第4節(jié)　　焦耳定律

1、.2019-2019人教版物理九年級(jí)課時(shí)練習(xí)第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律學(xué)號(hào) 班級(jí) 姓名 1. 小明用如圖甲和圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置分別探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻、電流的關(guān)系。1圖甲所示實(shí)驗(yàn)中通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)比較電流產(chǎn)生的熱量的多少。2圖甲中，為了便于比較兩種電阻絲通過(guò)電流后產(chǎn)生熱量的多少，a、b兩瓶中要裝入初溫和質(zhì)量一樣的煤油，其中a瓶中煤油的溫度升高得快。R鎳鉻合金絲R錳銅絲3圖甲中，實(shí)驗(yàn)中選用煤油而不用水的原因是煤油的比熱容小，吸熱一樣時(shí)，溫度升得高，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。4用如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究，得到的結(jié)論是在電流和通電時(shí)間一樣時(shí)，導(dǎo)體電阻越大產(chǎn)生的熱量越多。5本實(shí)驗(yàn)中的探究方法

2、是控制變量法和轉(zhuǎn)換法?！窘馕觥?兩電阻絲產(chǎn)生熱量的多少是通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化反映出來(lái)的。2探究?jī)煞N電阻絲通過(guò)電流后產(chǎn)生熱量的多少時(shí)，應(yīng)控制煤油的質(zhì)量和初溫一樣；由圖可知，此時(shí)電流一樣，a的電阻要大于b的電阻，由焦耳定律可知，a產(chǎn)生的熱量多，溫度升得高。3假設(shè)將燒瓶中裝水，那么由Qcmt可知：一樣質(zhì)量的水和煤油，吸收一樣的熱量時(shí)，由于水的比熱容較大，溫度升高的度數(shù)少，溫度計(jì)的示數(shù)變化不明顯。4在電流和通電時(shí)間一樣時(shí)，導(dǎo)體電阻越大產(chǎn)生的熱量越多。5為保證通過(guò)兩個(gè)電阻的電流總是相等，電阻串聯(lián)；同時(shí)保證了它們的通電時(shí)間也相等，導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量就只與電阻有關(guān)了，為此采用控制變量法；煤油吸熱的多少是通過(guò)溫

3、度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)反映的，這是采取的轉(zhuǎn)換法。2.在如下圖的電路中，電源電壓不變，當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電壓表Vl、V2的示數(shù)之比為53；當(dāng)開關(guān)S1閉合，S2斷開時(shí)，電壓表V1、V2的示數(shù)之比為32。在后一種情況下，一樣通電時(shí)間內(nèi)，電阻R1與R2產(chǎn)生的熱量之比為DA21B13C32D23【解析】當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，R1與R2串聯(lián)，電壓表V1測(cè)電源的電壓，電壓表V2測(cè)R2兩端的電壓，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且總電阻等于各分電阻之和，所以，由I可得：，解得：；當(dāng)開關(guān)S1閉合，S2斷開時(shí)，電壓表V1測(cè)電源的電壓，電壓表V2測(cè)R2和R3兩端的電壓之和，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，由QI

4、2Rt可得，一樣通電時(shí)間內(nèi)電阻R1與R2產(chǎn)生的熱量之比：，應(yīng)選D。3.如下圖是探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，通電一段時(shí)間后，右側(cè)U形管中液面高度差比左側(cè)的大。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是CA左側(cè)容器中電阻絲的阻值比右側(cè)容器中的大B該裝置用來(lái)探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流大小的關(guān)系C該裝置可以用來(lái)探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟通電時(shí)間的關(guān)系DU形管中液面高度發(fā)生變化是因?yàn)閁形管中液體的熱脹冷縮造成的【解析】容器中的兩個(gè)電阻絲串聯(lián)，通過(guò)它們的電流I與通電時(shí)間t一樣，由焦耳定律QI2Rt可知，左邊容器中的電阻小于右邊容器中的電阻，故A錯(cuò)誤；在裝置中

5、，容器中的兩個(gè)電阻絲串聯(lián)，通過(guò)它們的電流I與通電時(shí)間t一樣，可以只看其中一個(gè)來(lái)探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟通電時(shí)間的關(guān)系，故B錯(cuò)誤，C正確；U形管中液面高度發(fā)生變化是因?yàn)橥该魅萜髦忻芊庵攘康目諝獾臒崦浝淇s造成的，故D錯(cuò)誤。選C。4.電風(fēng)扇、電烙鐵和電動(dòng)機(jī)上都標(biāo)有“220 V160 W字樣，它們都在額定電壓下工作一樣時(shí)間，產(chǎn)生熱量多的是BA電風(fēng)扇 B電烙鐵C電動(dòng)機(jī) D一樣多5.李師傅幫助學(xué)校設(shè)計(jì)了一臺(tái)電保溫箱，保溫箱電阻絲的阻值是40 ，當(dāng)電阻絲通過(guò)5 A電流時(shí)，30 s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是3104J?！窘馕觥侩娏魍ㄟ^(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量：QI2Rt5 A240 30 s3104 J。6.電阻為20 的

6、導(dǎo)體接通電源8 s，放出熱量400 J，那么把電阻為10 的導(dǎo)體接在同一電源上4 s放出熱量為BA200 J B400 JC100 J D800 J【解析】根據(jù)焦耳定律QI2Rt和I可得，Qt，帶入數(shù)據(jù)可得電源電壓U21 000，那么把電阻為10 的導(dǎo)體接在同一電源上4 s放出的熱量為Qt4 J400 J。7.如下圖是研究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，以下分析正確的選項(xiàng)是BA甲實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后，左側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量更多B甲實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后，右側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量更多C乙實(shí)驗(yàn)是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系D乙實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后，右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的大【解

7、析】甲實(shí)驗(yàn)兩電阻絲串聯(lián)，那么通過(guò)電阻絲的電流和通電時(shí)間一樣，右側(cè)電阻阻值大，由焦耳定律QI2Rt可知，右側(cè)電阻產(chǎn)生熱量多，故A錯(cuò)誤，B正確；乙實(shí)驗(yàn)，右側(cè)電阻絲與另一電阻絲并聯(lián)，故左右空氣盒中電阻絲的電阻和通電時(shí)間一樣，但通過(guò)電阻的電流不同，所以研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，故C錯(cuò)誤；乙實(shí)驗(yàn)，右側(cè)電阻絲與另一電阻絲并聯(lián)，故左右空氣盒中電阻絲的電阻和通電時(shí)間一樣，但通過(guò)左空氣盒中電阻絲的電流大，由焦耳定律QI2Rt可知，左側(cè)電阻產(chǎn)生熱量多，即右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的小，故D錯(cuò)誤。選B。8.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，兩端的電壓為220 V，通過(guò)線圈的電流為10 A。假設(shè)此線圈的電阻為2 ，那么

8、這臺(tái)電動(dòng)機(jī)1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是1.2104J，這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的效率是90.9%?！窘馕觥窟@臺(tái)電動(dòng)機(jī)1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量：QI2Rt10 A22 60 s1.2104 J；電動(dòng)機(jī)的電功率：P總UI220 V10 A2 200 W，線圈消耗的功率：P圈I2R10 A22 200 W，輸出功率：P出P總P圈2 200 W200 W2 000 W，這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的效率：90.9%。9.R1、R2分別連接成如下圖的甲、乙兩種電路，R12R2，電源電壓均為U，圖甲電路中R1、R2在一樣時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q甲1、Q甲2，那么Q甲1Q甲221，圖乙電路中R1、R2在一樣時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量分別為Q乙1、Q乙2，那么

9、Q乙1Q乙212?！窘馕觥坑蓤D甲可知，兩只電阻R1、R2串聯(lián)，因?yàn)榇?lián)電路中各處的電流都相等，所以根據(jù)QI2Rt可得，在一樣時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比：；由圖乙可知，兩只電阻R1、R2并聯(lián)，因?yàn)椴⒙?lián)電路中各并聯(lián)支路兩端的電壓相等，所以根據(jù)QWt可得，在一樣時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比：。10.電熱器是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的。某發(fā)熱元件的阻值為42 ，通過(guò)的電流為1 A，通電10 min產(chǎn)生的熱量是2.52104J，假設(shè)這些熱量全部被水吸收，能使2 kg 20 的冷水溫度升高到23水的比熱容為4.2103 J/kg?！窘馕觥堪l(fā)熱元件通電10 min產(chǎn)生的熱量：QI2Rt1 A242 1060 s2.5210

10、4 J，由題意可知，水吸收的熱量：Q吸Q2.52104 J，由Q吸c(diǎn)mtt0可得，水加熱到的溫度：tt020 23 。11.如圖甲所示是用來(lái)研究焦耳定律的實(shí)驗(yàn)裝置。1實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量研究方法，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理是電流的熱效應(yīng)。2選用圖乙中第二組電阻來(lái)進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，分別在通電時(shí)間一樣時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，加大電流，發(fā)現(xiàn)電流越大，電阻絲放熱越多，說(shuō)明當(dāng)電阻和通電時(shí)間一定時(shí)，電流越大，放熱越多。【解析】1研究通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流和電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)用控制變量的方法，且該實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的是電流的熱效應(yīng)。2根據(jù)圖乙中第二組可知：兩電阻甲串聯(lián)在電路中，所以通電時(shí)間和電流相等，但是調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流增大，和前一組

11、數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)電流越大，電阻絲放熱越多。12.如圖甲是電熱水龍頭，即開即熱、冷熱兼用。如圖乙是它的電路原理圖，R1、R2為電熱絲，通過(guò)旋轉(zhuǎn)手柄帶動(dòng)開關(guān)S在1、2、3之間接通對(duì)應(yīng)的電路，從而實(shí)現(xiàn)冷水、溫水、熱水之間的切換，它的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表。求：1電熱絲R1的阻值；2熱水檔的功率看不清了，小明關(guān)閉了他家的其他用電器，當(dāng)水龍頭放熱水時(shí)，正常工作3 min，發(fā)現(xiàn)家中標(biāo)有2 000 r/kWh的電能表轉(zhuǎn)動(dòng)了420圈，那么燒熱水的功率是多少？3當(dāng)S接2時(shí)，假設(shè)水龍頭進(jìn)水口的溫度為20 ，出水口的溫度為30 ，1 min出水2 kg，此時(shí)該水龍頭的電熱效率是多少？c水4.2103 J/kg解：1由電路圖可知，當(dāng)只有R1接入電路時(shí)，電阻較大，功率較小，此時(shí)為保溫檔，那么R1的電阻為R124.2 。2由題意可知，燒熱水時(shí)消耗的電能為W kW