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焦耳定律(基礎(chǔ)篇) 一、填空題 1.某工廠開發(fā)研制了一種高、中、低三擋家用電火鍋，觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)是由兩個相同的發(fā)熱電阻絲構(gòu)成。改變擋位就是改變電熱絲連入電路的方式。研究發(fā)現(xiàn)：旋動開關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在中擋位置時，發(fā)熱功率為600W，這時只有一個電阻絲連入電路。那么，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)分別處于高、低兩擋位置時，其發(fā)熱功率分別為________W和________W。 　　2.“電熱驅(qū)蚊器”是利用電流的______ 效應(yīng)工作的，發(fā)熱元件是一個阻值為1000Ω的電阻，接在220V電路中通電100s產(chǎn)生的熱量為______J。 3.前幾年，廣大農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行了供電線路的改造，改造的內(nèi)容之一就是把電線換成更粗的，使它的電阻_________，電流在導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量_________。 　　4.兩個相同的燒瓶中裝滿煤油，瓶中各放一根電阻絲，甲瓶中的電阻絲比乙瓶中的電阻絲電阻大，兩根電阻絲串聯(lián)后產(chǎn)生的熱量使甲瓶中煤油溫度上升得快，這表明當(dāng)_________和_________一定時，電阻越大，電流產(chǎn)生的電熱越多，當(dāng)增大電路中電流時，會發(fā)現(xiàn)在相同時間內(nèi)甲、乙兩瓶中煤油的溫度上升得更高，這表明當(dāng)_________一定時，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。 　　5.圖為“探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)”的實驗裝置。將阻值分別為5Ω和10Ω的電熱絲R1和R2，按如圖方式接入電壓為3V的電路中，則電流通過 （選填“R1”或“R2”）電熱絲產(chǎn)生的熱量多；通電l0min，R2產(chǎn)生的熱量是 J。 二、選擇題 6.下列用電器利用了電流的熱效應(yīng)來工作的是（　?。? A．電風(fēng)扇 B．電鈴 C．洗衣機 D．電熱毯 7.照明電路中的白熾燈的燈絲往往在下列哪種情況下最容易燒斷（　　） A．長時間通電 B．通電一瞬間 C．?dāng)嚯娨凰查g D．燈座發(fā)生短路時 8.電爐中的電阻絲通電一段時間后變得很燙，而連接的導(dǎo)線卻不怎么熱，主要是（　　） A．通過導(dǎo)線的電流小于通過電阻絲的電流 B．導(dǎo)線的絕熱皮隔熱 C．導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電阻絲的電阻 D．導(dǎo)線散熱比電阻絲快 9.關(guān)于電熱下列說法正確的是（ ） 　　A．電熱對我們總是有利的　　　　　　B．電熱對我們總是不利的 　　C．電視機工作過程中沒有產(chǎn)生電熱　　D．電冰箱不是利用電流熱效應(yīng)原理制成的 　　10.一個電爐的電爐絲去掉原長的，則現(xiàn)在的發(fā)熱功率是原來的（ ） 　　A．　　　 B．　 　　C．3倍　 　　D．倍 　　11.下列說法正確的是（ ） 　　A．鎳鉻合金絲的電阻一定比銅絲的電阻大 　　B．當(dāng)電阻阻值增大時，它的發(fā)熱功率也增大 　　C．不論兩個電阻絲怎樣連接，在相同的時間內(nèi)總是電阻大的放出的熱量多 　　D．若用電器把電能全部轉(zhuǎn)化為熱，則成立。 　　12.用甲、乙兩個電熱器分別給兩杯條件相同的水加熱，加熱相同的時間，若用甲加熱的那杯水比用乙加熱的那杯水先沸騰，則說明（ ） 　　A．甲的電阻比乙的電阻大　　　　　　　　 B．甲兩端的電壓比乙兩端的電壓大 　　C．通過甲的電流比通過乙的電流大　　　　 D．甲的發(fā)熱功率比乙的發(fā)熱功率大 　　13.下列用來防止電熱危害的物體是（ ） 　　A．供取暖用的電熱毯　　　 B．引爆炸藥的電熱裝置 　　C．電熨斗的金屬處殼　　　 D．電視機的散熱窗 三、實驗與計算 14.下面是小宇同學(xué)在實驗室中研究電流產(chǎn)生的熱量多少跟哪些因素有關(guān)的實驗記錄，有不完整的地方，請你幫他填寫完整。 　　課題： 　　研究電流產(chǎn)生的熱量多少與哪些因素有關(guān). 　　裝置及原理：　 　　我們組的同學(xué)組裝了如圖所示的實驗裝置，在兩個相同的燒瓶中裝滿煤油，瓶中各放一根電阻絲，甲瓶中電阻絲的阻值比乙瓶中的大，通電后電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量使煤油溫度升高，體積膨脹，煤油在玻璃管里上升。電流產(chǎn)生的熱量越多，煤油上升的高度_________。 　　　　　　　　　　 　　實驗過程： 　?、俳油娐芬欢螘r間，比較兩瓶中的煤油哪個上升得高，實驗結(jié)果是：_________瓶中的煤油上升得高。這表明，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。 　?、谠趦刹ＡЧ苤械囊褐祷卦瓉淼母叨群?，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流增大，重做上述實驗，通電時間與前次相同。在兩次實驗中，比較甲瓶(或乙瓶)中的煤油哪次上升得高。實驗結(jié)果：在第二次實驗中，瓶中煤油上升得較_________。這表明，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 　　③實驗表明，通電時間越長，瓶中煤油上升得越高，電流產(chǎn)生的熱量越 _________。我們小組的同學(xué)一起對實驗現(xiàn)象進(jìn)行歸納分析，找到了電流產(chǎn)生熱量的多少與_________、_________、_________等因素有關(guān)。 　　15.如圖所示，電動機M的線圈電阻為0.5Ω。當(dāng)S斷開時，電流表讀數(shù)為0.4A；當(dāng)S閉合時，電流表讀數(shù)為2.4A，求： （1）電阻R為多大？ （2）電動機工作5min，電動機線圈產(chǎn)生了多少熱量？ （3）電動機的機械功率為多大？ 【答案與解析】 一、填空題 1、【答案】1200 300 【解析】根據(jù)電功率公式，電源電壓不變的情況下，電熱絲發(fā)熱功率與電路的總電阻成反比，總電阻越小，電熱絲發(fā)熱功率越大，所以高擋時是兩個電熱絲并聯(lián)，低擋時是兩個電熱絲串聯(lián)．中擋位置時，只有一個電阻絲連入電路．兩個相同的發(fā)熱電阻絲并聯(lián)（高擋）時總電阻為一根電熱絲電阻的1/2，所以發(fā)熱功率為中擋時的2倍，即1200W；兩個相同的發(fā)熱電阻絲串聯(lián)（低擋）時總電阻為一根電熱絲電阻的2倍，所以發(fā)熱功率為中擋時的1/2，即300W。 2、【答案】熱；4840 【解析】“電熱驅(qū)蚊器”是利用電流的熱效應(yīng)工作的，通電100s產(chǎn)生的熱量為： ，故答案為：熱；4840。 3、【答案】變?。粶p少 【解析】進(jìn)行電路改造的目的是為了減小導(dǎo)線上因發(fā)熱而引起的電能損失，換用更粗的導(dǎo)線是為了減小電阻，由Q=I2Rt可知產(chǎn)生的熱量比原來要少。 4、【答案】電流；通電時間；電阻和通電時間 5、【答案】R2；240 【解析】由圖示電路圖可知，兩電阻串聯(lián)，通過電阻的電流I與電阻的通電時間t相等，由題意可知：R1＜R2，由焦耳定律：Q=I2Rt可知，在相等時間內(nèi)，電阻R2產(chǎn)生的熱量多； 電路電流：I=U/（R1+R2）=3V/（5Ω+10Ω）=0.2A，通電t=l0min=600s，R2產(chǎn)生的熱量：Q=I2R2t=（0.2A）210Ω600s=240J。 二、選擇題 6、【答案】D 7、【答案】B 【解析】燈泡電阻隨溫度的變化而變化，溫度越低燈絲電阻越??；由電功率公式可知，U一定，R越小，燈泡實際功率P越大，燈泡實際功率越大，燈泡越容易燒斷；通電的一瞬間，燈絲溫度較低，燈絲電阻R較小，家庭電路電壓U一定，因此通電瞬間，燈絲實際功率較大，燈絲容易燒斷。 8、【答案】C 【解析】電爐絲跟銅導(dǎo)線串聯(lián)，通過它們的電流I和通電時間t相等，故A錯誤；因為Q=I2Rt，R電爐絲＞R導(dǎo)線，所以產(chǎn)生的熱量：Q電爐絲＞Q導(dǎo)線，即相同時間內(nèi)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量小于電爐絲產(chǎn)生的熱量，而與散熱快慢、隔熱效果無關(guān)，故C正確，BD錯，故選C。 9、【答案】D 【解析】電熱對我們既有有利的一面，又有不利的一面，故A、B錯；電視機工作時伴有熱的產(chǎn)生，故C錯。 10、【答案】D 【解析】由于可知，U一定時，P與R成反比。 11、【答案】D 【解析】沒有確定鎳鉻合金絲和銅絲的橫截面積和長度，就不能確定它們電阻的大小關(guān)系，即A錯；而由可知U一定時，P與R成反比，而由P=I2R可知I一定時，P與R成正比，即B、C錯，故選D。 12、【答案】D 【解析】兩杯相同的水加熱至沸騰所需電能相同，由W=Pt可知，在W相同的條件下，t與P成反比，即功率大的電熱器所需時間少。 13、【答案】D 【解析】電熱毯、電熨斗是用電來加熱的設(shè)備，人們使用它們就是利用電流的熱效應(yīng)；引發(fā)炸藥的電熱裝置，是利用電熱產(chǎn)生的高溫將炸藥引爆.電流通過電視機時產(chǎn)生的熱量會加速線路和元件的老化，過多時還會燒壞電視機，為了防止電熱帶來的危害，電視機外殼上設(shè)有散熱窗，這樣可以加速散熱。 三、實驗與計算 14、【答案】大；①甲；②高；③ 多；電阻；電流；通電時間 15、【答案與解析】（1）當(dāng)S斷開時，電路為R的簡單電路，電流表測通過R的電流， 由I=U/R可得，電阻R的阻值：R=U/IR =10V/0.4A=25Ω； （2）當(dāng)S閉合時，R與電動機M并聯(lián)，電流表測干路電流， 因并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響，所以，通過R的電流不變， 因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，通過電動機的電流：IM=I-IR=2.4A-0.4A=2A， 電動機工作5min電動機線圈產(chǎn)生的熱量：Q=I2RMt=（2A）20.5Ω560s=600J； （3）電動機消耗電能的功率：PM=UIM=10V2A=20W， 產(chǎn)生熱量的功率：PR=I2R=（2A）20.5Ω=2W，電動機的機械功率：P機械=PM-PR=20W-2W=18W。 答：（1）電阻R為25Ω； （2）電動機工作5min，電動機線圈產(chǎn)生了600J的熱量； （3）電動機的機械功率為18W。