人教版九年级物理--第十八章第四节焦耳定律---练习题.docx

焦耳定律夯基提能作业A组基础巩固一、选择题1.(2017山东潍坊,5,2分)下列家用电器中,利用电流热效应工作的是()2.假设导体没有电阻,当用电器通电时,下列说法正确的是()A.白炽灯仍然能发光B.电动机仍然能转动C.电饭锅仍然能煮饭D.电熨斗仍然能熨衣服3.(2018北京,21,2分)(多选)小辉想探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关。他连接了如图所示的电路进行实验,其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温均为25 的煤油,阻值为5 和10 的电阻丝R1、R2。闭合开关一段时间后,记录此时两个温度计的示数。根据上述实验,下列说法中正确的是()A.此实验探究的是热量与电阻的关系B.此实验探究的是热量与电流的关系C.此实验探究的是热量与时间的关系D.此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少4.(多选)如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验,下列分析正确的是()A.甲、乙两次实验都应用了控制变量法B.甲实验通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热量更多C.乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系D.乙实验通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差比左侧的小二、填空题5.(2017湖南邵阳,24,2分)一根电阻丝的电阻是10 ,通过2 A的电流时,1 min内产生的热量是J。 6.(2018吉林,15,2分)一只标有“8 V0.4 A”的小灯泡,接在电源电压为12 V的电路中,为使其正常发光,应串联一个的电阻;该电阻通电10 s所产生的热量是J。 三、实验探究题7.小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温相同的煤油,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。实验中,乙瓶中的温度计示数升高得快,由此得出的实验结论是 。 8.2018甘肃兰州,28(3),3分某兴趣小组的同学,做了以下探究实验:探究“通电导体产生的热量Q与电阻R的关系”。他们选用了以下实验器材:两个完全相同的烧瓶,烧瓶内分别装有质量和初温相同的水和煤油,相同的温度计A和B、阻值分别为R1、R2的电阻丝(R1<R2),还有满足实验要求的电源、滑动变阻器、电流表、开关和导线。他们设计了如图所示的实验电路,进行如下实验:闭合开关,通电一段时间后,记下温度计A的示数为t1,温度计B的示数为t2,发现t1<t2。请根据以上叙述回答下列问题:实验中是通过观察来反映电流产生热量的多少。 请指出实验过程中存在的问题: 。 实验改进后得出的结论是: 。 9.如图是小红探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置,两个透明容器中密封着质量和初温相同的空气。接通电源后,容器中的空气被加热而膨胀,通过观察U形管中液面高度的变化,比较电流通过电阻丝产生的热量。(1)小红利用如图的装置探究电流产生的热量与的关系,通电一段时间后(填“甲”或“乙”)容器内的电阻丝产生的热量多。 甲 乙(2)断开电路,让实验装置冷却到初始状态,把乙容器并联的两根电阻丝都放入乙容器中。小红这样做是为了探究电流产生的热量与的关系,通电一段时间后电阻丝产生的热量(填“甲多”“乙多”或“一样多”)。 (3)小明利用下面实验装置(两烧瓶内装质量均为50 g的煤油)也完成了该实验的探究,你认为(填“小明”或“小红”)的装置更便于定量研究。 【拓展】若第(3)问中,闭合开关后,电流表的读数为0.3 A,甲玻璃瓶中的电阻丝R甲的阻值为100 ,在12 min的时间内,温度计的示数升高了5 ,不计热损失,则玻璃瓶内煤油的比热容为J/(kg·)。 10.在研究通电导体放出的热量跟哪些因素有关的实验中,实验室提供了若干只装有电阻丝、温度计、等质量煤油的烧瓶,另有电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线等器材。如图是某同学用阻值不同的电阻丝设计的两个电路,请回答下列问题:(1)温度计的原理是。 (2)被加热物质用煤油,不用水的原因是。 (3)利用图电路可以研究电流和通电时间相同时,导体产生的热量跟电阻大小的关系。 (4)利用图电路可以研究电阻和通电时间相同时,导体产生的热量跟电流的关系。 (5)实验过程中,若通过阻值为6 电阻丝的电流大小为1.5 A,通电时间为5 min,则该电阻丝产生J的热量。 B组能力提升一、选择题1.(2017江苏扬州,6,2分)下列用电器工作时,将电能全部转化为内能的是()2.如图是探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关的实验装置。将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中,并封闭等量的空气。通电前,A、B两管内的液面相平。接通电源一分钟后,通过R1、R2的电流分别为I1、I2,则()A.I1>I2,A管中的液面较高B.I1<I2,A管中的液面较低C.I1=I2,A管中的液面较高D.I1=I2,A管中的液面较低3.下列关于如图所示实验的说法中错误的是()A.该实验研究的是电流的热效应B.实验中采用了控制变量法C.观察实验现象可知:在其他条件相同时,电阻越大产生的热量越少D.实验中通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少二、填空题4.两个电阻丝串联后接在电压恒定的电源两端,在一定时间内甲电阻丝产生的热量为Q1,乙电阻丝产生的热量为Q2,若只将甲电阻丝接在该电源两端,在相同时间内甲电阻丝产生的热量为 。 5.家用电水杯利用了电流的 效应。某型号电水杯铭牌标有“220 V400 W”字样,它正常工作时,发热元件的阻值为。正常工作5分钟,电水杯消耗的电能为J。 6.小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温相同的煤油,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的小。(1)实验中,将甲、乙两瓶中的电阻丝串联的目的是。 (2)实验时,乙瓶中的温度计示数升高得快,说明乙瓶中电阻丝放热多,由此得出的实验结论是:。若乙瓶的煤油质量为0.5 kg,温度计示数升高了10 ,则镍铬合金丝消耗了J的电能。已知c煤油=2.1×103 J/(kg·),不计热损失 7.在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时,小明采用了如图甲、乙所示的实验装置。两个透明的容器中密闭了等量的空气,U形管中液面变化反映了密闭空气温度的变化。(1)如图甲所示装置,通电时间相同,发现B玻璃管液面上升较高,这表明: 。 (2)如图乙所示装置,通电时间相同,发现A玻璃管液面上升较高,这表明: 。 8.(2017四川成都A,22,4分)某款迷你电饭煲有加热和保温两挡,其电路如图所示。已知R1=88 ,R2=2 112 。开关S置于(选填“1”或“2”)时是保温挡,保温10 min产生的热量是J。 三、作图、计算题9.(2017重庆A,20,8分)小明家的电饭锅如图甲,额定电压为220 V,“煮饭”时额定功率为1 210 W,简化电路如图乙,S1为温控开关,发热电阻R1与R2的阻值不随温度变化,电阻R2在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为116,求:(1)正常“煮饭”状态,通过电饭锅的电流为多少安?(2)电阻R1的阻值为多少欧?(3)某天傍晚,小明关闭家里其他用电器,只让“保温”状态的电饭锅工作,发现自家电能表(如图丙)指示灯每闪烁4次所用的时间为48 s。则R2两端的实际电压为多少伏?10.(2018河北保定一模,38,7分)如图甲是某电热水器的电路图,其中U=6 V,R2为滑动变阻器;R1为热敏电阻,其阻值随温度变化的关系如图乙所示;R3为电阻丝加热器,阻值为48.4 ;R1和R3均置于水箱中,继电器线圈电阻忽略不计。当继电器线圈中的电流达到0.05 A时,继电器的衔铁会被吸下。(1)电阻丝加热器R3加热时,红色指示灯亮,达到预设温度时,衔铁被吸下,绿色指标灯亮,完成电路的连接。(2)如果将热水器中的最高水温设置为80 ,R2的阻值应该调至多大?R1在1 min内产生的热量是多少?(3)电阻丝加热器R3加热时,其功率是多少?甲乙答案精解精析A组基础巩固一、选择题1.C抽油烟机和电风扇主要是把电能转化为动能,故A、D均错误;电视机主要是把电能转化为声能和光能,B错误;电饭煲把电能转化为内能,是利用电流的热效应工作的,故C正确。2.B电动机是将电能转化为机械能的装置。3.ADR1和R2串联,通过它们的电流相同,通电时间相同,R1<R2,此实验探究的是热量与电阻的关系,A选项正确,B、C选项错误;电阻丝产生热量的多少用温度计示数变化的大小来表示,D选项正确。4.AD理解焦耳定律公式和实验中控制变量的方法。二、填空题5.答案2.4×103解析电阻丝产生的热量Q=I2Rt=(2 A)2×10 ×60 s=2.4×103 J。6.答案1016解析灯泡正常发光时两端电压为8 V,电流为0.4 A,故串联电阻两端电压为UR=U-UL=12 V-8 V=4 V,R=URI=4V0.4A=10 ;10 s内电阻产生的热量Q=W=UIt=4 V×0.4 A×10 s=16 J。三、实验探究题7.答案在电流及通电时间相同时,导体的电阻越大,产生的热量越多8.答案温度计示数的变化R1所在的烧瓶中所装液体为水,水和煤油的比热容不同电流、通电时间相同时,电阻越大,电流通过导体产生的热量越多解析烧瓶中的液体吸收热量,温度升高。因为产生热量的多少不能直接观察,所以实验通过观察温度计示数的变化来反映电流产生热量的多少。根据控制变量法可知,实验时应使两烧瓶中装的是质量相同的同种液体。两电阻丝串联,所以通电时间和电流相同,实验中只有电阻不同,所以可得出电流产生热量与电阻的关系。9.答案(1)电流甲(2)电阻甲多(3)小明【拓展】2 160解析【拓展】Q=I2Rt=(0.3 A)2×100 ×60 s=540 Jc=Qmt=540J0.05kg×5=2 160 J/(kg·)注意时间t=1 min=60 s。10.答案(1)液体热胀冷缩(2)水的比热容比煤油的大(3)B(4)A(5)4 050B组能力提升一、选择题1.B电风扇工作时主要将电能转化为机械能;电水壶工作时将电能全部转化为内能;电视机工作时主要将电能转化为光能;微波炉工作时主要产生电磁波。故选B。2.D题图中两个电阻丝串联接入电路,所以I1=I2,排除A、B两项。两个容器中封闭的空气受热膨胀,吸热越多,膨胀越多,对应的液柱上升得就越高,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,因为R1<R2,而I1=I2,所以在相同的时间内Q1<Q2,所以A管中液面较低。故选D项。3.C 该实验探究的是电流产生热量的多少与哪些因素有关,即研究的是电流的热效应,选项A正确;电流产生热量的多少,与电阻大小、电流大小和通电时间有关,要研究电热与其中任何一个因素的关系时,必须保持另外两个物理量不变,即采用控制变量法,选项B正确;由公式Q=I2Rt知,在电流和通电时间一定时,电阻丝产生的热量与电阻成正比,电阻越大,产生的热量越多,选项C错误;实验中通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少,采用的是转换法,选项D正确。二、填空题4.答案(Q1+Q2)2Q1解析两电阻丝串联时,Q1Q2=I2R甲tI2R乙t=R甲R乙,则R乙=Q2R甲Q1;因为Q1=I2R甲t=(UR甲+R乙)2·R甲·t=(UR甲+Q2Q1R甲)2·R甲t=U2R甲t(1+Q2Q1)2R甲2=U2t(1+Q2Q1)2R甲=U2tR甲×Q12(Q1+Q2)2,所以只将甲电阻丝接在该电源两端时,在时间t内产生的热量Q=U2R甲t=(Q1+Q2)2Q1。5.答案热1211.2×105解析家用电水杯是利用电流的热效应来工作的。R=U2P=(220V)2400W=121 ;W=Pt=400 W×5×60 s=1.2×105 J。6.答案(1)控制两个电阻的电流和通电时间相同(2)在电流和通电时间相同时,导体电阻越大,电流通过导体放出的热量越多1.05×104解析(1)甲、乙两瓶中的电阻丝串联,根据串联电路的特点,可控制两电阻的电流和通电时间相同。(2)已知甲瓶中电阻丝比乙瓶中电阻丝阻值小,乙瓶中的温度计示数升高得快,说明电流和通电时间相同时,导体的电阻越大,电流通过导体产生的热量越多;当不计热损失时,消耗的电能等于煤油吸收的热量Q吸=c煤油mt=2.1×103 J/(kg·)×0.5 kg×10 =1.05×104 J。7.答案(1)电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越大,产生的热量越多(2)电阻和通电时间相同的情况下,通过导体的电流越大,产生的热量越多解析由题图甲可知,两电阻串联,B玻璃管液面上升较高,故可得通过两电阻的电流和通电时间相同时,导体的电阻越大,产生的热量越多;由题图乙可知,通过左侧5 电阻的电流与通过右侧并联后的两个5 电阻的电流之和相等,A玻璃管液面上升较高,故可得电阻和通电时间相同时,通过导体的电流越大,产生的热量越多。8.答案21.32×104解析根据P=U2R可知,当电源电压一定时,电路中电阻越大,消耗的功率越小,故分析电路可得,开关S置于2时为保温挡;产生的热量Q=U2Rt=(220V)22112+88×600 s=1.32×104 J。三、作图、计算题9.答案(1)5.5 A(2)120 (3)50 V解析(1)依题意当S、S1都闭合时,只有R2接入电路,电饭锅处于正常“煮饭”状态(1分)据P=UI得通过电饭锅的电流I煮饭=P煮饭U额=1210W220V=5.5 A(1分)(2)断开S1、闭合S时,R1和R2串联接入电路,电饭锅处于“保温”状态据P=I2R得I=PR,故有I保温I煮饭=P保温R2P煮饭R2=116=14(1分)因为U总不变,则由欧姆定律知:U总=I总R总=I煮饭R2=I保温(R1+R2)R2=U额2P煮饭=(220V)21210W=40 (1分)故 I保温I煮饭=R2R1+R2=14,则电阻R1=40 ×3=120 (1分)(3)据P=Wt=U总实2R1+R2得:Wt=4×3.6×10648×1200 W=U总实240+120U总实=200 V(2分)据串联电路中各部分电压之比等于电阻之比得:U2实U总实=R2R1+R2=14,故U2实=50 V(1分)10.答案见解析解析(1)如图所示(2)最高水温80 时,由图像可知,R1的阻值为30 ,此时控制电路中的电流为0.05 AI=UR1+R20.05 A=6V30+R2R2=90 R1在1 min内产生的热量:Q=I2R1t=(0.05 A)2×30 ×1×60 s=4.5 J(3)R3加热时的功率:P=(U')2R3=(220V)248.4=1 000 W