1、1课时训练 21 焦耳定律基础过关一、选择题1.2018柳州如图 K21-1所示的用电器中,利用电流热效应工作的是 ( )图 K21-12.2018深圳图 K21-2为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油,通电一段时间后,右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是 ( )图 K21-2A.通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少,这种方法是控制变量法B.右侧电阻丝的阻值比左侧小C.通过右侧电阻丝的电流比左侧小D.该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系3.如图 K21-3所示的实验中,三个相同的烧瓶 A、 B、 C内都盛有质量和初温相等的
2、液体,其中 A、 B烧瓶中装的是水, C烧瓶中装的是煤油, A、 B、 C瓶中电阻丝的阻值分别为 RA、 RB、 RC,且 RARB=RC。闭合开关通电一定时间后,下列关于该实验探究的说法,错误的是(均不计热量损失, c 水 c 煤油 )( )图 K21-3A.电流通过导体时,电能转化成内能,这种现象叫电流的热效应B.在 A、 B两烧瓶中,相同的时间内, A烧瓶中的电阻产生的热量多C.B、 C两烧瓶可探究不同物质的吸热能力2D.B、 C两烧瓶加热相同的时间, B瓶中温度计的示数高4.2018宜昌两个定值电阻 R1、 R2并联在电路中,如图 K21-4甲所示。它们的电流与其两端的电压关系如图乙所
3、示,闭合开关 S,则 R1、 R2产生的热量之比为 ( )图 K21-4A.21 B.12C.41 D.145.2018深圳如图 K21-5甲所示,闭合开关后,在滑片 P由 b端向 a端移动的过程中,电压表示数 U随滑动变阻器接入电路的电阻 R2变化的关系图像如图乙所示,下列说法错误的是( )图 K21-5A.电源电压是 6 VB.R2的最大阻值是 20 C.R1的电阻是 10 D.当滑片 P移动到中点时,10 s 内电流通过 R1产生的热量是 18 J二、填空题6.2018攀枝花额定功率均为“220 V 500 W”的电吹风和电熨斗 ,都在额定电压下工作 2 min, 产生的热量多,产生的热
4、量为 J。 7.2018成都如图 K21-6所示的电热水壶上标有“220 V 1800 W”,小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热,但连接的电线却不怎么热,是因为导线的电阻比发热体的电阻 (选填“大”或“小”)。在额定电压下,烧开一壶水用时 3 min 20 s,这段时间内电热水壶发热体产生的热量为 J。 图 K21-638.2018荆门有一台电动机,额定电压 3 V,额定电流 1 A,电动机线圈电阻 0.5 。这台电动机正常工作 1 min,消耗的电能为 J,产生的热量为 J ,输出的机械能为 J。 三、实验探究题9.2018河 北用如图 K21-7甲所示的装置探究“电流通 过导体
5、产生的热量与电流的关系” 。相同烧瓶内装满了煤油。图 K21-7(1)烧瓶中装 入的煤油是 (选填“导体”或“绝缘体”)。 (2)请根据实物图甲,在图乙所示的虚线框内画出对应的电路图。(3)为 达到实验目的,选用的两电阻丝 R1与 R2的阻值应 ,通过 R1的电流 通过 R2的电流。 (4)通电一段时间后,乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大。说明 。 (5)小红用如图丙所示的装置,进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系” 。经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度 h与电流 I的关系 图像。根据焦耳定律可知,图丁中能正确反映 h-I关系的是 。 拓展 (6)用
6、Q=I2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量,能用 Q=UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗?回答: 。请用实例说明原因: 。 四、计算题10.2018黔三州图 K21-8甲为某款新型电饭煲,额定电压为 220 V,它采用了“聪明火”技术,智能化地控制不同时间段的烹饪温度,以得到食物最佳的营养和口感。图乙为其电路原理图, R1和 R2为电阻不变的电热丝,S 是自动控制开关。将电饭煲接入 220 V电路中,在电饭煲工作的 30 min内,它消耗的电功率随时间的变化如图丙所示。求:(1)510 min,电饭煲的功率。(2)2030 min内电饭煲产生的总热量。4图 K21-8能力培优11.
7、2018泸州 如图 K21-9甲所示的某品牌豆浆机,由打浆和电热两部分装置构成。中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头,将原料进行粉碎打浆;外部是一个金属圆环形状的电热装置,电热装置的简化电路图如图乙所示,开关S可切换加热和保温两种状态, R1、 R2是发热电阻,豆浆机的主要参数如下表所示。图 K21-9额定电压 打浆装置 电 热装置电机功率 加热功率 保温功率220 V180 W 1000 W 242 W(1)某次向豆浆机中加入黄豆和清水共 1.0 kg,打浆完成后浆的初温为 40 ,加热该浆使其温度升高到 100 ,需要吸收多少热量?设该浆的比热容为 4.0103 J/(kg)(2)求
8、电阻 R1和 R2的阻值。(3)该豆浆机同时处于打浆和加热状态时,正常工作 1 min所消耗电能为多大?512.2018滨州图 K21-10甲是一家用电暖器,有“低温” “中温” “高温”三挡,铭牌见下表(“高温”挡功率空出)。图乙为其简化的电路原理图,S 是自我保护开关,电暖器跌倒,S 自动断开,切断电源,保证安全。闭合 S1时为“低温”挡,请完成下列问题:额定电压 220 V低温挡 550 W中温挡 1100 W额定功率高温挡频率 50 Hz图 K21-10(1)“低温”挡正常工作时的电阻是多少?(2)“高温”挡正常工作时的总电流是多少?(3)若某房间内空气质量为 60 kg,空气温度为
9、10 ,空气的比热容为 1.1103 J/(kg)且保持不变,用该电暖器的“高温”挡正常工作 20 min,放出热量的 50%被房间内的空气吸收,那么可使此房间的空气温度升高多少摄氏度?6参考答案1.B 2 .D 3.D4.A 解析 由图乙可知,当两电阻两端的电压均为 3 V时,通过它们的电流分别为 0.6 A和 0.3 A,可知R1R 2=I2I 1=1 2;将它们并联起来,产生的热量之比等于其电阻之比的倒数,即 Q1Q 2=R2R 1=2 1,故选 A。5.D6.电熨斗 61047.小 3.61058 .180 30 1509.(1)绝缘体(2)如图所示(3)相等 小于(4)在电阻和通电时
10、间相同的条件下,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多(5)A(6)不能 因为用 Q=UIt计算出来的是电路产生的总功,而总功除了用电器产生的热量,另外一部分可能转化为其他能量,例如电风扇电路产生的总功一部分转化为电热,一部分转化为机械能10.解:(1)由图丙可知 510 min的功率为 P1=660 W。(2)由图丙可知 2030 min的功率为 P2=440 W,时间为 t2=30 min-20 min=10 min=600 s,由 Q=W=Pt可得,20 30 min内电饭煲产生的总热量Q2=P2t2=440 W600 s=2.64105 J。11.解:(1)豆浆吸收的热量为Q 吸 =c
11、m(t-t0)=4103 J/(kg) 1 kg(100 -40 ) =2.4105 J。(2)当 S接 a时,只有 R1接入电路,电路处于加热状态,此时电路的功率为加热功率 1000 W,所以 R1的电阻为 R1= =U2P加=48.4 。(220V)21000W当 S 接 b时, R1和 R2串联,电路处于保温状态,此时电路的电功率为保温功率 242 W,7此时电路总电阻 R=R1+R2= = =200 ,U2P保 (220V)2242W所以 R2的电阻为 R2=R-R1=200 -48.4 =151.6 。 (3)消耗的电能为 W=P 加 t+P 电机 t=(1000 W+180 W)6
12、0 s=70800 J。12.解:(1)由题图可知,闭合 S、S 1时,电路为 R1的简单电路,处于低温挡,电暖器功率为 550 W,家庭电路电压为 220 V,则 R1= = =88 。U2P1(220V)2550W(2)分析电路图可知,开关 S、S 2闭合时为中温挡,开关 S、S 1、S 2同时闭合时,电路中电阻最小,功率最大,电暖器处于高温挡,此时 R1和 R2同时连入电路,总功率为 P=P1+P2=550 W+1100 W=1650 W,则电路中的电流为 I= = =7.5 A。PU1650W220V(3)t=20 min=1200 s,电暖器高温挡 工作 20 min放出的热量是 Q 放 =W=Pt=1650 W1200 s=1.98106 J,则空气吸收的热量为 Q 吸 =Q 放 = 1.98106 J50%=9.9105 J,升高的温度 t 温 = = =15 。Q吸cm 9.9105J1.1103J/(kg) 60kg