2024年中考物理压轴题训练——焦耳定律的综合计算
1．有一台热水器，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝．R1=88Ω，R2=22Ω．
(1)如何控制S1和S2，使热水器处于高温档：
(2)求中温档正常工作时热水器的功率；
(3)低温档正常工作10min内电热丝产生的热量．
2．某品牌家用电熨斗的电路如图甲所示，额定电压为220V、最大功率为484W，发热部分由调温电阻R和定值电阻R0组成，调温电阻R是可变电阻，其最大阻值为300Ω，电阻值均不受温度影响。
（1）定值电阻R0的阻值是多大？
（2）该电熨斗工作时的最小功率是多大？
（3）假设电熨斗的发热功率P跟电熨斗表面温度与环境温度的温差Δt的关系如图乙所示，若在温度为20℃的房间使用该电熨斗，要求熨斗表面温度为220℃，在2min时间内，定值电阻R0上产生的热量是多少？
3．图甲所示是一款家用养生壶，其铭牌上的部分技术参数如下表所示。它的简化电路图如图乙所示，其中为发热电阻，滑动变阻器上产生的热量不会被水吸收。某次加热过程中将该养生壶单独接入电路，的滑片调整到某一适当位置且始终保持不动，养生壶内装有500mL初温为20℃的水。求：
型号 YSH-D15V9
额定电压 220V
额定总功率 220W~1210W
最大容量 800mL
（1）养生壶可以加热，利用的是电流的哪种效应？
（2）滑动变阻器的最大阻值为多少欧姆？
（3）将这些水加热到100℃需要吸收多少热量？
（4）若上述加热过程中，发热电阻产生的热量有70％被水吸收，且恰好用时4min，则该过程中电能表（如图丙）的铝盘转了多少周？
4．如图甲所示的电路中，电源电压为12V，标有“；”字样，电流表的接的的量程，灯泡L标有“”，通过灯泡的电流随它两端的电压变化的规律如图乙所示，阻值为。求：
（1）灯泡正常发光电流通过灯丝产生的热量；
（2）S、、都闭合时，滑动变阻器的最大功率。
5．火锅是人们比较喜欢的一种饮食方式，如图为小明家使用的一款电火锅工作电路的原理图．它有高、中、低三个加热档位，旋钮开关可以分别置于“0和1“、“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱．正常工作时，低温档功率为高温档功率的，R1为242Ω，R2为60.5Ω．（忽略温度对电阻的影响）
（1）请指出开关置于什么接线柱时，火锅处于低温档？
（2）R3的阻值是多少欧姆？电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量是多少焦耳？
（3）小明关闭家中的其他用电器，只让电火锅独立工作，用高温档加热汤液2分钟，电能表的表盘转了81转．请通过计算判断此时电火锅是否正常工作？[电能表的铭牌上标有3000r/（kW h）]
6．如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1的阻值为10Ω。当开关S闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.4A。求：
（1）通电10s电阻丝R1产生的热量；
（2）电源两端的电压；
（3）电路的总功率。
7．某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两挡，其简化电路如图所示，铭牌如下表所示（部分参数已经看不清楚）。闭合开关后，当开关分别处于闭合和断开状态时，电流表的示数分别为和。请完成下列问题：
（1）求电阻和的阻值；
（2）求电烤箱处于高温挡时，工作产生的热量。
××电烤箱
额定电压
额定频率
高温挡额定功率
低温挡额定功率
8．如图是某实验小组设计的光照自动控制系统，已知控制电路电源电压U1=6V，滑动变阻器R1的最大阻值为80Ω，电磁铁线圈电阻忽略不计；R2是光敏电阻，其阻值可在5~60Ω之间变化，它与光照强度E的关系如下表所示（光照强度E的单位是：勒克斯，符号Lx；光越强，光照强度越大）。当电流达到0.1A时电磁铁恰好能吸合衔铁，工作电路电源电压U2=12V，定值电阻R=10Ω，指示灯L上标有“12V 6W”字样。求：
(1)指示灯L正常工作时的电流是多少A？
(2)闭合开关S1，滑片在变阻器中点时，电磁铁恰好吸合衔铁时的光照度E0是多少Lx？
(3)调节变阻器R1的电阻为50Ω，闭合开关S1，若光照度为4Lx时，则工作电路通电10s消耗的电能是多少J？
光照强度E/Lx 0.5 1 1.5 2 2.5 3 6
光敏电阻R2阻值/Ω 60 30 20 15 12 10 5
9．如图所示的电路，电阻R2的阻值是20Ω。当开关S闭合时，电流表A1的示数是0.4A，电流表A的示数是1.0A。求：
（1）电源电压；
（2）电阻R1的阻值；
（3）通电10s，电流通过电阻R2所产生的热量。
10．某家用电器具有加热、保温的功能。如图为其原理图，电器发热电阻R的额定电压为220V，额定功率为600W。加热时，按下温控开关S与a、b接触，此时红色指示灯亮；当温控开关S跳接到c，使电器处于保温状态时，黄色指示灯亮。红灯标有“6V，1W”，黄灯标有”12V，3W”字样，工作时两灯均能正常发光。（虚线框内为电器的加热和保温装置，计算结果保留一位小数。）
（1）求出R1的阻值；
（2）算出电阻R2的阻值及在保温时该电器保温装置的发热功率；
（3）当电器处于保温状态时，保温装置每分钟消耗的电能是多少J？
11．天气变冷，小亮妈妈给小亮买了块暖桌垫如图所示，小亮把手放在桌垫上感到特别暖和，通过观察和研究，他了解到该桌垫有“高温”、“低温”和“关”三个档位，“高温”挡功率为72W，“低温”挡功率为36W。该桌垫的电路简图如图所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关，R1和R2为电热丝。
（1）当桌垫处于“高温”挡加热时，通过桌垫的电流是多少安？
（2）电热丝R2的阻值是多少欧？
（3）该桌垫在高温挡工作10min产生的热量是多少焦？
12．如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，R1＝30Ω，R2＝15Ω。当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在R3的B端时，电流表示数为0.2A；当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在R3的中点时，电压表的示数为8V。求：
（1）滑动变阻器R3的最大阻值；
（2）当开关S1闭合，滑动变阻器的滑片P在R3的B端时，10s内R3产生的热量；
（3）这个电路消耗的最大电功率。
13．即热式热水宝是一种无内胆的纳米管加热装置，因为其体积小、加热速度快，真正实现即开即热的使用功能，得到了广泛应用。其电路原理如图，电热丝R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变水龙头控制开关S、S0的状态，可以选择出凉水、温水或开水。该管线机的额定电压是220V，开水加热电功率是4400W，温水加热电功率是2200W。已知：电热丝R1、R0电阻不随温度变化，水的比热容，水的密度ρ＝1×103 kg/m3，g取10N/kg。求：
（1）开关S断开时，水龙头出 （凉水、温水或开水）。开关S、S0都闭合时，水龙头出 （凉水、温水或开水）；
（2）现在需要100 ℃的开水500ml，已知水的初温是20 ℃，水需要吸收多少热量 ？
（3）如果电能转化为水的内能的效率是80%，饮水机正常工作时，烧开这些水需要多长时间 ？
14．如图甲所示，电源电压为6V恒定不变，滑动变阻器R2最大阻值是20Ω。闭合开关，滑动变阻器的功率P与其电阻R图像如图乙所示。求：
（1）R1的电阻；
（2）当滑片P滑至最右端时，电流表的示数为多少？
（3）当滑片P滑至中点时，通电10min电流通过R1产生的热量是多少？
15．如图是家用电热壶及铭牌，假设电热壶电阻丝电阻不变，水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)。
求：（1）电热壶电阻丝的电阻；
（2）不考虑热损失，电热壶正常工作时，把1kg水从20℃加热到100℃所需要的时间；
（3）当电压为198V时，电热壶的实际功率。
16．在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为7V，小灯泡标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，实验得到小灯泡的I﹣U图像如图乙所示。
求：（1）小灯泡的额定功率；
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值；
（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量。
17．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。
18．如图为某型号电动机的铭牌，求：
（1）此电动机的额定电流。
（2）此电动机正常工作10min所消耗的电能和由此转化为的机械能。
（3）此电动机正常工作时，把电能转化为机械能的效率。
**牌电动机
型号 JT﹣44
额定电压 220V
额定功率 44W
线圈电阻 100Ω
制造商：****
19．小红在家煲汤时使用的电饭煲的部分参数如表所示，利用电饭煲高温挡煲汤，将1.5kg、初温为20℃的汤恰好加热至100℃，用时10min，汤的比热容为c汤=4.2×103 J/(kg·℃)，求：
额定电压 220V
额定功率 低温挡 100W
高温挡 1000W
（1）电饭煲是利用电流的 效应工作的；
（2）汤吸收的热量；( )
（3）此次煲汤中电饭煲高温挡的效率是多少？( )
20．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．
参考答案：
1．（1）S1闭合，S2接a点时，热水器处于高温档 (2)550W (3)2.64×105J
2．（1）100Ω；（2）121W；（3）4.8×104J
3．（1）电流的热效应；（2）180Ω；（3）；（4）220r
4．（1）192J；（2）4.32W
5．（1） “1和2”；（2）181.5欧姆； 1.2×104J；（3）此时电火锅不正常工作
6．（1）16J；（2）6V；（3）2.4W
7．（1）44Ω和176Ω；（2）6.6×105J
8．(1)0.5A；(2)1.5Lx；(3)144J
9．(1)12V；(2) 30Ω；(3)72J。
10．（1）1284Ω；（2）751.33Ω，52W；（3）3120J
11．（1）3A；（2）；（3）
12．（1）30Ω；（2）12J；（3）14.4W
13． 凉水 开水 1.68×105J 48s
14．（1）10Ω；（2）0.2A；（3）540J
15．（1）48.4Ω；（2）336s；（3）810W
16．（1）0.75W；（2）15Ω；（3）72J
17．(1)920W；(2)10W；(3)3.024×105J
18．(1) 0.2A；(2) 2.64×104J，2.4×104J；(3) 90.9%
19． 热 5.04×105J 84%
20． 2Ω 22.5
