【滬粵版物理九年級上冊】第十五章 電能與電功率15.4 探究焦耳定律

·第2頁（共2頁）15.4探究焦耳定律一．選擇題1．如圖是探究電流熱效應的實驗裝置．燒瓶內裝有質量和初溫完全相同的煤油，銅絲和鎳鉻合金絲的長度.橫截面積均相同，則（） A． 在甲圖中，探究的是電流產生熱量與電阻的關系 B． 在乙圖中，探究的是電流產生熱量與電阻的關系 C． 在甲圖中，閉合開關一段時間后，兩個瓶中溫度計示數(shù)相同 D． 在乙圖中，相同時間內，電流越大，溫度計的示數(shù)升得越小答案：A解析：A.甲圖中兩電阻絲串聯(lián)，電流相同，但兩導體的電阻不同，所以探究的是電流產生的熱量與電阻的關系，故A正確；B.乙圖中，導體電阻不變，但滑動變阻器可以改變電路中的電流，所以探究的是電流產生的熱量與電流的關系，故B錯誤；C.甲圖中，因為鎳鉻合金絲的電阻大于銅絲的電阻，根據(jù)可知，電流和通電時間相同時，鎳鉻合金絲產生的熱量更多，溫度計的示數(shù)更高，故C錯誤；D.乙圖中，導體電阻不變，由可知，相同時間內，電流越大，產生熱量越多，溫度計示數(shù)升高越小，故D錯誤．2．電爐中的電阻絲通電一段時間后變得很燙，而連接電爐的導線卻不怎么熱，主要是因為（）A．通電導線的電流小于通過電阻絲的電流B．導線的絕緣皮隔熱C．導線散熱比電阻絲快D．導線的電阻遠小于電阻絲的電阻，導線上產生的熱量很少答案：D解析：電爐絲跟銅導線串聯(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導線，所以產生的熱量：Q電爐絲＞Q導線，即相同時間內導線產生的熱量小于電爐絲產生的熱量，而與散熱快慢、隔熱效果無關，故D正確，B.C錯誤．3．如圖所示，是探究“電流產生熱量與哪些因素有關”的實驗裝置．燒瓶內裝有質量和初溫完全相同的煤油，瓶中銅絲和鎳鉻合金絲的長度、橫截面積相同．下列選項正確的是（） A． 甲圖不能用來探究電流產生熱量與電流大小的關系 B． 乙圖也可以用來探究電流產生的熱量與電阻的關系 C． 在乙圖中，滑動變阻器僅起保護電路的作用 D． 在甲圖中，閉合開關一段時間后，B瓶中溫度計的示數(shù)更高答案：D解析：A.甲圖中只觀察A（或B）分別做兩次實驗，保持液體初溫和加熱時間相同，用滑動變阻器改變電流大小，比較兩次實驗溫度計示數(shù)的變化，可以探究導體產生熱量與電流大小的關系；故A錯誤；B.乙圖中，導體電阻不變，不能夠探究電流產生的熱量與電阻的關系；故B錯誤；C.乙圖中，滑動變阻器起到保護電路和改變電路中電流的作用，故C錯誤；D.甲圖中，因為B中導體電阻大于A中導體電阻，根據(jù)Q=I2Rt可知，電流和通電時間相同時，B中的鎳鉻合金絲產生的熱量更多，溫度計的示數(shù)更高，故D正確．4．判斷電流通過導體產生的熱量，下面公式選用正確的是（） A．UIt B． I2Rt C． D． 前面三個都可以答案B解析：當電流通過導體做的功（電功）全部用來產生熱量（電熱），則有W=Q，可用計算電功的公式來計算Q．但是不管在什么情況下，電流通過導體產生的熱量都可以用這個公式：Q=I2Rt，即焦耳定律來計算；5．用粗細均勻的電熱絲加熱燒水，通電10min可燒開一壺水，若將電熱絲對折起來使用，電源電壓不變，則燒開同樣一壺水的時間是（）A．2.5min B． 5min C． 20min D． 30min答案A解析：將電熱絲對折后，電熱絲長度變?yōu)樵瓉淼?，橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍，因此電阻變?yōu)樵瓉淼?；電源電壓U不變，燒開同樣一壺水，水所吸收的熱量Q不變，由Q=可知，燒水所用時間變?yōu)樵瓉淼臑?0min=2.5min．6．要使電熱器在單位時間內供熱減少一半，以下方法中正確的是（）A．電壓不變，電阻增大到原來的2倍 B．電阻絲不變，把通過它的電流減少一半C．保持電壓不變，把電阻絲的電阻減小一半D．把電熱器的電阻和加它兩端的電壓均減小四分之一答案A解析：A.由可得，電壓不變，電阻增大到原來的2倍時，電流所做的功將變?yōu)樵瓉淼?，故A正確；B.由W=I2Rt可得，電阻不變，通過導體的電流減少一半時，電流所做的功將變?yōu)樵瓉淼?，故B錯誤；C.由可得，電壓不變，電阻絲的電阻減半時，電流所做的功將變?yōu)樵瓉淼?倍，故C錯誤；D.由可得，電阻和電壓均減半時，電流所做的功將變?yōu)樵瓉淼?，故D錯誤．7．當一個電阻的阻值為R時，將它接在電路中通電一段時間，產生的熱量為Q．如果要使它產生的熱量為2Q，下列辦法中可行的是（）A． 將電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，通電時間變?yōu)樵瓉淼腂． 將電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，通電時間變?yōu)樵瓉淼腃． 將電阻變?yōu)樵瓉淼?，通電時間變?yōu)樵瓉淼?倍D． 將電壓變?yōu)樵瓉淼?，電阻變?yōu)樵瓉淼?倍答案：A解析：A.將電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，通電時間變?yōu)樵瓉淼?，由可知，產生的熱量變?yōu)?Q，故A正確；B.將電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，通電時間變?yōu)樵瓉淼模煽芍瑹崃孔優(yōu)樵瓉淼乃姆种?，故B錯誤；C.將電阻變?yōu)樵瓉淼?，通電時間變?yōu)樵瓉淼?倍，由可知，熱量變?yōu)樵瓉淼?倍，故C錯誤；D.將電壓變?yōu)樵瓉淼?，電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，由可知，熱量變?yōu)樵瓉淼?，故D錯誤；8．電熨斗通電一段時間后變得很燙，而連接電熨斗的導線卻不怎么熱，這主要是因為（）A．導線的絕緣皮隔熱B．通過導線的電流小于通過電熨斗的電流C．導線散熱比電熨斗快 D．導線的電阻遠小于電熨斗電熱絲的電阻答案：D解析：電爐絲跟銅導線串聯(lián)，通過它們的電流I和通電時間t相等∵Q=I2Rt，R電爐絲＞R導線，∴產生的熱量：Q電爐絲＞Q導線，即相同時間內導線產生的熱量小于電爐絲產生的熱量，而與散熱快慢、隔熱效果無關，故D正確，ABC錯誤．9．小明家購買一臺電飯煲，在使用時聞到橡膠的焦糊味，用手摸其電源線發(fā)現(xiàn)很熱，而其它用電器仍正常工作，發(fā)生這一現(xiàn)象的原因可能是（） A．電壓太高 B． 導線太粗 C． 導線太短 D． 導線太細答案：D解析：電飯鍋與電源線串聯(lián)，流過它們的電流和通電時間相等，由Q=I2Rt可知，電源線很熱，說明電源線電阻產生的熱量多，電源線電阻比較大．導體的電阻與導體材料.導體長度.導體橫截面積有關，電飯鍋電源線的材料、長度一定，電阻較大，是因為電源線橫截面積太小，電源線太細造成的．10．下面不是利用電熱的實例是（） A．用電飯鍋煮飯 B． 用電熨斗熨衣服 C．電視機外殼有許多小孔 D． 用電熱壺燒水答案C解析：電熱既有有利的一面，也有有害的一面，利用電熱的例子：A.電飯鍋煮飯，B.用電熨斗熨衣服，D.用電熱壺燒水；防止電熱的例子：C.電視機上的散熱孔。11．如圖所示，當開關閉合時，電路中的電流為1A，電壓表V2的示數(shù)是l0V，定值電阻R的阻值為4Ω，電動機M的線圈電阻為1Ω，不計摩擦，下列說法正確的是（） A． 電壓表V1的示數(shù)為4V B． 電路消耗的總功率是5W C． 通電lmin電流通過電動機產生的熱量是60J D． 通電lmin電動機產生的機械能是360J答案：C解析：由電路圖可知，定值電阻與電動機組成串聯(lián)電路，電壓表V測電源電壓，電壓表V1測電動機電壓，（1）由可知，電阻R兩端電壓UR=IR=1A×4Ω=4V，電動機兩端電壓UM=U﹣UR=10V﹣4V=6V，則電壓表V1示數(shù)是6V，故A錯誤；（2）電路消耗的總功率P=UI=10V×1A=10W，故B錯誤；（3）通電1min電動機產生的熱量Q=I2RMt=（1A）2×1Ω×60s=60J，故C正確；（4）通電lmin電動機產生的機械能：W機械=UIt﹣Q=6V×1A×60s﹣60J=300J，故D錯誤．12．某同學家的1000W電爐子突然滅了，檢查發(fā)現(xiàn)電爐絲燒斷了，他把燒壞的地方剪掉一小段再接入電路，則電爐子1s內產生的熱量將（） A．大于1000J B． 小于1000J C． 等于1000J D． 無法確定答案：A解析：把電爐絲燒壞的地方剪掉一小段再接入電路，電爐絲的材料.橫截面積不變而長度變短，導體電阻R變小，電源電壓U不變，由可知，電爐子的電功率變大，大于1000W，由W=Pt可知，電爐子在1s內產生的熱量大于1000J。13．有兩條電阻絲，它們的電阻之比是2：1，把它們并聯(lián)后接入電壓為U的電路中，則在相等的時間里，它們放出的熱量之比是（） A．1：2 B． 2：1 C． 1：4 D． 4：1答案：A解析：并聯(lián)電路電壓U相等，兩電阻絲并聯(lián)在相等時間t內產生的熱量之比：，故A正確；14．小偉用“熱得快”燒開水結束后將插頭從插座上拔下時發(fā)現(xiàn)插頭有些燙手這可能是（） A． 插頭插腳間短路了B． 插頭插腳與插座金屬片間接觸不充分 C． 插座金屬片間短路了D． 插頭插腳與插座金屬片間有一處斷路答案：B解析：A.如果插頭插腳間短路，“熱得快”將無法工作．此選項錯誤；B.插頭與插腳金屬片間接觸不充分，面積較小，所以接頭處電阻增大，由公式Q=I2Rt可知，電流I與時間t相同時，R越大，導體電阻產生的熱量越多．此選項正確；C.如果插座金屬片短路了，家庭電路的保險絲或空氣開關將斷開，所有用電器都無法工作．此選項錯誤；D.如果插頭插腳與插座金屬片間有一處斷路，“熱得快”中將沒有電流通過，無法工作．此選項錯誤．二．填空題15．電爐絲熱得發(fā)紅，而跟它串聯(lián)的導線卻幾乎不發(fā)熱，這是因為通過它們的電流（填“相等”或“不相等”），而導線的電阻比電爐絲的電阻（填“小”或“大”）得多．答案：相等小解析：電爐在使用時，電爐絲和導線串聯(lián)，由串聯(lián)電路特點知：I電爐絲=I導線，通電時間t相同，根據(jù)Q=I2Rt，因為R電爐絲＞R導線，所以電流產生的熱量：Q電爐絲＞Q導線，所以出現(xiàn)電爐絲熱得發(fā)紅，而與電爐絲相連的導線卻幾乎不發(fā)熱的現(xiàn)象．16．兩個電熱器的電阻之比是3：2，如果通過的電流強度相同，在相同的時間里，它們產生的熱量之比是．兩個電阻值相同的電熱器，如果通過的電流強度之比為1：2，在相同時間里，它們產生的熱量之比是．答案：3：21：4解析：（1）由題意可知，R1：R2=3：2，I1=I2，t1=t2，由Q=I2Rt可得，產生的熱量之比：（2）由題意可知，R3=R4，I3：I4=1：2，t3=t4，由Q=I2Rt可得，產生的熱量之比：17．某電熱水壺正常工作時的電流為5A.電阻為42Ω．假設電熱水壺正常工作時電能全部轉化為水的內能，工作5min后，水吸收的熱量為J，此熱量能把質量為1kg.溫度為20℃的水加熱到℃[水的比熱容c水=4.2×103J/（kg?℃）]．答案：3.15×105J；95解析：電流產生的熱量為：Q=I2Rt=（5A）2×42Ω×5×60s=3.15×105J由于全部轉化，則水吸收的熱量為：Q吸=Q=3.15×105J可得：75℃則水的末溫為t=75℃+20℃=95℃。18．如圖是研究“電流通過導體產生的熱量和什么因素有關”的實驗，通電一段時間后，由現(xiàn)象可判斷電阻產生的熱量較多．在此實驗中用到的物理科學方法是（寫出一種即可）．答案：R2轉換法解析：電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉換法；據(jù)圖可知，兩個電阻串聯(lián)，即電流和通電時間相同，且R2所在的U型管中的液體高度差大，即說明R2產生的電熱多；三．解答題19．小菲冬天取暖時發(fā)現(xiàn)：電暖器的電熱絲熱得發(fā)紅，而與電熱絲相連的導線卻不怎么熱．（1）如圖是小菲進行實驗探究的部分電路，甲.乙燒瓶中裝有相等初溫相同的煤油，金屬絲電阻分別為R甲.R乙，R甲＜R乙．通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)乙燒瓶中溫度計的示數(shù)大些．此現(xiàn)象說明：在和相同時，越大，電流產生的熱量越多，要使兩燒瓶中煤油的溫度升高得更快，滑動變阻器的滑片應向滑動．答案：質量電流通電時間電阻A（2）小菲想用此裝置探究水和煤油吸熱能力，電路中必須滿足的條件是．用溫度計測量液體吸收熱量后升高的溫度值，并用鐘表記錄加熱時間．實驗數(shù)據(jù)記錄如表．物質質量/g初始溫度/℃加熱時間/min最后溫度/℃水6020645煤油6020668在此實驗中，如果要使水和煤油的最后溫度相同，就要給加熱更長的時間，此時水吸收的熱量（選填“大于”或“小于”或“等于”）食用油吸收的熱量．通過實驗可以得到不同的物質吸熱能力不同，物質的這種特性用這個物理量來描述．答案：R甲=R乙水大于比熱容解析：（1）這是研究電流產生的熱量與電阻的關系的實驗，使用了串聯(lián)電路，使電流相等，為了比較產生的熱量的多少，應使用相同的等質量的煤油來吸收熱量．R甲.R乙電阻絲串聯(lián)，通過的電流和通電時間相同，因為R甲＜R乙，電流通過R乙產生的熱量多，因此乙瓶中的煤油溫度上升的快，由此得出，當通過的電流和通電時間相同時，導體的電阻越大.電流產生的熱量越多；由圖知，滑片應向A移動時，滑動變阻器連入電路的電阻變小，通過導體的電流越大，電流產生的熱量越多，煤油溫度升高得更快。（2）在此實驗中，電路中必須滿足的條件是R甲=R乙，如果要使水和煤油的最后溫度相同，就要給水加熱更長的時間．因為選用相同的裝置加熱，所以加熱時間長的吸收的熱量多．即水吸收的熱量大于煤油吸收的熱量．通過實驗可以得到不同的物質吸熱能力不同，此實驗中，水的吸熱能力大于煤油的吸熱能力，物質的這種特性用比熱容這個物理量來描述．20．某同學用如圖所示的裝置研究“電流通過導體時產生的熱量與導體電阻大小的關系”．圖中兩個燒瓶內盛有質量和溫度都相同的煤油，溫度計顯示煤油的溫度，兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，甲瓶中銅絲的電阻比乙瓶中鎳鉻合金絲的電阻小．（1）試驗采用的是的研究方法，試驗的設計依據(jù)是電流的效應．（2）閉合開關后，通過兩段金屬絲中的電流是的．（選填“相等”或“不相等”）。（3）一段時間后，可以觀察到甲瓶中溫度計的示數(shù)乙瓶中溫度計的示數(shù)；（選填“大于”“等于”或“小于”）判斷依據(jù)是．答案：控制變量熱相等＜根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt，在電流相同，通電時間相等的情況下，電阻值大的產生的熱量多解析：電流產生的熱量與電流大小.電阻大小和通電時間三個因素有關，對于多因素問題的探究我們都采用控制變量法；要研究電流通過導體時產生的熱量與導體電阻大小的關系，必須保證前提是電流和通電時間都相同．圖中兩電阻絲串聯(lián)，所以通過它們的電流和通電時間相同．電流通過導體時會將電能轉化成熱，熱量被煤油吸收后，溫度就會上升，然后通過溫度計的示數(shù)反映產生熱量的多少．觀察溫度計的示數(shù)，發(fā)現(xiàn)甲瓶中的示數(shù)小于乙瓶中的示數(shù)，說明甲瓶中銅絲產生的熱量比乙瓶中鎳鎘合金絲產生的熱量少，從而得出在電流和通電時間相同的情況下，電阻大的產生的熱量多．21．如圖所示的電路中，電源電壓U=3V，R1=2Ω，閉合開關后，電流表讀數(shù)為0.5A，求：（1）R1在1min內產生的熱量；（2）R2的阻值．答案：（1）R1在t=1min=60s內產生的熱量：Q=I2R1t=（0.5A）2×2Ω×60s=30J；（2）由I=可知，電阻：R=R1+R2=6Ω，電阻R2的阻值：R2=R﹣R1=6Ω﹣2Ω=4Ω；解析：（1）R1在t=1m