2025年河北省各地市中考物理模拟试题分类精选22.焦耳定律及电热综合计算（Word版附解析）

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A．若a为电流表，b为电压表，只闭合S1、S2并将滑片向左移，a表示数变小，b表示数变大
B．若a、b均为电压表且所选量程均为0～15V，则闭合S1、S2、S3，移动滑片，电路的最小功率为3.6W
C．只闭合S1、S2，若电流表示数为0.5A，则b表一定是电压表
D．若a、b均为电流表，闭合S1，则电阻R3产生的热量一定大于电阻R1产生的热量
【解答】解：A．若a为电流表，b为电压表，只闭合S1、S2时，R1被短路，滑动变阻器R2与R3串联，电压表b测滑动变阻器两端电压，将滑片向左移，滑动变阻器阻值变大，电路总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，即电流表a示数变小，定值电阻R3两端电压减小，电源电压不变，由串联电路的电压规律可知滑动变阻器两端电压变大，即电压表b示数变大，故A正确；
B．若a、b均为电压表，闭合S1、S2、S3，则R3被短路，滑动变阻器R2与R1串联，电压表a测R1两端电压，电压表b测滑动变阻器两端电压，因为电压表所选量程均为0～15V，根据P＝可知，当电路的电流最小时，电路功率最小，为了电压表的安全，滑动变阻器两端电压最大为15V，此时定值电阻两端电压为3V，电流为Imin＝＝＝0.3A，
则电路最小功率为Pmin＝UImin＝18V×0.3A＝5.4W，故B错误；
C．只闭合S1、S2，若电流表示数为0.5A，此时电路的总电阻为R总＝＝＝36Ω＞R1+R3＝10Ω+10Ω＝20Ω，
因此三个电阻必须串联，分析电路可知，a、b均为电压表，故C正确；
D．若a、b均为电流表，闭合S1，此时R1与R2并联，再与R3串联，因此通过R3的电流大于通过R1的电流，因为定值电阻R1、R2的阻值均为10Ω，根据Q＝I2Rt可知，电阻R3产生的热量一定大于电阻R1产生的热量，故D正确。
故选：ACD。
8．[2025石家庄质检]如图是探究电热的多少跟什么因素有关的实验装置，两个相同的透明容器中密封着等量的空气。下列说法正确的是（ ）
A．U形管中液面高度变化主要是由U形管中液体热胀冷缩引起的
B．图甲中右侧管中液柱上升得高，说明通电相同时间，电阻越大，则通电电流越大，产生的热量越多
C．若将乙图中容器外5Ω的电阻换成10Ω，则不能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
D．图乙中左侧管中液柱上升得高，说明两个相同的电阻丝通电相同时间，电流越小，产生的热量越少
【解答】解：A、电流通过导体产生的热量不能直接显示出来，容器中空气会由于热胀冷缩而出现高度差，由此反映出产生的热量多少，不是液体热胀冷缩，故A错误；
B、甲图中两个电阻串联，串联电路中电流相等，通电时间也相同，根据Q＝I2Rt可知，电阻越大，产生的热量越多，故B错误；
C、乙图中右侧两个5Ω的电阻并联后，再与左侧5Ω的电阻串联；若将乙图中容器外5Ω的电阻换成10Ω，根据并联电路的电流关系可知，通过容器内电阻的电流是不同的，也可以研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误；
D、图乙中容器中电阻相等，根据并联电路的电流关系可知，他们的电流不等，并联电阻支路中电流为干路电流的一半，两边容器中电阻的电流不同，可以用来探究产生热量与电流大小的关系，两个相同的电阻丝通电相同时间，电流越小，产生的热量越少，故D正确。
故选：D。
3．[2025秦皇岛一调]2023年3月，有科学家宣布在1GPa（约1万个标准大气压）下，实现了21℃室温超导。若未来超导材料得到普及，最适合做（ ）
A．集成电路的芯片B．加热器的电热丝
C．用电器的绝缘壳D．远距离输电导线
【解答】解：A、集成电路的芯片一般由半导体材料制作而成，因此不能使用超导体，故A不符合题意；
B、加热器的电热丝是利用电流热效应工作的，而超导体的电阻为0，法将电能转化为内能，它不能使用超导体，故B不符合题意；
C、用电器的绝缘壳要求使用一般情况下不能导电的物质，因此不能使用超导体，故C不符合题意；
D、根据焦耳定律Q＝I2Rt，可知，远距离输电，当电阻为零时，可使导线损耗为零，便可提高传输效率，故D符合题意。
故选：D。
（多选）10．[2024平山一模]在如图甲所示的电路中，定值电阻R2的阻值为5Ω，若只闭合S1和S2时，电压表的示数为4V。若只闭合S1和S3，滑动变阻器R1的滑片P位于中点时，电压表的示数为2V。图乙是电路中额定电压为4V的小灯泡的I﹣U关系图象，下列说法正确的是（ ）
A．小灯泡正常发光时电阻为5Ω
B．电源电压为8V
C．只闭合S1和S2时，10s内电流通过R2产生的热量为48J
D．若将电压表换成电流表，开关均闭合时，电路中的最小电功率为16W
【解答】解：A、灯泡的额定电压为4V，由图乙可知灯泡正常发光时的电流为0.8A，根据欧姆定律可知灯泡的电阻：RL＝＝＝5Ω，故A正确；
BC、只闭合S1和S2时，灯泡和定值电阻R2串联接入电路，电压表测灯泡两端的电压，电压表的示数为4V，
串联电路各处电流相等，由图乙可知此时通过电路的电流为0.8A，
串联电路总电压等于各部分电压之和，则电源电压：U＝IR2+UL＝0.8A×5Ω+4V＝8V，故B正确；
10s内电流通过R2产生的热量为：Q＝I2R2t＝（0.8A）2×5Ω×10s＝32J，故C错误；
D、只闭合S1和S3，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电压表测灯泡两端的电压，
滑动变阻器R1的滑片P位于中点时，电压表的示数为2V，由图乙可知此时通过电路的电流为0.6A，
根据串联电路电压规律结合欧姆定律可得此时滑动变阻器接入电路的阻值：R1＝＝＝10Ω，
则滑动变阻器的最大阻值：R1＝2×10Ω＝20Ω，
将电压表换成电流表，开关均闭合时，灯泡短路，两电阻并联接入电路，电流表测干路电流，
并联电路故重力两端电压相等，根据欧姆定律可得通过定值电阻的电流：I2＝＝＝1.6A，
滑动变阻器接入电路的阻值最大时，通过滑动变阻器的电流最小，最小电流：I1＝＝＝0.4A，
干路最小电流：I′＝I1+I2＝0.4A+1.6A＝2A，
电路中的最小电功率为P＝UI′＝8V×2A＝16W，故D正确。
故选：ABD。
填空题
17．[2025沧州二模]一个玩具车使用的电动机，当把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A：若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，测得此时流过电动机的电流是1A．那么该电动机线圈的电阻是 0.5 Ω，电动机正常工作时的效率是 75 %。
【解答】解：由欧姆定律可得：
电动机线圈的电阻 R＝＝＝0.5Ω；
当电机正常工作时，电路中消耗的总功率 P＝UI＝2V×1A＝2W；
线圈中发热功率 P热＝I2R＝（1A）2×0.5Ω＝0.5W；
则电动机输出功率 P出＝P﹣P热＝2W﹣0.5W＝1.5W；
则电动机正常工作时的效率 η＝×100%＝×100%＝75%。
故答案为：0.5；75。
19．[2024石家庄模拟]小明做了“电池+口香糖锡纸＝取火工具”的实验：取口香糖锡纸，剪成条状，将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，很快发现纸条中间处开始冒烟，起火苗，如图所示。这是因为锡是 导体 （选填“导体”或“绝缘体”），将它的两端直接连接电池正负极，就会造成 短路 。根据电学中的 焦耳 定律，此时电流通过锡纸时迅速产生大量热量，温度上升使锡纸燃烧。
【解答】解：因为锡属于金属，因此锡是导体，将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，形成了电源短路，此时电路中迅速产生大量热量使温度达到锡纸的着火点而使之燃烧，这一现象我们可以用焦耳定律来解释，因为相同长度的中间段锡纸，横截面积较小，所以电阻较大；由焦耳定律Q＝I2Rt知，在电流、通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
故答案为：导体；短路；焦耳。
16．（4分）如图甲是非接触式红外线测温枪，它通过接收人体辐射的红外线来显示被测人的体温。当人体温度超过设定值时测温枪报警，持续时间3秒。
（1）图乙是它的工作原理图，R是滑动变阻器，R0是热敏电阻，当人体温度升高时，电压表示数将变小。则R0的阻值随温度变化的特点是图丙中的 A 曲线。
（2）若热敏电阻R0在检测到37.5℃的体温而报警时，其阻值为100Ω，报警电压为2V，电源电压恒为5V，则报警过程中电路产生的热量为 0.3 J。
【解答】解：由图乙可知，滑动变阻器R和热敏电阻R0串联接入电路，电压表测量热敏电阻R0两端的电压，
（1）当人体温度升高时，电压表示数将减小，根据串联电路电压规律可知，滑动变阻器R两端的电压增大，根据欧姆定律可知，通过滑动变阻器的电流增大，即电路中的电流增大，根据欧姆定律可知，当电源电压一定时，电路中的总电阻减小，根据串联电路电阻规律可知，热敏电阻的阻值将减小，即人体温度升高时热敏电阻的阻值减小，故图丙中表示热敏电阻R0的阻值随温度变化的特点是A曲线；
（2）热敏电阻R0在检测到体温达到37.3℃的人体而报警时，通过热敏电阻R0的电流：I0＝＝＝0.02A，
根据串联电路的电流特点可知，电路中的电流：I滑＝I0＝0.02A，
报警过程中电路产生的热量：Q＝W＝UIt＝5V×0.02A×3s＝0.3J。
故答案为：（1）A；（2）0.3。
19．[2025唐山模拟]如图是某型号电饭锅的简化电路图。当温控开关S闭合后，电饭锅处于加热状态；当达到一定温度，开关S自动断开，电饭锅处于保温状态。已知加热状态电功率为990W，R1阻值为440Ω，那么保温状态电功率为 110 W，R1和R2阻值之比为 8：1 。
【解答】解：当S、S1都闭合时，R1、R2并联；
当S1断开，S闭合时，电路为R1的简单电路；因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻，
所以，由P＝UI＝可知，R1、R2并联时，电路中的电阻最小，电功率最大，电饭锅为加热状态；
电路为R1的简单电路时，为保温状态；因此当S1断开，S闭合时，电饭锅为保温状态，
保温功率P1＝＝110W；
因为S、S1都闭合时，R1、R2并联时，电饭锅为加热状态，由并联电路的特点可知，R1的功率保持不变，
所以电阻R2接入电路正常工作时的电功率：P2＝P加热﹣P保温＝990W﹣110W＝880W，
电阻R2的阻值：R2＝＝55Ω。
R1和R2阻值之比：R1：R2＝440Ω：55Ω＝8：1。
故答案为：110；8：1。
计算题
27．[2024石家庄模拟]小明家一款新型电烤箱铭牌上的部分参数如表所示，其简化电路如图甲所示，R1、R2均为电热丝（阻值不随温度变化）。求：
（1）该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）傍晚用电高峰期，小明想测量电烤箱在工作时的实际电压，于是他断开了家中其他用电器，仅让电烤箱在加热状态下工作，1min内如图乙所示的电能表转盘转了50r，则电烤箱两端的实际电压是多少？
【解答】解：（1）根据铭牌知，额定保温功率P保温＝110W，由P＝UI可得，该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流：
；
（2）根据图中的电路知，当S闭合，S1接右边接线柱b时，R1单独工作，电路中电阻较大，电源电压一定，由可知，此时电功率较小，电路处于保温挡位；
当S闭合、S2接左边接线柱a时，电阻R1和R2并联，电路中电阻较小，电源电压一定，由可知，此时电功率较大，处于加热挡位，此时R1的电功率：P1＝P保温＝110W，
根据并联不相互影响，
加热时R2的电功率：P2＝P加热﹣P1＝1210W﹣110W＝1100W，
由可得：
；
（3）加热挡位的额定功率为P加热＝1210W，
由可得：
总电阻为；
电能表上“3000r/（kW•h）”表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，
电能表转盘转了50r，电烤箱消耗的电能：，
工作时间，
电烤箱的实际功率：，
由可得，
电路的实际电压：。
28．[2024新乐模拟]某品牌电热水壶有“加热”和“保温”两个挡位，其内部简化电路图如图甲所示，定值电阻R1的U﹣I图像如图乙所示。已知U＝220V、R2＝525.8Ω、c水＝4.2×103J/（kg•℃）、ρ水＝1.0×103kg/m3。
（1）求定值电阻R1的阻值；
（2）当S1闭合、S2断开时，电热水壶处于 保温 挡位，求电热水壶此挡位的功率 88W ；
（3）已知电热水壶加热效率为80%，将1.5L水从20℃加热到100℃，求水吸收的热量和加热所需时间。
【解答】解：（1）由图乙可知，通过R1 的电流是0.5A时，R1 两端的电压是12.1V，R1 的阻值：；
（2）当 S1 闭合、S2 断开时，两个电阻串联，总电阻最大，由 可知总功率最小，处于保温状态，根据串联电路的特点知，电热水壶保温挡位的功率：；
（3）水的质量m＝ρ水V＝1×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；
水吸收的热量
；
两个开关都闭合，电路为R1的简单电路，电阻最小，由 可知总功率最大，处于加热状态，
加热的功率：；
电热水壶消耗的电能：；
加热所需时间：。
18．[2024河北一模]空气炸锅是一种利用高速空气循环技术进行烹饪的高科技厨房用具。如图所示，为某空气炸锅简化电路图，其发热元件为两个电阻R1、R2，额定工作电压为220V，开关S2可以分别接A、B两个接线柱，调节开关的通断可控制空气炸锅低温、中温、高温挡。已知低温挡正常工作时电路中的电流为1.25A，中温挡正常工作时电路的功率为400W。
（1）求R1、R2的阻值；
（2）求高温挡正常工作时，电路消耗的总功率；
（3）若使用空气炸锅高温挡，将200g初温为20℃的薯条加热到180℃需要110s，求空气炸锅的效率。[c薯条＝3.63×103J/（kg•℃）]
【解答】解：（1）当开关S1闭合，开关S2接B端时两电阻并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路中的总功率最大，空气炸锅处于高温挡；
开关S1断开，开关S2接A时，两电阻串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，总功率最小，空气炸锅处于低温挡；
开关S1闭合，开关S2接A时，电路为R2的简单电路，空气炸锅处于中温挡；
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝121Ω；
由I＝可知，R1、R2的串联总电阻：R＝＝＝176Ω，
根据串联电路的电阻的可知，R2＝R﹣R1＝176Ω﹣121Ω＝55Ω；
（2）并联工作时，R2的电功率：P2＝＝＝880W，
则空气炸锅高温挡的总功率：P高＝P中+P2＝400W+880W＝1280W；
（3）薯条吸收热量：Q吸＝c薯条m（t﹣t0）＝3.63×103J/（kg•℃）×200×10﹣3kg×（180℃﹣20℃）＝1.1616×105J，
空气炸锅消耗的电能：W＝P高t′＝1280W×110s＝1.408×105J，
空气炸锅的效率：η＝＝＝82.5%。
【2024秦皇岛一模】
22．[2025邯郸模拟]如图所示电路，电源电压为12V且不变，小灯泡的规格为“6V 3W”，滑动变阻器R2的最大阻值为24Ω，电流表的量程为0～3A。当只闭合开关S3时，小灯泡恰能正常发光。求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）只闭合开关S3时，在1min内电流通过R1所产生的热量；
（3）当三个开关都闭合时，为保证电路安全，滑动变阻器R2接入电路的最小值。
【解答】解：（1）由P＝可知，小灯泡正常发光时的电阻：RL＝＝＝12Ω；
（2）由图可知，当只闭合开关S3时，R1与灯泡L串联，
由P＝UI可知，通过小灯泡的电流：IL＝＝＝0.5A；
根据串联电路的特点可知，R1两端的电压：I1＝U﹣UL＝12V﹣6V＝6V，通过R1电路的电流：I1＝IL＝0.5A，
由I＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝12Ω；
在1min内电流通过R1所产生的热量：Q1＝R1t＝（0.5A）2×12Ω×1×60s＝180J；
（3）当三个开关都闭合时，R1、R2并联，电流表测量干路的总电流，
根据电流表的量程可知，干路的最大总电流：I大＝3A，
此时通过R1的电流：I1′＝＝＝1A，
根据并联电路的电流特点可知，此时通过R2的最大电流：I2＝I大﹣I1′＝3A﹣1A＝2A，
由I＝可知，出滑动变阻器R2接入电路的最小值：R2小＝＝＝6Ω。××牌电烤箱
额定电压：220V
额定加热功率：1210W
额定保温功率：110W