2025年中考物理专题复习：焦耳定律的综合计算 考点练习题（含答案解析）

这是一份2025年中考物理专题复习：焦耳定律的综合计算 考点练习题（含答案解析），共16页。试卷主要包含了计算题等内容，欢迎下载使用。
一、计算题
1．规格为“220V，1000W”的电炉，求：
（1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流
（2）电炉的电阻
2．某学校食堂有一个电水壶的铭牌如下表所示．如图是电水壶的电路图，R为加热器，当温度较低时，温控开关S处于闭合状态，加热器加热；当水沸腾后，会自动断开进入保温状态，从而实现了自动温度开关控制．若加热器电阻阻值不随温度变化而改变，且此时的大气压为1标准大气压，求：
（1）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多大？
（2）若电水壶产生的热量的80%被水吸收，现将一满壶12℃的水在标准大气压下烧开需要多长时间？（水的比热容C=4.2×103J/（kg•℃）
（3）当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是2A，此时电阻R0的电功率是多少？
3．如图所示的电路中，电源电压保持不变，当S断开时，电流表的示数为2A，这时电阻R1消耗的电功率为12W，当S闭合后，电流表的示数为3A，问：
（1）电阻R1、R2的阻值是多少；
（2）当开关S闭合后，电阻R2在5分钟内产生的热量是多少？
4．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．
5．如图所示的电路中，电源两端电压U保持不变．当闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P置于a端时（a、b是滑动变阻器的两个端点），电压表的示数为U1，电流表的示数I1为1A，电阻R1消耗的电功率P1为6W，电阻R2消耗的电功率为P2，当闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P置于b端时，电压表的示数为U2，电流表的示数为I2，电阻R2消耗的电功率为P2′，已知P2∶P2′=1∶9，U1∶U2=7∶3，求：
（1）电流表的示数I2为多少安？
（2）电源两端的电压U为多少伏？
（3）当闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P置于滑动变阻器中点时，通电2min，电阻R2放出的热量为多少焦？
6．如图所示是某款电热水壶及其铭牌的部分参数，当电热水壶正常工作时，求：
（1）电热水壶的电阻；
（2）将一壶水从25℃加热到100℃时，水吸收的热量[c水=4.2×103J/（kg•℃）]；
（3）若加热一壶水所需时间为10min，电热水壶的热效率．
7．现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力．某直流电动机的铭牌上标有“220V 5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω．
（1）电动机的工作原理是什么？
（2）该电动机正常工作1h，消耗多少电能？电动机线圈产生多少热量？
（3）在工作过程中，电动机因故障卡住无法转动，很快就闻到焦糊味道，请你从能量转化角度解释这个现象．
8．图甲是小明家使用的电饭煲，图乙是其电路原理图，电路中电源电压为220V。R1和R2为阻值不变的电热丝，S1为温度自动控制开关，可实现“加热”和“保温”状态的转换。该电饭煲的最大容量是4L，额定加热功率是1210W，额定保温功率是100W。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]求：
（1）电热丝R1的阻值是多少？
（2）若该电饭煲将2kg水从20℃加热到100℃时，水吸收的热量是多少？
（3）关闭家中其他用电器，只让该电饭煲在加热状态下工作4min，观察到标有“1200r/(kW•h)”字样的电能表转盘转了80转，则电饭煲工作过程中的实际电压是多少？
9．小红设计了如图所示的电路．实验时已知R1为4Ω．在闭合S的情况下，断开S1时电压表的读数是2.0V，当再闭合S1时电压表的读数是3V．则被测电阻R2的阻值是 ；此时，10s内整个电路产生 J的热量．
10．小明学习了电功率的知识后，想利用家里的电能表（如图所示）和手表，测出一些家用电器的有关数据．
（1）当家里只有一台电冰箱在正常工作时，他测出电能表1分钟转了3圈，求电冰箱在这段时间消耗的电能是多少焦耳？
（2）当电冰箱和电热水壶同时工作时，他测出电能表1分钟转了33圈，求此时电热水壶的电功率是多少瓦？
（3）如果用此电热水壶把 1 kg 的水由 20℃ 加热至沸腾需要的时间是多少秒？［不考虑热量的损失，大气压为1标准大气压，水的比热容为4.2×10 3 J/（kg℃）］
11．一只电烙铁的额定电压是220 V，在额定电压下工作时的电阻是1210 Ω。求：
（1）电烙铁的额定功率；
（2）电烙铁在额定电压下通电10分钟产生的热量；
12．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：[c水=4.2×103J/(kg·°C)]
（1）若给该电热水器装满水进行加热，使水的温度从22°C升高到62°C，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？
13．在如图所示的电路中，电源电压为3V，开关闭合后，电流表为0.2A，电压表示数为2V，求：
（1）R2两端的电压是多少伏？
（2）R2的电阻是多少欧？
（3）通电1min电流通过R2所产生的热量是多少焦？
14．如图所示电路中，电源电压恒为18V，灯泡L上标有“12V 16W”字样，定值电阻R1的阻值为15Ω，滑动变阻器R2上标有“60Ω ?A”字样，电流表量程为0~3A，电压表量程为0~15V，不考虑温度对灯丝电阻的影响，在保证所有电路元件安全的情况下，求：
（1）灯泡L的阻值；
（2）将R2的滑片移至最右端，闭合开关S、S1、S2，断开开关S3时，整个电路通电10s产生的热量；
（3）当开关S、S1、S2闭合，S3断开时，滑动变阻器R2消耗的最大功率和最小功率之比为10 : 3。若闭合开关S、S3，断开S1、S2，整个电路总功率的变化范围是多少？
15．如图为某电热器的电路图，R1和R2为电热丝，其中R1的规格为“220V 110W”且阻值不随温度而变化，电源电压保持220V恒定不变；
（1）当S闭合时，10分钟内电热器产生的热量是多少？
（2）当S断开时，R1的实际功率为39.6W，求此时电热器的总功率为多大？
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
1000W
容量
1.5L
容量：10L
额定功率：2000W
额定电压：220V
保温温度：78℃
参考答案
1．（1）4.55A；（2）48.4Ω．
【分析】（1）根据公式求解电流；
（2）纯电阻电路，电功等于电热，根据公式求解电阻；
【详解】（1）根据公式知电流为：；
（2）设电炉电阻为R，根据公式得：；
答：（1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流为4.55A．
（2）电炉的电阻值为48.4Ω．
【点睛】解决此类问题要结合欧姆定律公式和电功率公式进行分析，抓住题目中的关键条件，如电炉正常工作，电炉为纯电阻电路．
2． 11Ω 1050s 396W
【详解】（1）由P＝ 得：电阻为：R＝ ＝ ＝11Ω；（2）把水烧开所吸收的热量Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2103J/（kg•℃）10kg（100℃﹣12℃）＝3.696106J， 则需要消耗的电能W＝ ＝4.62×106J，由P＝ ，得所需时间：t＝ ＝ ＝1050s；（3）当S断开时，R与R0串联，处于保温状态， 根据欧姆定律得：UR＝IR＝2A×11Ω＝22V，由串联电路的电压特点可得：U0＝U﹣UR＝220V﹣22V＝198V，此时电阻R0的电功率P0＝U0I＝198V2A＝396W
点睛：（1）由铭牌上信息结合功率公式可求得电阻；（2）根据公式Q=cm（tt0）求出烧开水所需能量，根据效率求出需要消耗的电能，则由功率可求得时间；（3）保温时两电阻串联，由串联电路的特点和欧姆定律可求得R0的两端的电压，由功率公式可求得R0的功率．
3．（1）3Ω，6Ω；（2）1800J
【详解】解：（1）由图可知，当S断开时，电路中只有R1，已知电流和消耗的电功率，根据得，电阻R1的阻值
当S闭合后，电阻R1和R2并联，电流表测量的是干路中的总电流，由并联电路电流特点，可得通过电阻R2的电流
由并联电路电压特点，可得加在电阻R2两端的电压为
根据欧姆定律得，电阻R2的阻值
（2）当开关S闭合后，根据焦耳定律得，电阻R2在5分钟内产生的热量
答：（1）电阻R1、R2的阻值分别是3Ω和6Ω；
（2）电阻R2在5分钟内产生的热量是1800J。
4．(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%．
5．（1）3A；（2）27V；（3）810J
【详解】解：设滑动变阻器的最大阻值为R3，当闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P置于a端时，等效电路如图甲所示；当闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P置于b端时，等效电路如图乙所示
（1）由图甲得R1的阻值
由图甲、乙得
解得
即
（2）电压表示数比为7∶3，可得两次电压表示数之比
解得
根据电源两端电压不变，由图甲、乙得
解得
再根据图乙得电源电压为
（3）当闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P置于滑动变阻器中点时，通过R2的电流
通电2min，电阻R2放出的热量
答：（1）电流表的示数I2为3A；
（2）电源两端的电压U为27V；
（3）当闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P置于滑动变阻器中点时，通电2min，电阻R2放出的热量为810J。
6．（1）48.4Ω；（2）4.725×105J；（3）78.75%．
【详解】解：(1)：R＝＝48.4Ω；(2)V＝1.5L＝1.5×10﹣3m3，水的质量：
m＝ρV＝1×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，
所以Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣25℃）＝4.725×105J；
(3)电热水壶消耗的电能：W＝Pt′＝1000W×10×60s＝6×105J，则电热水壶的效率：
η＝＝78.75%．
点睛：（1）有电热水壶的额定功率和额定电压，根据公式即可求出电阻；（2）求出水的质量，知道水的质量和初温、末温以及比热容，根据公式即可求出水吸收的热量；（3）根据W＝Pt求出电热水壶消耗的电能，利用效率的公式求出电热水壶的热效率．
7．（1）通电导体在磁场中受到力的作用；
（2）1.98×107J 9×105J；
（3）线圈卡住无法转动，电能无法转化为机械能．消耗的电能全部转化为内能，因此产生大量的热，使线圈的温度迅速升高
【详解】分析：（1）电动机的工作原理可由电与磁的知识得出；（2）消耗的电能可由公式W=Pt得出，因为电动机的额定功率可通过铭牌得出，时间是1小时；电动机线圈产生的热量只能由焦耳定律求出，因为此时电流做的功并不都用来转化为热能，而将大部分的电能转化为机械能，只有少部分转化为热能，但焦耳定律的公式中需要有电流，故再由额定电压和额定功率计算出额定电流来，再通过焦耳定律求出线圈产生的热量；（3）如果电动机被卡住而不能转动，说明电能不再转化为机械能，而全部转化为热能，电动机因为短时间内放出大量的热而很快就闻到了焦糊的味道．
（1）通电导体在磁场中受到力的作用；
（2）电动机消耗的电能W＝Pt＝5.5kW×1h＝5.5kWh＝5.5×3.6×106J=1.98×107J．
由公式P＝UI得，通过电动机的电流I＝＝25A；
由焦耳定律可知 Q＝I2Rt=（25A）2×0.4Ω×3600s=9×105J；
（3）线圈卡住无法转动，电能无法转化为机械能．消耗的电能全部转化为内能，因此产生大量的热，使线圈的温度迅速升高
考点：电动机的工作原理，焦耳定律．
8．（1）40Ω；（2）6.72×105J；（3）200V
【详解】解：（1）由图乙可知，当开关S、S1都闭合时，只有R1工作；当开关S闭合、S1断开时，R1、R2串联；根据串联电路的电阻特点可知，串联的总电阻大于任一分电阻，所以，当开关S、S1都闭合时，只有R1工作，电路中的电阻最小，根据可知，电路的功率最大，此时为加热状态；由可知，R1的阻值
（2）若该电饭煲将2kg水从20℃加热到100℃时，水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J
（3）1200r/(kW•h)表示电路的用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过1200转，则电能表转盘转了80转，电饭煲消耗的电能
由可知，电饭煲工作过程中的实际电压
答：（1）电热丝R1的阻值是40Ω；
（2）若该电饭煲将2kg水从20℃加热到100℃时，水吸收的热量为6.72×105J；
（3）电饭煲工作过程中的实际电压是200V。
9． 2Ω 22.5
【详解】当开关S闭合、S1断开时，两电阻串联，电压表测R1两端的电压，
串联电路中各处的电流相等，
根据欧姆定律可得，电路中的电流：
.
当两个开关都闭合时，R2处于短路状态，电路中只有R1，电压表测电源的电压，
所以电源的电压：U=3V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，当开关S闭合、S1断开时，R2两端的电压：
，
则被测电阻R2的阻值：
.
当两个开关都闭合时，R2处于短路状态，电路中只有R1，
则10 s内整个电路产生的热量：
.
点睛：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是开关闭合、断开时电压表所测电路元件的判断.
10．（1）见解析所示;（2）1200 W． （3）280 s．
【详解】（1）电冰箱消耗电能为
W冰=3r×1kWh/1500r=1/500kWh=7.2×103 J
（2）共消耗电能为W =33r×1kWh/1500r= 11/50kWh =7.92×104J
电热水壶消耗电能为W热= W － W冰=7.92×104J －7.2×103 J = 7. 2×104J；t=1min=60s
电热水壶的电功率为P= W热/ t =7. 2×104J/ 60s =1200W
(3)水吸收热量为
Q吸=cm (t－t0) = 4.2×103J/(kg℃) ×1kg×(100℃－20℃)=3.36×105J
消耗电能为W1=Q吸=3.36×105 J
时间为t= W1/P =3.36×105J/1200 W =280s
11．（1）40W；（2）
【详解】解：（1）电烙铁的额定功率
（2）电烙铁在额定电压下通电10分钟产生的热量
答：（1）电烙铁的额定功率为40W；
（2）电烙铁在额定电压下通电10分钟产生的热量为。
12．（1）1.68×106J；（2）1050s；（3）见解析
【详解】解：（1）水的质量为
m=ρV=1×103kg/m3×10×10-3m3=10kg
水吸收的热量为
（2）电热水器就是利用了电流的热效应，把电能转化为内能。但电流产生的热量不可能被水全部吸收，本题中水吸收的热量只占电流产生热量的80%，则有
则电流产生的热量为
由W=Pt得到加热时间为
（3）导线与电热丝是串联的，电流相等，但铜导线的电阻很小，根据焦耳定律，在相同时间内产生的热量比电热丝少的多。
答：（1）水吸收的热量是1.68×106J；
（2）给水加热的时间是1050s；
（3）当电热水器通电后水温达到最高时，导线与电热丝是串联的，电流相等，但铜导线的电阻很小，根据焦耳定律，在相同时间内产生的热量比电热丝少的多。
13．（1）1V；（2）5Ω；（3）12J
【详解】解：（1）由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R2两端的电压
U2=U-U1=3V-2V=1V
（2）由可得，R2的电阻
（3）1min电流通过R2所产生的热量
Q1=I2R2t=(0.2A)2×5Ω×60s=12J
答：（1）R2两端的电压为1V；
（2）R2的电阻为5Ω；
（3）1min电流通过R2所产生的热量为12J。
14．（1）9Ω；（2）270J；（3）6W～18W
【详解】解：（1）灯泡在额定电压下工作，所以灯的电阻为
（2）当开关S、S1、S2闭合，S3断开时，R1和R2并联，所以通过电阻R1的电流
通过R2的电流
电路总电流为
I = I1 + I2 = 1.2A + 0.3A = 1.5A
法一，电路中电流做功产生的热量
法二：电路等效总电阻
由焦耳定律得，产生的总热量
（3）开关S，S1和S2闭合时，R1和R2并联，R2最小功率即R2滑片至阻值最大，所以电阻R2消耗最小功率
所以，由题可知，电阻R2消耗消耗的最大功率
滑动变阻器最大电流
I2max = = 1A
当S和S3闭合，R2和L串联，为保护电压表，所以滑动变阻器两端电压U2 ≤ 15V，为保护灯泡，电路中的电流
为保护滑动变阻器，I ≤ 1A，所以最大电流Imax = 1A，所以电路消耗的最大功率
Pmax = UEImax = 18V × 1A = 18W
当U2 = 15V时，电路中的电流取最小值
所以电路消耗的最小功率
Pmin = IminUE =A × 18V = 6W
所以电路总功率范围6W～18W。
15．（1）6.6×104J；（2）66W
【详解】解：（1）当S闭合时，电路为R1的简单电路，此时R1的功率为
所以10分钟内电热器产生的热量为
（2）由
可得R1的阻值为
当S断开时，R1与R2串联，因串联电路中各处的电流相等，所以，由
可得，电路中的电流为
此时电热器的总功率为
答：（1）当S闭合时，10分钟内电热器产生的热量是；
（2）当S断开时，R1的实际功率为39.6 W，求此时电热器的总功率为66W。