第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律2023-2024九年級全一冊物理人教知識總結(jié)知識點解析題型專題課后作業(yè)(學(xué)用)_第1頁
第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律2023-2024九年級全一冊物理人教知識總結(jié)知識點解析題型專題課后作業(yè)(學(xué)用)_第2頁
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第十八章電功率(學(xué)用)第4節(jié)焦耳定律一、知識點解析知識點1電流的熱效應(yīng)【知識點總結(jié)】電流的熱效應(yīng)定義:當(dāng)電流通過電阻時,電流作功而消耗電能,產(chǎn)生了熱量,這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)?!镜淅馕觥坷?如圖所示的家用電器中,利用電流熱效應(yīng)工作的是()A.電飯鍋B.筆記本電腦C.電風(fēng)扇D.電視機【變式題】1.(2023秋?二道區(qū)月考)北京冬奧會期間,我國科研人員為運動員提供了帶電源的智能控溫加熱手套,如圖所示。下列與加熱手套工作原理相同的用電器是()A.電動車 B.電熱水壺 C.電風(fēng)扇 D.洗衣機2.(2023?福建)下列利用電流熱效應(yīng)工作的用電器是()A.電視機 B.電風(fēng)扇 C.電腦 D.電爐知識點2探究影響電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的因素【知識點總結(jié)】1.影響因素:與通電的時間、電流、電阻有關(guān),通過導(dǎo)體的電流越大,導(dǎo)體的電阻越大,通電時間越長,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。2.公式:Q=I2Rt(普遍適用),Q=W=UIT(只適用于電熱器)。3.實驗器材:密閉容器兩個,U形管兩個、導(dǎo)線若干、不同阻值電阻絲若干、電源。4.實驗步驟:(1)探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與電阻的關(guān)系實驗設(shè)計:保持電流和通電時間不變,改變電阻。如圖甲,把兩個不同的電阻串聯(lián)在電路中。(2)探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與電流的關(guān)系實驗設(shè)計:保持電阻和通電時間不變,改變電流。如圖乙,將兩個相同的電阻先聯(lián),再與另一個電阻串聯(lián)。(3)探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與通電時間的關(guān)系實驗設(shè)計:保持電阻和電流不變,改變通電時間。5.實驗結(jié)論:①在電流和通電時間相同的情況下,電阻越大,產(chǎn)生的熱量越多;②在電阻和通電時間相同的情況下,通過電阻的電流越大,產(chǎn)生的熱量越多;③在電阻和通過電阻的電流相同的情況下,通電時間越長,產(chǎn)生的熱量越多?!镜淅馕觥坷?如圖所示是“探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗裝置,兩個透明容器中密封著等量的空氣,通電一段時間后,左側(cè)U形管中液面高度差比右側(cè)的大。下列說法錯誤的是()A.U形管中液面高度的變化反映了電阻產(chǎn)生熱量的多少 B.通過左、右兩邊容器中電阻絲的電流相同 C.右邊容器中的電阻R2比左邊容器中的電阻R1小 D.通電時間相同,兩個容器中空氣吸收的熱量相同例3在“探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實驗中,某同學(xué)采用了如圖甲、乙所示的實驗裝置(兩個透明容器中封閉著等量的空氣)。下列說法正確的是()①U形管中液面高度變化主要是由液體熱脹冷縮引起的②圖甲裝置能探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系③圖乙實驗過程中右邊透明容器中電阻絲阻值應(yīng)該等于10Ω④用圖甲中的實驗結(jié)論能解釋“電爐絲熱得發(fā)紅而與電爐絲相連的導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱”的現(xiàn)象A.①② B.②③ C.②④ D.③④例4在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗中,三個透明容器中密封著等量的空氣,容器內(nèi)的電阻連接情況如圖所示,通電后,觀察U形管中液面高度的變化。則()A.甲、乙、丙三個容器內(nèi)的導(dǎo)體,電流相等 B.通電一段時間后,U形管中液面高度變化最大的是乙 C.要探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系,需觀察甲、丙兩個U形管中液面高度的變化 D.要探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系,需觀察甲、乙兩個U形管中液面高度的變化【變式題】3.如圖是“探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)”的實驗裝置。R1=R2=R3=10Ω,R2、R3并聯(lián)后與R1串聯(lián),將R1、R2分別置于兩個透明容器中,兩個容器中密封著等量的空氣,U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化,下列說法正確的是()A.通過R1的電流和通過R2的電流大小相等 B.圖示中實驗是為了探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系 C.將圖示中左側(cè)10歐電阻絲換成15歐電阻絲后,可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系D.通電一段時間后,左側(cè)U形管中液面的高度差比右側(cè)的大4.(2022?常德)用如圖所示的實驗裝置探究“電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)”。以下說法中不正確的是()A.觀察溫度計的示數(shù)比較電流產(chǎn)生的熱量 B.該實驗裝置可以探究通電時間一定時,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系 C.該實驗裝置還可以探究通電時間一定時,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系 D.甲、乙兩瓶中可以裝質(zhì)量相同的不同液體5.如圖是探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少與哪些因素有關(guān)的實驗裝置。三個密閉容器中的電阻如圖,三個容器串聯(lián),在其中一個容器的外部,將一個電阻和這個容器內(nèi)的電阻并聯(lián),通電后,觀察三個U形管中液面高度的變化。實驗現(xiàn)象表明()A.甲、乙、丙三容器串聯(lián),所以容器中電阻流過的電流相同 B.在通電相同時間下,三個容器中產(chǎn)熱量之比為1:2:1 C.在乙、丙兩容器可用來研究電流產(chǎn)熱與電阻關(guān)系 D.在通電相同時間下,三個容器中產(chǎn)熱量之比為4:8:1知識點3焦耳定律的基礎(chǔ)計算【典例解析】例5如圖所示是某電蒸鍋的內(nèi)部簡化電路圖,R1=484Ω、R2=44Ω。當(dāng)S1、S2均閉合時,通過R1、R2的電流之比I1:I2=,使用加熱擋5min電蒸鍋產(chǎn)生的熱量是J例6(2023?廣西)小明家連接插線板的導(dǎo)線折斷后,他把兩根導(dǎo)線擰在一起繼續(xù)使用,用久后發(fā)現(xiàn)連接處容易發(fā)熱,其主要原因是連接處()A.電阻變小 B.電流比別處電流小 C.電阻變大 D.電流比別處電流大【變式題】6.(2022?云南)如圖是今年“3?15”晚會上曝光的劣質(zhì)導(dǎo)線,不良商家為了降低成本,將多芯銅導(dǎo)線的根數(shù)從國家標(biāo)準(zhǔn)的32根減為26根,導(dǎo)致導(dǎo)線橫截面積減小。對于長度相等的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線和劣質(zhì)導(dǎo)線,劣質(zhì)導(dǎo)線的電阻(選填“較大”或“較小”),若在通有相同電流的情況下,相同時間內(nèi)劣質(zhì)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量(選填“較多”或“較少”)。7.把一段勻質(zhì)導(dǎo)線對折后其阻值比原來的(選填“大”或“小”);一個定值電阻兩端的電壓由2V增大到4V時,通過該電阻的電流增加了1A,通電時間由1s增加到2s,則該電阻產(chǎn)生的電熱增加了J。8.20世紀(jì)初,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),某些物質(zhì)在很低溫度時,電阻就變成了0,這就是現(xiàn)象;如圖所示是“探究電熱與電流的關(guān)系”的部分裝置,已知A、B兩點間的電壓為6V,R1=R2=R3=5Ω,通電時間2min,則R1與R2產(chǎn)生的熱量相差J。二、題型專題典例解析專題1探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)系【典例1】(2023?濟寧)電流做的功跟電壓、電流和通電時間三個因素都有關(guān)。小明想通過實驗驗證電功跟電壓的關(guān)系,選用的器材如圖所示。其中甲、乙兩玻璃瓶內(nèi)裝有初始溫度相同、等質(zhì)量的煤油,兩電阻絲阻值不同(R1>R2)。(1)將兩根電阻絲串聯(lián)后接入電路中,可控制和相等;(2)通電一段時間后,通過觀察來比較電流做功多少;(3)通過實驗發(fā)現(xiàn):在相同時間內(nèi),電流通過電阻絲(選填“R1”或“R2”)做的功多;(4)若R1兩端的電壓為3V,電路中的電流為0.4A,則10s內(nèi)電流通過R1做的功為J?!镜淅?】(2023?云南)實驗小組在老師的指導(dǎo)下探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”。同學(xué)們在燒瓶內(nèi)安裝一根電阻絲,裝入適量的煤油,插入一支溫度計,設(shè)計了如圖甲所示的電路。(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖甲的電路連接完整。要求滑動變阻器的滑片向右移動時,電流表示數(shù)變大,且導(dǎo)線不交叉。(2)閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)電流表指針未偏轉(zhuǎn),經(jīng)檢查僅電阻絲R有故障,則電阻絲R(選填“短路”或“開路”)。排除故障后進(jìn)行實驗,實驗中通過觀察來比較相同時間內(nèi)不同電流產(chǎn)生熱量的多少。(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器改變電流的大小,經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn):電阻絲阻值和通電時間一定時,電流I越大,通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q越多。小明猜想:當(dāng)電阻和通電時間一定時,Q可能與I成正比。隨后在老師幫助下,實驗小組測出了多組Q與I的數(shù)據(jù)。請?zhí)岢鲆环N判斷小明猜想是否正確的方法:。(4)同學(xué)們進(jìn)一步學(xué)習(xí)了解到:物理學(xué)家焦耳1840年就確定了當(dāng)電阻和通電時間一定時,電流產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比的關(guān)系。生活中利用電熱工作的家用電器有(請舉一例)。(5)若要探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系,可選擇圖乙中(選填“A”或“B”)燒瓶中的電阻與圖甲燒瓶中的電阻聯(lián)(選填“串”或“并”)進(jìn)行實驗。(6)本實驗應(yīng)用的研究方法有轉(zhuǎn)換法和法?!緦n}變式題】1.(2022?宜昌)小杰和小芳在探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)系”的實驗中,在兩個透明容器中密封等量的空氣,各放置一段電阻絲,并連接一個裝水的U形管,通過U形管中水面的高度差來判斷電阻產(chǎn)生熱量的多少。裝置的密封性能良好,電源電壓為6V。(1)小杰根據(jù)圖甲觀察到的現(xiàn)象得到“在通電時間和電阻相同時,,電阻產(chǎn)生的熱量越多”的結(jié)論。(2)小芳猜想電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小有關(guān),下列能支持她猜想的現(xiàn)象是。A.正常工作時,“36V54W”的燈泡比“12V6W”的燈泡亮B.接線板上接入的用電器越多,導(dǎo)線越容易發(fā)熱C.電熨斗工作時發(fā)熱明顯,而與之相連的導(dǎo)線卻不怎么熱(3)為了驗證猜想,小芳選用了5Ω和100Ω的電阻絲進(jìn)行實驗,如圖乙所示,請你用筆畫線把電路連接完整。閉合開關(guān),她發(fā)現(xiàn)較長時間后兩個U形管的高度差均不明顯,原因是,請你提出改進(jìn)辦法:。2.在“探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實驗中,實驗電路如圖1所示,其中R1>R2。實驗一:探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系:(1)請按照圖1中的電路圖將圖2實物圖連接完整;(2)實驗電路按照圖1中的電路圖連接是為了控制通電時間相同和控制;電阻絲放出熱量的多少,通過來進(jìn)行判斷。(3)為了便于比較兩根電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少,a、b兩瓶中要裝入相等、初溫相同的同種液體。為了在較短時間內(nèi)達(dá)到明顯的實驗效果,實驗時選用煤油而不選水,是因為煤油的比熱容水的比熱容(選填“大于”、“等于”或“小于”)。實驗二:探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系:(4)閉合開關(guān),移動滑動變阻器的滑片,使電路中的電流變成實驗一中電流的2倍,且通電時間相同。實驗發(fā)現(xiàn):用電阻絲R1加熱的煤油,在實驗一中溫度升高△t1,在實驗二中溫度升高△t1′,則△t1′2△t1(選填“大于”、“等于”或“小于”),該實驗說明電流產(chǎn)生的熱量與電流大小正比例關(guān)系(選填“成”或“不成”)。實驗中,用電阻絲R2加熱煤油重復(fù)以上實驗步驟,也可以得出相同的結(jié)論。(5)如果在兩燒瓶中分別裝入質(zhì)量相等的不同液體,并接入兩根阻值的電阻絲(選填“相同”或“不同”),就可用這個裝置來探究兩種不同液體的吸熱性質(zhì)。假設(shè)a燒瓶中液體的質(zhì)量為m,瓶中電阻絲的阻值為R,測出通過它的電流為I,通電一段時間t后,溫度計的示數(shù)變化量為△t,若不計熱量損失,則a液體的比熱容為(用所給出的物理量寫出比熱容的表達(dá)式)。專題2焦耳定律的相關(guān)計算【典例2】(2023?金昌)如圖所示,電源電壓為9V且保持不變。閉合開關(guān)后,電流表A1的示數(shù)為0.4A,電阻R2=15Ω。求:(1)電流表A2的示數(shù);(2)1分鐘內(nèi),電阻R2上產(chǎn)生的熱量。【典例3】(2022?長沙)某電熱水壺有加熱和保溫兩擋,簡化電路如圖所示。其中R1、R2為電熱絲(不考慮其電阻變化)。已知該壺的額定電壓為220V,只閉合開關(guān)S1時,電路中的電流為0.5A。(1)求電熱絲R1的阻值;(2)只閉合開關(guān)S1時,求電熱水壺的電功率;(3)R2=44Ω,求使用加熱擋時電熱水壺在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。【專題變式題】3.某興趣小組想要利用風(fēng)扇、發(fā)熱電阻等元件,制作一個有低溫?fù)鹾透邷負(fù)醯呐L(fēng)機,設(shè)計了發(fā)熱部分的兩種電路,如圖甲、乙所示。(1)圖甲中,當(dāng)開關(guān)S閉合、S1斷開時,R1和R2的連接方式是,此時處于擋工作狀態(tài)。(2)若選用圖乙所示電路,電源電壓為24伏,想要實現(xiàn)發(fā)熱電阻R3的電功率為120瓦,則選用R3的阻值應(yīng)為多少?(3)按圖乙電路制作的暖風(fēng)機高溫?fù)醯目偣β蕿?00瓦,在高溫?fù)豕ぷ?00秒,暖風(fēng)機所消耗的電能是多少?4.(2023?州模擬)如圖是某電熱水壺的內(nèi)部簡化電路圖,R1、R2均為發(fā)熱電阻,R1的阻值為440Ω,它有加熱和保溫兩個擋位,其中加熱擋的額定功率為1100W。用此熱水壺對質(zhì)量為1kg的水加熱使其溫度升高77℃,加熱擋正常工作需要的時間為7min,已知c水×103J/(kg?℃)。求:(1)保溫?fù)醯念~定功率;(2)電阻R2的阻值;(3)電熱水壺的加熱效率。專題3電功與熱量的綜合計算【典例5】℃加熱到55℃,用時2min20s。求:產(chǎn)品名稱電熱水杯額定電壓220V額定功率300W額定容量(1)水吸收的熱量是多少?(2)電熱水杯消耗的電能是多少?(3)電熱水杯的熱效率是多少?【專題變式題】5.(2022?錦州)小明家購買了一臺電熱水器,銘牌顯示:容量是50L,額定電壓是220V,額定功率是2000W。[c水×103J/(kg?℃),ρ水×103kg/m3]求:(1)該電熱水器正常工作時的電阻是多少?(2)某次洗浴時,水箱裝滿初溫為20℃的水,正常工作加熱到60℃,若熱水器的加熱效率是84%,則此次加熱消耗多少電能?(3)一天,小明家只有該熱水器和額定功率為700W的電飯鍋接入電路,它們都正常工作,則標(biāo)有2000r/(kW?h)的電能表的鋁盤4min轉(zhuǎn)了多少轉(zhuǎn)?三、課后作業(yè)1.如圖所示的用電器中,利用電流熱效應(yīng)工作的是()A.計算器B.電風(fēng)扇C.電暖氣D.電視機2.某興趣小組用一根電阻為R的鎳鉻合金電阻絲自制了一臺電烘箱,下列說法正確的是()A.由公式R=得知,R與U成正比,與I成反比 B.電阻絲中的電流是正電荷定向移動形成的 C.換擋減小接入電路的電阻絲長度,電烘箱的功率減小 D.電烘箱工作時是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能3.如圖是探究“電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗裝置。通電前,兩個U形管內(nèi)的液面相平,通電一定時間后,通過R1、R2的電流分別為I1、I2,則下列說法正確的是()A.I1=I2,A管中的液面比B管中的液面低 B.I1=I2,A管中的液面比B管中的液面高 C.I1>I2,A管中的液面比B管中的液面低 D.I1>I2,A管中的液面比B管中的液面高4.如圖為探究“焦耳定律”的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣,U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。將容器中的電阻絲R1、R2串聯(lián)在電路中,且R1<R2。下列說法正確的是()A.該實驗裝置用于探究“電壓和通電時間相同時,電熱與電阻的關(guān)系” B.閉合開關(guān)后,通過R1的電流大于R2的電流 C.閉合開關(guān)后,甲管中液面上升比乙慢 D.閉合開關(guān)后,要使液面上升快,應(yīng)將滑動變阻器滑片P向左移動5.圖是探究“影響電流熱效應(yīng)因素”的實驗裝置,將R1、R2兩電阻絲密封在兩只完全相同的燒瓶內(nèi),且R1>R2,瓶內(nèi)裝入等質(zhì)量的煤油,下列說法錯誤的是()A.燒瓶內(nèi)選用比熱容較小的液體,可以使實驗現(xiàn)象更明顯 B.該裝置可以探究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系 C.實驗中通過溫度計示數(shù)的變化來比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少 D.若要比較水和煤油的比熱容大小,只需將一個燒瓶內(nèi)的煤油換成等質(zhì)量的水即可6.(2023?大豐區(qū)模擬)某電熱水壺有兩根電熱絲,若把一根電熱絲接入電路,燒開一壺水要30min;若但把另一根電熱絲接入原電路,燒開一壺水要15min,若把這兩根電熱絲并聯(lián)起來接入原電路,燒開這壺水需要的時間是(不考慮熱損失)()A.45min B.10min C.15min D.30min7.在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗中,三個透明容器中密封著等量的空氣,容器內(nèi)的電阻連接情況如圖所示,通電后,觀察U形管中液面高度的變化。則()A.流過三個容器內(nèi)的電阻的電流相等 B.通電一段時間后,U形管內(nèi)液面高度差最大的是乙容器 C.要探究產(chǎn)生的熱量與電阻關(guān)系,需觀察甲、丙U形管內(nèi)液面高度差 D.要探究產(chǎn)生的熱量與電流關(guān)系,需觀察甲、乙U形管內(nèi)液面高度差8.利用如圖所示的裝置探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”。兩燒瓶中煤油質(zhì)量相等,電阻絲R甲<R乙.實驗中通過比較甲、乙燒瓶中溫度計示數(shù)升高的快慢,可探究電流產(chǎn)生的熱量與有關(guān);移動滑動變阻器的滑片,觀察(選填“相同”或“不同”)燒瓶內(nèi)的溫度計示數(shù)升高的快慢,可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流有關(guān)。9.小明利用圖所示的實驗裝置進(jìn)行實驗。已知定值電阻R1=R2=R3=10Ω,經(jīng)過相同的時間,左邊U形管液面高度差比右邊U形管液面高度差(選填“大”或“小”);若通過R1的電流為1A,通電時間為20s,則R2產(chǎn)生的電熱為J。該裝置探究的是電阻產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系。10.某品牌電熱水杯如圖甲所示,水杯容量為330mL,有高、中、低三個加熱擋位,乙圖為其工作電路簡圖,其中U恒為220V,R1=200Ω,R2=550Ω,則中溫?fù)豕β蕿閃;若該電熱水杯加熱效率為90%,則用高溫?fù)鯇M杯水從20℃加熱到98℃,需要s。[ρ水×103kg/m3,c水×103J/(kg?℃)]11.某型號的電水壺有加熱和保溫兩個擋位,其電路如圖。當(dāng)S閉合、S1斷開時,電水壺處于擋,加熱和保溫的功率分別為1200W和44W。用它把質(zhì)量為1kg、初溫為20℃的水加熱到100℃,用時400s,則水吸收的熱量是J,此過程中電水壺的效率η=%。[c水×103J/(kg?℃)]12.用如圖所示的裝置探究影響電流熱效應(yīng)的因素,三個相同的錐形瓶內(nèi)均裝有質(zhì)量相等的煤油,電阻絲R1、R2、R3浸沒在煤油中,其中R1=R3=6Ω、R2=3Ω。閉合開關(guān)前,記錄下煤油的初溫度t0;接通電源,同時閉合開關(guān)S1、S2,記錄下電流I,通電相同時間,記錄下煤油的末溫度t,結(jié)果如表所示,則R1、R2所在錐形瓶中的煤油升溫所吸收的熱量之比為。比較①③可知,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與有關(guān);比較(選填序號)可知,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān)。若要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時間的關(guān)系,應(yīng)進(jìn)行的操作是:。序號電阻電流I/A初溫度t0/℃末溫度/℃①R12030②R22024③R3204413.如圖所示,是探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實驗裝置。甲、乙是完全相同的密閉容器,里面密封著等量的空氣,U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化,閉合開關(guān)前,A、B兩U形管內(nèi)液面相平。(1)實驗中,乙容器外部的電阻的作用是為了使左右容器內(nèi)導(dǎo)體中的不相等。(2)由于電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量不易直接測量,因此在實驗中是通過觀察U形管中液面高度的變化來顯示甲、乙容器內(nèi)空氣溫度的變化,這里采用的物理研究方法是。(3)通過對比觀察A、B兩U形管中液面高度的變化,(選填“甲”或“乙”)容器中導(dǎo)體的電阻產(chǎn)生的熱量較多。由此可知,在電阻和通電時間相同時,電流越(選填“大”或“小”),導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量越多。14.某電熱取暖器的簡化電路如圖所示,R1、R2為發(fā)熱電阻。取暖器工作時,通過開關(guān)S1和S2實現(xiàn)低溫、高溫的擋位控制。已知高溫?fù)豕β蕿?320W,R1=55Ω。求:(1)取暖器工作時通過R1的電流;(2)取暖器處于低溫?fù)鯐r,工作1min產(chǎn)生的熱量;(3)R2的阻值。15.如圖甲是某茶具上煮茶器的電路原理圖,R1是加熱電阻,R2是保溫時的分壓電阻,S為電源開關(guān),S1為自動溫控開關(guān)。S、S1都閉合時,煮茶器處于加熱狀態(tài);當(dāng)水沸騰后,S1會自動斷開,轉(zhuǎn)為保溫狀態(tài)。煮茶器工作過程中的P﹣t圖像如圖乙所示,不計電阻值隨溫度的變化。求:(1)電阻R1的阻值。(2)當(dāng)煮茶器處于保溫狀態(tài)時,R1的電功率。(3)當(dāng)煮茶器處于保溫狀態(tài)時,電阻R2在100s內(nèi)消耗的電能。參考答案第十八章電功率(學(xué)用)第4節(jié)焦耳定律一、知識點解析知識點1電流的熱效應(yīng)例1【答案】A【解析】電飯鍋工作時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電飯鍋是利用電流熱效應(yīng)工作的,故A正確;電腦主要把電能轉(zhuǎn)化為光能,不是利用電流熱效應(yīng)工作的,故B錯誤;電風(fēng)扇工作時電能主要轉(zhuǎn)化為機械能,利用了通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用而工作的,故C錯誤;電視機工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為光能,不是利用電流熱效應(yīng)工作的,故D錯誤。故選A。【變式題】1.【答案】B【解析】智能控溫加熱手套是利用電流的熱效應(yīng)來工作的,電熱水壺與加熱手套的原理相同;電動車、電風(fēng)扇和洗衣機中的電動機是利用通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用來工作的,故B符合題意,ACD不符合題意。故選B。2.【答案】D【解析】電視機主要把電能轉(zhuǎn)化為光能與聲能,不是利用電流熱效應(yīng)工作的,故A不符合題意;電風(fēng)扇工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為機械能,不是利用電流熱效應(yīng)工作的,故B不符合題意;電腦工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能,不是利用電流熱效應(yīng)工作的,故C不符合題意;電爐工作時把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,利用電流的熱效應(yīng)工作,故D符合題意。故選D。知識點2探究影響電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的因素例2【答案】D【解析】據(jù)實驗裝置可知,電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量使容器中的空氣受熱膨脹,從而導(dǎo)致U形管中的液面會發(fā)生變化,雖然產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察,但可以通過U形管液面高度差的變化來反映,故A正確;由圖可知,兩阻值不同的電阻絲串聯(lián),通過兩電阻絲的電流大小相等,故B正確;由圖可知,左側(cè)U形管中液面高度差比右側(cè)的大,說明在相同時間內(nèi),電流在左容器中產(chǎn)生的熱量較多,則左側(cè)器中空氣吸收的熱量多,兩電阻絲串聯(lián),電流相同,根據(jù)Q=I2Rt可知,圖中左邊容器的電阻絲阻值較大,故C正確,D錯誤。故選D。例3【答案】C【解析】U形管內(nèi)液面高度變化是由容器內(nèi)氣體受熱膨脹引起的,故①錯誤;由圖甲可知,兩阻值不同的電阻絲串聯(lián),通過兩電阻絲的電流相同,探究的電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟導(dǎo)體的電阻是否有關(guān),故②正確;乙實驗是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系,通過它們的電流不同、通電時間都相同和電阻要相同,右邊容器中的電阻要等于左邊容器中的電阻5Ω,故③錯誤;圖甲中兩電阻串聯(lián),電阻不同,通過兩電阻的電流相同,10Ω電阻產(chǎn)生的熱量更多,電爐絲與和它相連的導(dǎo)線也是電阻不同,電流相同,電爐絲電阻更大,產(chǎn)生的熱量更多,故④正確。故選C。例4【答案】B【解析】(1)丙容器中兩電阻并聯(lián)后再與甲、乙兩容器中的電阻串聯(lián)接入電路,根據(jù)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路電流的規(guī)律可知通過甲、乙兩容器中的電阻的電流相同,都大于通過丙容器中的電阻的電流,故A錯誤;(2)甲容器中的電阻與丙容器中的電阻相同,電流不同,要探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系,需觀察甲、丙兩個U形管中液面高度的變化,故D錯誤;(3)通過甲容器中的電阻與乙容器中的電阻的電流相同,兩容器中的電阻不同,要探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系,需觀察甲、乙兩個U形管中液面高度的變化,故C錯誤;(4)甲、乙裝置中,將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端,通過他們的電流I與通電時間t相同,左邊甲容器中的電阻小于右邊乙容器中的電阻,由Q=I2Rt可知,右邊乙容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多,溫度升得較快;甲、丙裝置中,丙裝置并聯(lián)一個相同阻值的電阻,再將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端,通過他們的電阻與通電時間t相同,左邊甲容器中的電阻流大于右邊丙容器中的電流,由Q=I2Rt可知,甲容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多,溫度升得較快;所以通電一段時間后,U形管中液面升高的高度最高的是乙,故B正確。故選B?!咀兪筋}】3.【答案】D【解析】裝置中兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再與一個5Ω的電阻串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知,右邊兩個電阻的總電流和左邊電阻的電流相等,即I右=I左,兩個5Ω的電阻并聯(lián),根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知I右=I1+I2,兩電阻的阻值相等,則支路中電流相等,即I1=I2,所以右邊容器中通過電阻的電流是左側(cè)通過電流的一半,即是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系;由Q=I2Rt可知,左邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多,溫度升得較快;因此通電一段時間后,左側(cè)U形管中液面的高度差更大,故AB錯誤,D正確;將左邊容器中的電阻絲換成10Ω的電阻絲后,左右容器中的電阻和電流都不同,沒有控制好變量,所以不能探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系,故C錯誤。故選D。4.【答案】D【解析】通電后電流通過電阻絲做功,產(chǎn)生熱量被液體吸收,使液體的溫度升高,通過觀察溫度計的示數(shù)變化來判斷電流產(chǎn)生的熱量的多少,故A正確;由圖示實驗可知,兩阻值不同的電阻絲串聯(lián),通過電阻絲的電流與通電時間相等而電阻阻值不同,此裝置可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系,故B正確;由圖可知,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,可以改變通過電阻絲的電流。所以能研究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系,故C正確;如果甲、乙兩瓶中裝質(zhì)量相同的不同液體,則升高的溫度不能代表產(chǎn)生電熱的多少,故D錯誤。故選D。5.【答案】D【解析】由于丙容器中的電阻與容器外的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)甲、乙容器里的電阻串聯(lián),則由并聯(lián)電路的電流特點可知通過甲、乙的電流大于通過丙的電流,故A錯誤;丙中兩個電阻的電流之和與甲的電流相同,故I乙=I甲=2I丙=2,由Q=I2Rt可知,在通電相同時間下,三個容器中產(chǎn)熱量之比:22×5Ω×t:22×10Ω×t:12×5Ω×t=4:8:1,故B錯誤;在乙、丙兩容器中電阻、通過的電流都不同,根據(jù)控制變量法可知不能用來研究電流產(chǎn)熱與電阻關(guān)系,故C錯誤;丙中兩個電阻的電流之和與甲的電流相同,故I乙=I甲=2I丙=2,由Q=I2Rt可知,在通電相同時間下,三個容器中產(chǎn)熱量之比:22×5Ω×t:22×10Ω×t:12×5Ω×t=4:8:1,故D正確。故選D。知識點3焦耳定律的基礎(chǔ)計算例5【答案】×105【解析】(1)當(dāng)S1、S2均閉合時,R1、R2并聯(lián),由并聯(lián)電路的電壓特點,R1、R2兩端的電壓都等于電源電壓220V,因此通過R1、R2的電流分別為:I1===A,I2===5A,則通過R1、R2的電流之比:==;(2)當(dāng)只閉合S1時,只有R1接入電路,當(dāng)S1、S2均閉合時,R1、R2并聯(lián);因并聯(lián)電路的總電阻小于任一分電阻,所以由P=UI=可知,R1、R2并聯(lián)時,電路中的電阻最小,電功率最大,電蒸鍋為加熱擋;電路為R1的簡單電路時,電路中的電阻最大,電功率最小,電蒸鍋為保溫?fù)?;即電蒸鍋為加熱擋時,R1、R2并聯(lián),由并聯(lián)電路的電流特點可知,干路電流:I=I1+I2=A+5A=A,則使用加熱擋5min電蒸鍋產(chǎn)生的熱量:Q=W=UIt=220V×A×5××105J。例6【答案】C【解析】在家庭電路中,導(dǎo)線相互連接處因接觸不良,則該處的電阻較大,導(dǎo)線連接處與導(dǎo)線串聯(lián)在電路中,通過的電流相等、通電時間相等,由Q=I2Rt可知,連接處產(chǎn)生的熱量較多,往往比別處更容易發(fā)熱,加速導(dǎo)線老化,甚至引起火災(zāi)。故選C。【變式題】6.【答案】較大;較多【解析】不良商家為了降低成本,將多芯銅導(dǎo)線的根數(shù)從國家標(biāo)準(zhǔn)的32根減為26根,導(dǎo)致導(dǎo)線橫截面積減小,在長度、材料不變的情況下,橫截面積越小,電阻越大,所以劣質(zhì)導(dǎo)線的電阻較大;根據(jù)焦耳定律公式Q=I2Rt知,在電流、通電時間相同的情況下,電阻較大,產(chǎn)生的熱量較多,溫度較高,安全隱患較大。7.【答案】??;14【解析】(1)把一段勻質(zhì)導(dǎo)線對折后,長度減小,橫截面積變大,其阻值變??;(2)根據(jù)題意,設(shè)電壓為2V時,通過的電流為I,則電壓為4V時通過的電流為I+1A,由歐姆定律可得:U1=IR0,即2V=IR0﹣﹣﹣﹣﹣﹣①U2=(I+1A)R0,即4V=(I+1A)R0﹣﹣﹣②聯(lián)立①②解得:I=1A,R0=2Ω。定值電阻原來產(chǎn)生的電熱:Q1=W1=U1It=2V×1A×1s=2J,后來產(chǎn)生的電熱:Q2=W2=U1I′t′=4V×(1A+1A)×2s=16J,則該電阻產(chǎn)生的電熱增加量為:△Q=Q2﹣Q1=16J﹣2J=14J。8.【答案】超導(dǎo);288【解析】(1)20世紀(jì)初,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),某些物質(zhì)在很低溫度時,電阻就變成了0,這就是超導(dǎo)現(xiàn)象;(2)由圖知,R2、R3并聯(lián)后再與R1串聯(lián),R1=R2=R3=5Ω,R2、R3并聯(lián)后的總電阻R23=×5ΩΩ,電路的總電阻R=R1+R23=5ΩΩΩ,由歐姆定律可得,電路中的電流:I1=I23=I===0.8A,I2=I1=×0.8A=0.4A,通電時間2min,R1與R2產(chǎn)生的熱量差:Q1﹣Q2=I12R1t﹣I22R2t=(0.8A)2×5Ω×2×60s﹣(0.4A)2×5Ω×2×60s=288J。二、題型專題典例解析專題1探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)系【典例1】【答案】(1)電流;通電時間;(2)煤油升高的溫度;(3)R1;(4)12【解析】(1)由圖可知,R1、R2串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知,通過R1、R2的電流相等,而且R1、R2同時工作,所以可控制兩根電阻絲的電流和通電時間相同;(2)在這個實驗中,小明是通過觀察比較煤油升高的溫度來比較電流做功多少的;(3)通過R1、R2的電流大小相等,通電時間相同,由于R1>R2,由Q=I2Rt可知,電流通過電阻絲R1產(chǎn)生的熱量多,則表示R1做的功多;(4)10s內(nèi)電流通過R1做的功:W=UIt=3V××10s=12J。【典例2】【答案】(1)見解答圖;(2)開路;溫度計示數(shù)的變化;(3)將測得的Q與I的數(shù)據(jù)描點畫出Q﹣I圖像,若Q﹣I圖像為過原點的一條直線,則Q與I成正比,否則不成正比;(4)電飯鍋;(5)B;串;(6)控制變量法【解析】(1)滑片向右滑動時,電流表示數(shù)變大,說明滑動變阻器連入電路的電阻變小,故滑動變阻器右下接線柱連入電路中,如圖所示:(2)閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)電流表指針未偏轉(zhuǎn),說明電路斷路,由于經(jīng)檢查僅電阻絲R有故障,則電阻絲R開路;由于電流產(chǎn)生的熱量不能用眼睛直接觀察,此時應(yīng)采用轉(zhuǎn)換法,通過溫度計示數(shù)的變化來反映產(chǎn)生熱量的多少;(3)由數(shù)學(xué)知識可知,由實驗小組測出了多組Q與I的數(shù)據(jù),可以將測得的Q與I的數(shù)據(jù)描點畫出Q﹣I圖像,若Q﹣I圖像為過原點的一條直線,則Q與I成正比,否則不成正比(或求出Q與I的比值,若Q與I的比值為定值,則Q與I成正比,否則不成正比);(4)利用電熱工作的家用電器的特點是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,根據(jù)生活常識可知,電飯煲、電熱水壺等都是利用電熱工作;(5)根據(jù)控制變量法可知,探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系時,應(yīng)控制電流相等,改變電阻的阻值,因此應(yīng)該選用阻值與原來燒瓶中電阻絲阻值不同的B燒瓶中的電阻,由于要控制兩電阻的電流相等,因此應(yīng)將圖乙中B燒瓶中的電阻與圖甲燒瓶中的電阻串聯(lián);(6)在研究某個因素對電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的影響時,只改變這個因素,而保持其他因素不變,從而確定該因素是否影響電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少,這種研究方法稱為控制變量法,因此還采用了控制變量法?!緦n}變式題】1.【答案】(1)電流越大;(2)C;(3)見解析;電路中電流太小或電源電壓太低;將100Ω的電阻絲換為阻值更小的電阻絲或增大電源電壓【解析】(1)如圖甲的裝置中,右邊兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再與左邊5Ω的電阻串聯(lián);根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知,右邊兩個電阻的總電流和左邊電阻的電流相等,即I右=I左,兩個5Ω的電阻并聯(lián),根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可知I右=I內(nèi)+I外,比較可知I左>I內(nèi);兩瓶中的電阻值相等(均為5Ω),通電時間相等,電流不同,故探究的是電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系;在電阻和通電時間相同時,電流越大,產(chǎn)生的熱量越多,故通電一段時間左瓶內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多;小芳猜想電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小有關(guān),需要控制電流、通電時間相同,導(dǎo)體的電阻不同;正常工作時,“36V54W”的燈泡比“12V6W”的燈泡亮,根據(jù)I=可知,此時兩個燈泡的電流是不同的,故A錯誤;接線板上接入的用電器越多,導(dǎo)線中的電流越大,沒有控制電流相同,故B錯誤;電熨斗工作時發(fā)熱明顯,此時銅電熨斗的電流、通電時間相同,電阻不同,符合控制變量法的壓強,故C正確;(3)為了驗證猜想,小芳選用了5Ω和100Ω的電阻絲進(jìn)行實驗,電阻的大小不同,需要控制電流、通電時間相同,所以兩個電阻應(yīng)串聯(lián)接入電路中,如圖所示:較長時間后兩個U形管的高度差均不明顯,這說明導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量較少,其原因可能是電流中的電流太小或者是電源電壓太低;為了使實驗現(xiàn)象更明顯,可以減小電阻的阻值或者增大電源電壓。2.【答案】(1)如上圖所示;(2)電流相同;溫度計的示數(shù)變化;(3)質(zhì)量;小于;(4)大于;不成;(5)相同;c=【解析】(1)由電路圖可知,滑片左移時變阻器接入電路中的電阻變小,則變阻器左下方接線柱必須接入電路中,如下圖所示:(2)由電路圖可知,兩電熱絲串聯(lián)在電路中,這是為了控制通電時間相同和控制電流相同;根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知,電阻絲放出熱量的多少,是通過溫度計示數(shù)的變化進(jìn)行比較的;(3)為了便于比較兩根電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少,a、b兩瓶中要裝入質(zhì)量相等、初溫相同的同種液體;因為煤油的比熱容比水的比熱容小,相同質(zhì)量的煤油和水比較,吸收相同的熱量,煤油溫度升高的多,用煤油做實驗效果更明顯,便于觀察;(4)閉合開關(guān),移動滑動變阻器的滑片,使電路中的電流變成實驗一中電流的2倍,且通電時間相同,由Q=I2Rt可知,電阻絲產(chǎn)生的熱量是原來的4倍,由Q吸=cm△t的變形式△t=可知,用電阻絲R1加熱的煤油,溫度升高量△t1′大于2△t1,該實驗說明電流產(chǎn)生熱量與電流不成正比例關(guān)系;(5)實驗中兩電阻絲串聯(lián),通過的電流和通電時間相同,為控制相同時間兩液體吸熱相同,根據(jù)Q=I2Rt可知,選用的兩根電阻絲的阻值應(yīng)相同;假設(shè)a燒瓶中液體的質(zhì)量為m,瓶中電阻絲的阻值為R,測出通過它的電流為I,通電一段時間t后,電熱絲放出的熱量Q=I2Rt,溫度計的示數(shù)變化量為△t,若不計熱量損失,放出的熱量全部被液體吸收,由Q吸=cm△t可得,a液體的比熱容:c==。專題2焦耳定律的相關(guān)計算【典例2】【解析】由圖可知,R1、R2并聯(lián),電流表A1測量通過R1的電流,電流表A2測量干路的總電流;(1)由圖并聯(lián)的電壓特點可知,R2兩端的電壓:U2=U=9V,通過R2的電流:I2===0.6A,根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可知,干路的總電流:I=I1+I2=0.4A+0.6A=1A,即電流表A2的示數(shù)為1A;(2)1分鐘內(nèi),電阻R2上產(chǎn)生的熱量:Q2=R2t=(0.6A)2×15Ω×1×60s=324J。答:(1)電流表A2的示數(shù)為1A;(2)1分鐘內(nèi),電阻R2上產(chǎn)生的熱量為324J?!镜淅?】【解析】(1)由電路圖知,只閉合開關(guān)S1時,電路為R1的簡單電路,由I=可得,電熱絲R1的阻值:R1===440Ω;(2)只閉合開關(guān)S1時,電熱水壺的電功率:P=UI1=220V×0.5A=110W;(3)兩開關(guān)都閉合時,兩電阻并聯(lián),電路的總電阻最小,電源電壓一定,由P=知,此時電功率最大,為加熱擋,電路中電流:I=I1+I2=0.5A+=5.5A,加熱擋時電熱水壺在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量:Q=W=UIt=220V×××104J。答:(1)電熱絲R1的阻值為440Ω;(2)只閉合開關(guān)S1時,電熱水壺的電功率為110W;×104J?!緦n}變式題】3.【解析】(1)甲方案中,開關(guān)S、S1均閉合時,電路為R1的簡單電路,電路的總功率P甲1=;開關(guān)S閉合、S1斷開時,R1與R2串聯(lián),由串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和可知,電路的總功率P甲2=,因P甲1=>P甲2=,所以,開關(guān)S、S1均閉合時,電熱器處于高溫?fù)酰婚_關(guān)S閉合、S1斷開時,電熱器處于低溫?fù)酰唬?)R3的阻值應(yīng)為:R3==Ω;(3)暖風(fēng)機所消耗的電能:W=Pt=200W××105J。答:(1)串聯(lián);低溫;(2)R3Ω;×105J。4.【解析】(1)由圖可知,當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時,R1、R2并聯(lián),當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時,只有R1工作,根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特點可知,當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時,R1、R2并聯(lián),電路中的總電阻最小,由P=可知,電路中的總功率最大,電熱水壺處于加熱擋;當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時,只有R1工作,電路中的總電阻最大,總功率最小,電熱水壺處于保溫?fù)酰槐負(fù)醯念~定功率:P保溫===110W;(2)電阻R2的功率為:P2=P加熱﹣P保溫=1100W﹣110W=990W,由P=可知,電阻R2的阻值:;(3)加熱擋位正常工作7min消耗的電能:,水吸收的熱量:Q吸=c水mΔ×103J/(kg?℃)×1kg×77℃×105J,電熱水壺加熱水的效率:。答:(1)保溫?fù)醯念~定功率為110W;(2)電阻R2Ω;(3)電熱水壺的加熱效率為70%。專題3電功與熱量的綜合計算【典例5】【解析】(1)由密度公式可得水的質(zhì)量為:m水=ρ水×103kg/m3××10﹣3m3=0.3kg;水吸收的熱量:Q吸=cmΔ×103J/(kg?℃)××(55℃﹣25℃×104J;(2)所用時間t=2min20s=140s,電熱水杯消耗的電能W=Pt=300W××104J;(3)電熱水杯的熱效率η==×100%=90%。答:×104J;×104J;(3)電熱水杯的熱效率是90%?!緦n}變式題】5.【解析】(1)由P=可知,電熱水器正常工作時的電阻R==Ω;(2)由ρ=可知,水箱中水的質(zhì)量m=ρ水V=1×103kg/m3×50×10﹣3m3=50kg,水箱中的水吸收的熱量:Q吸=c水m(t﹣t0×103J/(kg?℃)×50kg×(60℃﹣20℃×106J;由η=可知,此次加熱消耗的電能W===1×107J;(3)由P=可知,電熱水器4min消耗的電能W1=P1t=2000W×4××105J;電飯鍋4min消耗的電能W2=P2t=700W×4××105J;消耗的總電能W=W1+W2×105×105×105?h;2000r/(kW?h)表示電路中用電器每消耗1kW?h電能,電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2000r,?h×2000r/(kW?h)=360r。答:Ω;(2)此次加熱消耗1×107J的電能;(3)一天,小明家只有該熱水器和額定功率為700W的電飯鍋接入電路,它們都正常工作,則標(biāo)有2000r/(kW?h)的電能表的鋁盤4min轉(zhuǎn)了360轉(zhuǎn)。三、課后作業(yè)1.【答案】C【解析】計算器工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為光能與聲能,不是利用電流熱效應(yīng)工作的,故A不合題意;電風(fēng)扇主要是把電能轉(zhuǎn)化為機械能,不是利用了電流的磁效應(yīng),故B不合題意;電暖氣將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,利用了電流的熱效應(yīng),故C符合題意;電視機工作時注意把電能轉(zhuǎn)化為光能與聲能,不是利用電流熱效應(yīng)工作的,故D不合題意。故選C。2.【答案】D【解析】電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),只與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積和溫度有關(guān),公式R=只是計算電阻的一種方法,但電阻與電壓、電流都無關(guān),故A錯誤;電阻絲中的電流是電子定向移動形成的,故B錯誤;換擋減小接入電路的電阻絲長度,電阻絲的電阻減小,由公式P=可知,電壓不變,而電阻變小,故功率變大,故C錯誤;電烘箱工作時,消耗電能,產(chǎn)生內(nèi)能,故是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程,故D正確。故選D。3.【答案】D【解析】由圖可知,右側(cè)兩電阻絲并聯(lián)后與左側(cè)電阻絲串聯(lián),并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,所以I1>I2;由Q=I2Rt可知,通電時間相同時,I1>I2,R1=R2=5Ω,所以左側(cè)電阻產(chǎn)生的熱量較多;密閉空氣吸收熱量后,體積不變,壓強變大,左側(cè)容器內(nèi)氣體的壓強與大氣壓的差值較大,A玻璃管液面較高。故選D。4.【答案】C【解析】閉合開關(guān),兩電阻串聯(lián)接入電路,串聯(lián)電路各處電流相等,該實驗中兩電阻絲電阻不同,通過它們的電流相同,根據(jù)公式U=IR可得兩電阻絲兩端電壓不同,故該實驗研究的是在電流和通電時間相同時,電熱與電阻的關(guān)系,故AB錯誤;閉合開關(guān)后,因為R1<R2,通過它們的電流相同,根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt得相同時間左側(cè)產(chǎn)生的熱量少,反映在U形管上是液面上升得慢,故C正確;合開關(guān)后,根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知要使液面上升快,即相同時間產(chǎn)生熱量多,應(yīng)該增大電流,減小電路總電阻,所以滑片應(yīng)該向右移動,故D錯誤。故選C。5.【答案】D【解析】在液體質(zhì)量相同、吸收熱量相同的情況下,比熱容小的物質(zhì)溫度要升高的多,所以用比熱容小的液體可以使實驗現(xiàn)象更明顯,故A正確;由圖可知,該電路為串聯(lián)電路,通過兩個電阻的電流和通電時間是相同的,電阻不同,所以該裝置可以探究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系,故B正確;通電后電流通過電阻絲做功,產(chǎn)生熱量使煤油的溫度升高,通過觀察溫度計的示數(shù)大小來判斷電流產(chǎn)生的熱量的多少,這個研究方法為轉(zhuǎn)換法,故C正確;比較水和煤油的比熱容大小時,需要用相同的加熱器加熱質(zhì)量相同的不同液體,使它們在相同的時間內(nèi)吸收相同的熱量,所以需要控制兩個電阻的阻值相同,故D錯誤。故選D。6.【答案】B【解析】設(shè)兩根電阻絲的電阻分別為R1和R2,由Q=W=UIt,I=得,Q=W=,由題意可知,W1=W2,即=,即=,=;設(shè)R2為R,R1為2R,把兩根電熱絲并聯(lián)起來接入原電路,則有:=()t并=×15min,解得t并=10min。故選B。7.【答案】B【解析】丙容器中兩電阻并聯(lián)后再與甲、乙兩容器中的電阻串聯(lián)接入電路,根據(jù)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路電流的規(guī)律可知通過甲、乙兩容器中的電阻的電流相同,都大于通過丙容器中的電阻的電流,故A錯誤;甲、乙裝置中,將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端,通過他們的電流I與通電時間t相同,左邊甲容器中的電阻小于右邊乙容器中的電阻,由Q=I2Rt可知,右邊乙容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多,溫度升得較快;甲、丙裝置中,丙裝置并聯(lián)一個相同阻值的電阻,再將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端,通過他們的電阻與通電時間t相同,左邊甲容器中的電阻流大于右邊丙容器中的電流,由Q=I2Rt可知,甲容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多,溫度升得較快;所以通電一段時間后,U形管中液面升高的高度最高的是乙,故B正確;通過甲容器中電阻的電流與通過乙容器中電阻的電流相同,兩容器中的電阻不同,要探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系,需觀察甲、乙兩個U形管中液面高度的變化,故C錯誤;甲容器中的電阻與丙容器中的電阻相同,由選項B分析可知,通過它們的電流不同,要探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系,需觀察甲、丙兩個U形管中液面高度的變化,故D錯誤。故選B。8.【答案】電阻;相同【解析】(1)因為兩電阻串聯(lián),所以通過它們的電流相等;由焦耳定律Q=I2Rt得,電阻大的在相同時間產(chǎn)生的熱量多,升高的溫度快,故可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的有關(guān)。(2)利用此電路還可探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系,即移動滑動變阻器滑片,比較通電時間相同時,甲(或乙)燒瓶中溫度計的示數(shù)變化快慢。9.【答案】大;50;電流大小【解析】(1)由實驗裝置圖知,三個電阻的阻值相等,都為10Ω,通電時間相等,R2與R3并聯(lián)后與R1串聯(lián),所以通過R1的電流大于通過R2的電流,所左邊電熱絲產(chǎn)生的熱量大于右邊電熱絲產(chǎn)生的熱量,即左邊U形管液面高度差比右邊U形管液面高度差大;(2)R2與R3并聯(lián),且R2=R3,根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律知,I2=I3,根據(jù)串聯(lián)和并聯(lián)電路的電流特點知:I1=I2+I3=2I2,所以:I2=I1=×1A=0.5A,電阻R2產(chǎn)生的熱量:Q2=I22R2t=(0.5A)2×10Ω×20s=50J;(3)該裝置中,R1和R2的電阻相同,通過R1和R2的電流不同,通電時間相同,探究的是電阻產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系。10.【答案】242;364【解析】由乙圖可知,只閉合開關(guān)S1,電路為R1的簡單電路,

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