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焦耳定律(提高篇) 一、填空題 　　1.兩只電阻并聯(lián)，已知電阻之比為1：2，則通過的電流之比為_________，電壓之比為_________，電功率之比為_________，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為 _________。 　　2.某導(dǎo)體電阻為10Ω，通電5min產(chǎn)生的熱量是1200J，當(dāng)通過該導(dǎo)體的電流增大為原來的2倍時，在相等時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是 J。 　　3.把“220V　 500W”的電爐接在110V的電源上，10s內(nèi)電爐產(chǎn)生_________J的熱量。 　　4.據(jù)報道，某鄉(xiāng)村進(jìn)行電網(wǎng)改造，經(jīng)測算，有一條線路應(yīng)采用截面積為 2.5mm2的鋁芯線，電工在實際安裝時卻采用了l.5mm2的鋁芯線，結(jié)果釀成一場火災(zāi)。分析火災(zāi)的原因其實很簡單：就是電工安裝的導(dǎo)線與測算應(yīng)采用的導(dǎo)線相比，_______較大，根據(jù)_______定律可知，導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量也較多。導(dǎo)致導(dǎo)線的絕緣皮燒壞，最終引發(fā)了火災(zāi)。 二、選擇題 　 5.額定電壓和額定功率相同的電風(fēng)扇、電燈、電熱水器，接入電路中正常工作相同的時間，比較三個用電器產(chǎn)生的熱量(　　　) 　　A．一樣多　　　　　　　　　　　 B．電熱水器產(chǎn)生的熱量多 　　C．電燈產(chǎn)生的熱量多　　　　　　 D．電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量多 　　6.下列用電器屬于電熱器的是（　?。? A．電風(fēng)扇 B．電冰箱 C．電烙鐵 D．空調(diào)器 　　7.兩用電器電阻之比是R1：R2=3：2，通過它們的電流之比是I1：I2=1：2，則它們的發(fā)熱功率之比是（ ） 　　A．3：4　　 B．4：3　 C．3：8　 D．8：3 　　8.李剛同學(xué)想利用兩阻值分別為R1、R2(R1>R2)的電阻絲各制作一個電熱器.要使同質(zhì)量的水升高相同溫度所用時間長短，下列四種設(shè)計方案中最可行的是（ ） 　　A．兩根電阻絲并聯(lián)　　　　　　　　 B．兩根電阻絲串聯(lián) 　　C．單獨用阻值為R1的阻值　　　　　 D．單獨用阻值為R2的阻值 　　9.電爐絲燒斷后，人們常用這樣來修理：第一種方法是把電爐絲燒斷處兩端刮干凈，并把它們緊緊地扭在一起；第二種方法是把斷頭兩端刮干凈，放在彎成槽形的管槽銅片上，然后用尖嘴鉗把它夾扁夾緊。比較兩種方法，則（ ） 　　A．第一種方法效果好　　　　　　　　 B．第二種方法效果好 　　C．兩種效果方法一樣　　　　　　　　 D．無法判定 　　10.如圖所示，將三個相同的空燒瓶口分別用完全相同的氣球密封，用三段阻值不同的電阻絲（R1＜R2＜R3）分別給三個燒瓶中的空氣加熱，通電一段時間后體積變化最大的氣球是（　　） A．a(chǎn) B．b C．c D．三個相同 　　11.粗細(xì)均勻的電熱絲放入水中，通電10min水開始沸騰；若將電阻絲對折并聯(lián)后放入同一壺水中，通電到水開始沸騰，所需的時間是(不計一切熱損失)（ ） 　　A．2.5min　　 B．5min　　 C．20min　　 D．40min 三、實驗與計算 　 12.學(xué)了P=I2R后，李明認(rèn)為：甲、乙兩電爐，如果R甲>R乙，那么把它們分別接在220V的照明電路中，甲的發(fā)熱功率一定大于乙的發(fā)熱功率，你認(rèn)為對嗎?拿出你的理由。 13.有一條電熱毯，使用時感到溫度太高，現(xiàn)用一個開關(guān)和一個電阻把它改裝成兩檔，使電熱毯單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量或為原來的數(shù)值，或為原來的一半。廠家說明書上只寫著額定電壓為220V，沒有其他電氣指標(biāo)，請設(shè)計一個方案完成這項改裝，要求： 　　(1)畫出電路圖。 　　(2)證明改裝所用的電阻R0與原電熱器電阻R的關(guān)系為 　　14.為了探究影響電熱的因素，實驗室準(zhǔn)備了兩個裝滿煤油的燒瓶、兩個帶有橡皮塞的粗細(xì)均勻的相同玻璃管，兩根不同阻值的電阻絲，以及滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、電源等．兩個實驗小組根據(jù)提供的實驗器材，分別設(shè)計了圖甲、乙所示的兩個方案。 　　　　　 　　　　　　　　　 　　(1)這兩個方案的共同點是通過觀察什么知道電熱的多少？ 　　(2)甲方案探究的問題是什么? 　　(3)乙方案探究的問題是什么? 　　 15.圖甲所示是我市某家用電輔熱式平板太陽能熱水器，其電加熱的額定功率為1500W，圖乙是其儲水箱水位探測電路原理圖，其中電源電壓為24V，A為水位指示表（由量程為0-0.6A電流表改成），R0阻值為10Ω，R1為壓敏電阻，其阻值與儲水箱水深的關(guān)系如圖丙所示。 （1）熱水器正常加熱時，電熱絲電阻多大？（結(jié)果保留一位小數(shù)） （2）陰雨天，將儲水箱中50kg、30℃的水加熱到50℃，正常通電要多長時間？[設(shè)電熱全部被水箱中的水吸收，且水無熱損失，c水=4.2103J/（kg?℃）] （3）當(dāng)水位指示表指示儲水箱深為0.2m時，探測電路中的電流多大？ 【答案與解析】 一、填空題 1、【答案】2：1； 1：1；　 2：1；　 2：1 2、【答案】4800 【解析】由Q=I2Rt，當(dāng)通過它的電流增大為原來的2倍時，在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量： Q′=（2I）2Rt=4I2Rt=4Q=41200J=4800J。 3、【答案】1250 【解析】， 　　　　　　　　　 4、【答案】電阻；焦耳。 【解析】電工把電線的截面積由2.5mm2的鋁芯線，換為1.5mm2的鋁芯線，在材料和長度一定，橫截面積較小的電線電阻較大；根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知，電線中的電流和通電時間都不變的情況下，電阻大的電線產(chǎn)生的熱量會明顯增加，溫度明顯升高，會燒壞電線的絕緣皮，引起火災(zāi)；故答案為：電阻；焦耳。 二、選擇題 5、【答案】B 【解析】雖然三個用電器的額定電壓、額定功率相同，但不選A，因為電風(fēng)扇主要將電能轉(zhuǎn)化為動能，電燈把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，電熱水器將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，故選B。 6、【答案】C 【解析】A、電風(fēng)扇是主要利用電動機將電能轉(zhuǎn)化為風(fēng)扇的機械能，少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的用電器，故A錯誤；B、電冰箱工作時消耗電能，壓縮機把大部分電能轉(zhuǎn)化為機械能，壓縮空氣做功把機械能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能排到冰箱外，故B錯誤；D、電烙鐵工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電烙鐵是電熱器，故C正確；D、空調(diào)工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為機械能，空調(diào)不是電熱器，故D錯誤；故選C。 7、【答案】C 8、【答案】A 【解析】本題是用控控制變量法分析放熱公式：、Q=UIt、Q=I2Rt的運行情況，究竟選哪個公式是解本題的關(guān)鍵，本題中隱含了電壓相等這個條件，根據(jù)可得并聯(lián)時電阻最小，相同時間放熱多，故選A。 9、【答案】B 【解析】第一種方法接頭處的電阻大，發(fā)熱功率大，易發(fā)熱，會加速電爐絲老化。 10、【答案】C 【解析】由圖示電路可知，三電阻絲串聯(lián)接入電路，則通過三個電阻的電流I與通電時間t都相等， 由題意可知：R1＜R2＜R3，由焦耳定律：Q=I2Rt可知：Q1＜Q2＜Q3，c瓶中的電阻絲阻值最大，放出的熱量最多，瓶中氣體溫度最高，氣球的體積變化最大；故選C。 11、【答案】A 三、實驗與計算 12、【答案與解析】李明的看法是錯誤的。把兩個電爐分別接到220V的照明電路中，U相等，而，根據(jù)歐姆定律可知，.在電流不相等的情況下，P與R不是正比關(guān)系，所以甲的發(fā)熱功率不一定大于乙的發(fā)熱功率[也可根據(jù)來分析]。 13、【答案與解析】(1)如圖所示：　　　　 　　(2)證明：當(dāng)S閉合時，R0被短路，R的發(fā)熱功率是；當(dāng)S斷開時，電路中的電流，R的發(fā)熱功率，因，所以，計算可知。 14、【答案】（1）觀察玻璃管中液面的高度； (2）在電流一定時，電熱與電阻的關(guān)系； （3）在電壓一定時，電熱與電阻的關(guān)系。 【解析】實驗中用煤油柱升高的高度來體現(xiàn)煤油溫度的變化，從而體現(xiàn)出煤油吸收熱量的多少，而反映出電流產(chǎn)生熱量的多少，這是利用轉(zhuǎn)換法。在甲圖中兩根電熱絲串聯(lián)，利用串聯(lián)電路中電流相等的特點控制了電流相同來探究在電流一定時，電熱與電阻的關(guān)系；在乙圖中兩根電熱絲并聯(lián)，利用并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等的特點控制了電壓相同來探究在電壓一定時，電熱與電阻的關(guān)系。 15、【答案】（1）32.3Ω；（2）2800s；（3）0.15A 【解析】（1）因為電加熱時，P=1500W，U=220V，所以由P=U2/R 得：R=U2/P=(220V)2/1500W≈32.2Ω；（2）水吸收的熱量為：Q=cm△t=4.2103J/（kg?℃）50kg（50℃-30℃）=4.2106J，又因為W=Q=Pt所以t=W/P=4.2106J/1500W=2800s；（3）由丙圖可知，h=0.2m時，Rx=150Ω，則探測電路中的電流為I=U/（Rx+R0）=24V/（150Ω+10Ω）=0.15A。