九年級(jí)物理全冊第十六章電流做功與電功率16.4科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)分層作業(yè)

PAGE第十六章電流做功與電功率16.4科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)1．阻值為R電阻絲，接到電源上6min燒開了一壺水。現(xiàn)在用兩根同樣的電阻絲串聯(lián)起來，接在同一電源上燒開同一壺水，需要的時(shí)間是()A．12minB．3minC．8minD．6min2．一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈兩端的電壓為380V，線圈電阻為2Ω，線圈的電流為10A。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作1s消耗的電能W和產(chǎn)生的熱量Q分別為()A．W＝3800J，Q＝200JB．W＝3800J，Q＝3800JC．W＝72200J，Q＝200JD．W＝72200J，Q＝3800J3．(對應(yīng)例1)如圖所示，是某物理興趣小組探究焦耳定律的部分實(shí)驗(yàn)裝置。已知R甲＝5Ω，R乙＝10Ω，在探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系時(shí)，應(yīng)將兩電阻絲____聯(lián)在電路中。若電路中的電流為0.3A，則乙電阻絲在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為____J。4．如圖所示是某電器內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)圖，R1、R2為阻值相同的電熱絲，不同的連接方式其發(fā)熱功率不同。下列說法不正確的是()A．甲的發(fā)熱功率與丙的發(fā)熱功率相等B．丁的發(fā)熱功率是丙的發(fā)熱功率的2倍C．丙的發(fā)熱功率是乙的發(fā)熱功率的2倍D．丁的發(fā)熱功率是乙的發(fā)熱功率的4倍5．一臺(tái)電爐通電后電爐絲熱的發(fā)紅，與電爐絲連接的導(dǎo)線卻不怎么熱。這臺(tái)電爐的額定電壓為220V，額定功率為1100W，與電爐絲連接的導(dǎo)線的電阻為0.1Ω，電爐正常工作10min，通過導(dǎo)線的電流為____A，導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量是__J。6．(對應(yīng)例2)電阻R1、R2分別連接成如圖所示的甲、乙兩種電路，R1＝2R2，電源電壓均為U。圖甲電路中R1、R2在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q甲1、Q甲2、則Q甲1∶Q甲2＝____，圖乙電路中R1、R2在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量分別為Q乙1、Q乙2，則Q乙1∶Q乙2＝____。7．某型號(hào)的電飯鍋有兩檔，分別是高溫?zé)蠛捅貭F飯檔，其原理如圖所示(虛線框內(nèi)為電飯鍋的發(fā)熱部位)。已知R1＝44Ω，R2＝2156Ω。(1)當(dāng)開關(guān)S置于____(選填“1”或“2”)檔時(shí)是高溫?zé)髾n，它的功率是多大？(2)保溫燜飯時(shí)電路中電流是多少？10min產(chǎn)生的熱量是多少？(3)若只要求保溫燜飯檔的功率提升10%，請通過計(jì)算具體說明改進(jìn)措施。參考答案【分層作業(yè)】1．A2．A【解析】電動(dòng)機(jī)正常工作1s消耗的電能W＝UIT＝380V×10A×1s＝3800J；電動(dòng)機(jī)正常工作1s產(chǎn)生的熱量Q＝I2RT＝(10A)2×2Ω×1s＝200J。故選A。3．串54【解析】在探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電流和通電時(shí)間相同，即需要將兩個(gè)電阻絲串聯(lián)接入電路即可；乙電阻絲在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q乙＝I2R乙T＝(0.3A)2×10Ω×60s＝54J。4．A【解析】據(jù)題意，設(shè)R1＝R2＝R，由電路圖可知，當(dāng)電器內(nèi)部電路的連接方式為甲時(shí)，電源的兩端沒有接通，電路為開路；當(dāng)電器內(nèi)部電路的連接方式為乙時(shí)，R1與R2串聯(lián)，電路總電阻為R1＋R2＝2R；當(dāng)電器內(nèi)部電路的連接方式為丙時(shí)，只有R1接入電路中，電路總電阻為R；當(dāng)電器內(nèi)部電路的連接方式為丁時(shí)，R1與R2并聯(lián)，電路總電阻為eq\f(R1R2,R1＋R2)＝eq\f(1,2)R；純電阻電路中發(fā)熱功率等于總功率，根據(jù)熱功率計(jì)算公式P＝eq\f(U2,R)可得，甲、乙、丙、丁四種情況下，發(fā)熱功率分別為0、eq\f(U2,2R)、eq\f(U2,R)和eq\f(2U2,R)；故選A。5．51500【解析】電爐在使用時(shí)，電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián)，所以I＝eq\f(P額,U額)＝eq\f(1100W,220V)＝5A；由焦耳定律得導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量為Q＝I2RT＝(5A)2×0.1Ω×10×60s＝1500J。6．2∶11∶2【解析】由圖甲可以知道，兩只電阻R1、R2串聯(lián)，因?yàn)榇?lián)電路中各處的電流都相等，所以根據(jù)Q＝I2RT可得，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比eq\f(Q甲1,Q甲2)＝eq\f(I2R1t,I2R2t)＝eq\f(R1,R2)＝eq\f(2R2,R2)＝eq\f(2,1)；由圖乙可以知道，兩只電阻R1、R2并聯(lián)，因?yàn)椴⒙?lián)電路中各并聯(lián)支路兩端的電壓相等，所以根據(jù)Q＝eq\f(U2,R)T可得，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比eq\f(Q乙1,Q乙2)＝eq\f(\f(U2,R1)t,\f(U2,R2)t)＝eq\f(R2,R1)＝eq\f(R2,2R2)＝eq\f(1,2)。7．解：(1)根據(jù)P＝eq\f(U2,R)，電阻越小發(fā)熱越大，故開關(guān)置于2檔時(shí)是高溫?zé)髾n。此時(shí)R2被短路，則高溫檔功率P高＝eq\f(U2,R1)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(220V))\s\up12(2),44Ω)＝1100W。(2)保溫檔時(shí)，R1與R2串聯(lián)，電路中的電流為I＝eq\f(U,R1＋R2)＝eq\f(220V,44Ω＋2156Ω)＝0.1A，T＝10min＝600s，產(chǎn)生的熱量為Q＝W＝UIT＝220V×0.1A×600s＝1.32×104J。(3)保溫檔時(shí)的功率為P溫＝UI＝220V×0.1A＝22W，功率提升10%時(shí)，電路總電阻為R總＝eq\f(U2,P溫\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋10%)))＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(220V))\s\