lián)，依題意有：

U2=I2R2③

U-U2=I2R(4)

由①、②、③和④得用=x勤=x號T⑤

當開關，和S3閉合，S2和S4斷開時，Li與L2串聯(lián)，依題意有：

R+2介照=3⑥

由③、④、⑤和⑥得：R=R2=10Q

t/22

L的額定功率P?=2額=(")_=3.6W

22--10/2

當，、S2、S4均閉合，S3斷開時，LKL2被短路，依題意有：

22

Imin內電流產生的熱量Q=FRt=iLr=(6，)x60s=216J

R1100

答：L2的額定功率為3.6W；當Si、S2、S4均閉合，S3斷開時，Imin內電流產生的熱量為216J.

14.【答案】(1)解：掛燙機高溫檔加熱時的電功率P^=UI^=220Vx5A=1100W

答:掛燙機高溫檔加熱時的電功率為1100W

(2)解：掛燙機高溫檔加熱時Ri和R2并聯(lián)，則U1=U2=U=220V

通過Ri的兩端的電壓不變，電阻不變，故通過Ri的電流大小不變，則通過R2的電流/2=/-0=

5A-2A=3A

答：高溫檔加熱時通過R2的電流是3A；

(3)解：由歐姆定律I=*,得電阻Ri的阻值%=/=鬻=110