1、课时训练(十七) 焦耳定律(限时:50 分钟)一、填空题1.2018黔南 1840 年,英国物理学家 最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系;从能量转化的角度看,电热器的电热丝工作时是将电能转化为 能。 2.如图 K17-1 所示是林红同学探究焦耳定律的实验装置,已知 R1” “”或“ =”) 图 K17-13.2018辽阳如图 K17-2 所示实验装置,可用来探究通电时间相同时,电流通过导体产生的热量与 的关系。将装置接在电压为 3 V 的电源上,通电 2 min,电流通过电阻 R2产生的热量为 J。 图 K17-24.2017重庆如图 K17-3 所示,电源电压恒为 6 V
2、,R1=30 ,只闭合开关 S1时,电流表示数为 A;同时闭合开关S1、S 2,电流表示数为 0.5 A,则通电 1 min 电阻 R2产生的热量为 J。 图 K17-35.如图 K17-4 所示的电路中,闭合开关 S,电压表 V1和 V2的示数之比为 13,在相同的时间内电流通过 R1、 R2产生的热量之比为 。 图 K17-46.如图 K17-5 所示是两定值电阻 RA和 RB中的电流与其两端电压的关系,若将两电阻并联在电压为 2 V 的电路中,干路上电流为 A,通电相同时间, RA、 RB产生的热量之比 QA QB= 。 图 K17-57.2018成都如图 K17-6 所示的电热水壶上标
3、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 。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 K17-68.2018威海标有“220 V 2000 W”的即热式电热水龙头,其加热电阻丝的阻值是 ;在额定电压下工作21 s,若不计热量损失,能够使 kg 的水从 15 上升到 35 。水的比热容为 4.2103 J/(kg) 9.2018枣庄如图 K17-7 所示是某种电热器的电路图,电源电压 220 V,R 1、R 2的 阻值分别为 11 、22 ,通过
4、旋转扇形开关 S,接触不同触点,实现高、中、低三个挡位的转换,电热器在低温挡工作时的电功率是 W,在高温挡工作 1 min 产生的热量是 J。 图 K17-7二、选择题10.2018钦州电炉工作时,根据焦耳定律可知,相同时间内电炉丝产生的热量比导线多,所以电炉丝热得发红而连接电炉丝的导线不太热,其原因是 ( )A.电炉丝的电阻较大B.电炉丝与导线是并联的C.电炉丝的横截面积大D.通过电炉丝的电流较大11.2018深圳图 K17-8 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 K17-8A.通过
5、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12.如图 K17-9 所示,林红同学将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封,用三段阻值不同的电阻丝( R1R2 R3)分别给三个烧瓶中的空气加热,通电一段时间后体积变化最大的气球是 ( )图 K17-9A.a B.bC.c D.三个相同13.2017自贡计算电流通过电风扇产生的热量,下列公式选用正确的是 ( )A.UIt B. tU2RC.I2Rt D.前面三个都可以14.通过一根电阻丝的电流为 2 A,
6、通电 1 min 产生了 2.64104 J 的热量,则它的电阻是 ( )A.66 B.6600 C.110 D.220 15.如图 K17-10 所示,阻值为 R 的电阻丝,用四种方法分别接在电压为 U 或 2U 的电源上。闭合开关后,在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最多的是 ( )A BC D图 K17-1016.某电热器有两根电阻丝,在同一电源上,要烧开同一壶水,只用第一根电阻丝时,需要 6 min。只用第二根电阻丝时需要 12 min。若把两根电阻丝并联起来仍接在原电源上,烧开这一壶水,则需要 ( )A.18 min B.9 minC .4 minD.2.4 min17.如图
7、K17-11 所示,电阻 R1、 R2的大小关系是 R2=2R1,当开关 S 断开和闭合时,在相同的时间内,电流通过 R1产生的热量之比为 ( )图 K17-11A.13 B.19C.31 D.91三、计算题18.2018江西如图 K17-12 所示是某型号的爆米花机的电路图,该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开关 S1时,R1加热,电动机搅 拌,开始制作爆米花;只闭合开关 S2时, R2保温,防止爆米花变凉;爆米花机的铭牌如下表所示。 c 玉米=1.2103 J/(kg)(1)将 100 g、20 的玉米加热到 300 成为爆米花时,求玉米粒需要吸收的热量。(2)电阻 R1发热,把 100
8、 g、20 的玉米粒加热成为爆米花,需要用时 5 min,求 R1的加热效率。(3)求保温电阻 R2的阻值。图 K17-12额定电压 220 V加热功率 200 W保温功率 22 W电动机功率 40 W四、实验探究题19.2018河北用如图 K17-13 甲所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系” 。相同烧瓶内装满了煤油。图 K17-13(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
9、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 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: 。 参考答案1 耳 内2. 3.电阻 244.0.2 1085.1 26.0.6 2 17.小 3.61048.24.2 0.5解析 加热电阻丝的阻值 R= = =24.2
10、。在额定电 压下工作 21 s 消耗的电能 W=Pt=2000 W21 s=4.2104 J;若U2P(220V)22000W不计热量损失,则 Q 吸 =W=4.2104 J,由 Q 吸 =cm t 可得,加热水的质量 m 水 = =Q吸c水 t=0.5 kg。4.2104J4.2103J/(kg) (35 -15)9.2200 3.9610510.A 11.D 12.C 13.C 14.C 15.D 16.C 解析 t1=6 min,t2=12 min,烧开同一壶水,则 Q 水吸 =Q1 放 =Q2 放 =Q 并放 ,即Q 水吸 = t1= t2= t3;U2R1 U2R2 U2R并代入数据
11、,得 R1R 2=t1t 2=6 min 12 min=1 2,t1t 3=R1R 并 ,R 并 = = R1,则 t3= t1= 6 min=4 min。R1R2R1+R223 R并R1 2317.B18.解:( 1)由题意可知,玉米粒吸收的热量为Q=c 玉米 m(t -t0)=1.2103 J/(kg) 0.1 kg(300 -20 ) =3.36104 J。(2)由题意可知,加热 5 min 消耗的电能为 W=P 加 t=200 W560 s=6104 J,加热的效率为 = = =56%。 QW3.36104J6104J(3)由电路图可知,保温时电路中只有电阻 R2,所以电阻 R2的阻值为 R2= = =2200 。U2P保 (220V)222W19.(1)绝缘体(2)如图所示(3)相等 小于(4)在电阻和通电时间相同的条件下,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
