教科版物理九年级上册同步练习：6.3 焦耳定律（Word有答案）

3.焦耳定律
知识点 1　电流的热效应及其影响因素
1.下列各组电器不全是利用电流热效应工作的是 (　　)
A.电饭锅、电烙铁、电热毯
B.电熨斗、电风扇、电冰箱
C.电炉、电热水器、恒温箱
D.电焊机、电暖器、电热孵化器
2.如图示是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气。
图(1)实验中通过观察　　　　　　　　　　　　　来比较电流通过导体产生热量的多少,这种方法叫　　　　(选填“转换法”或“等效替代法”)。
(2)容器内封闭一定质量的空气,其优点是 　。
(3)采用图甲实验装置,通电一段时间后,　　　　(选填“左”或“右”)侧U形管中液面高度变化大,此实验现象表明,在电流和通电时间相同的情况下,　　　　越大,电流通过导体产生的热量越多。
(4)采用图乙实验装置,通电一段时间后,　　(选填“左”或“右”)侧U形管中液面高度变化大,此实验现象表明,在电阻和通电时间相同时,　　越大,电流通过导体产生的热量越多。
知识点 2　焦耳定律
3.关于电流通过导体时产生的热量,以下说法正确的是 (　　)
A.根据Q=I2Rt可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越多
B.根据Q=t可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越少
C.根据Q=UIt可知,相同时间内,电流通过导体产生的热量与电阻无关
D.根据Q=I2Rt可知,在电流一定时,电阻越大,相同时间内产生的热量越多
4.某电热器的电阻是10 Ω,通过2 A的电流,1 min内产生的热量是　　　　J,若电流变为原来的2倍,则相同时间内产生的热量变为原来的　　　　倍。
知识点 3　电流热效应的利用与危害
5.下列例子中,能防止电热危害的是 (　　)
A.供取暖用的电褥子
B.高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置
C.收音机、电视机的机壳上有许多小孔
D.孵化家禽的电热孵卵机
6.将规格都是“220 V　100 W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入同一家庭电路中,通电时间相同,下列说法正确的是 (　　)
A.三个用电器产生的热量相同
B.电风扇产生的热量最多
C.电烙铁产生的热量最多
D.电视机产生的热量最多
7.将电热丝R1和R2串联接在电路中,如图示。若R1图A.两根火柴同时被点燃
B.电热丝R1上的火柴
C.电热丝R2上的火柴
D.无法确定
8.当一个电阻的阻值为R时,将它接在电路中通电一段时间,产生的热量为Q。如果要使它产生的热量为2Q,下列办法中可行的是 (　　)
A.电压变为原来的2倍,通电时间变为原来的
B.电阻变为原来的2倍,通电时间变为原来的
C.电阻变为原来的,通电时间变为原来的2倍
D.电压变为原来的,电阻变为原来的2倍
9.严寒冬季,我国北方哨兵脚上穿有电热靴,靴内加热电路如图示,电源电压恒定,S2为三挡旋钮开关(金属片M可分别拨至a、b、c处),电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变,b为电阻丝R1的中点。电热靴的低温挡为6 W,则其中温挡和高温挡分别为 (　　)
图A.8 W,12 W B.8 W,24 W C.12 W,18 W D.12 W,24 W
10.[2020·安徽] 如图示的电路中,电源电压U=9 V,电阻R1=200 Ω,R2=100 Ω,则通电1 min该电路产生的热量为　　　　J。
图11.如图示是探究“电流通过导体产生热量的多少跟哪些因素有关”的实验电路(烧瓶、煤油的质量和初温、玻璃管均相同)。瓶中的电阻采用金属丝。
图(1)用笔画线代替导线将电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表的示数变小。
(2)实验中,通过观察　　　　　　　　　　　　来判断电流通过导体产生热量的多少。
(3)在电流与通电时间相同的情况下,选用长度和横截面积都相同的两种材料制成的金属丝进行实验,为了使实验现象最明显,可以选用铜丝与　　　　　　　(从表中选择)进行对比。
　长1 m、横截面积为1 mm2的几种材料的电阻(20 ℃时)
材料 铜 铝 钨 镍铬合金
电阻/Ω 0.0175 0.029 0.053 1.0
(4)要进一步探究电流通过导体产生热量的多少与电流是否有关,可以采取的方法是
　(写一种即可)。
12.[2020·齐齐哈尔] 初春时节,新冠疫情来袭,小征的爸爸是一名志愿者,他每天结束忙碌的工作后,为了小区群众的安全,义务到小区门卫岗亭值夜班。岗亭里没有暖气,为了给爸爸取暖,小征把家里的电取暖器(图送到岗亭使用。接通电源工作一段时间后,小征发现电阻丝热得发红,而连接电阻丝的导线却不怎么热。请你根据学过的物理知识,帮助小征解释产生此现象的原因。
图13.某电热水器的正常工作电压为220 V,有高温和低温两个挡位,低温挡的电功率为550 W。其内部电路由发热电阻R1和R2组成,R1=2R2,简化电路如图示。
(1)R1的阻值是多大
(2)高温挡的电功率是多大
(3)高温挡正常工作时将40 kg、初温为20 ℃的水加热至60 ℃需要多长时间 [不计热量损失,水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
图考|题|展|示
14.[2020·新疆] 如图示的电路中,电源电压为6 V,闭合开关S后,通过电阻R1的电流为1 A,通过电阻R2的电流为2 A,求:
(1)通过电流表的电流。
(2)电路的总电阻。
(3)整个电路在10 s内产生的热量。
图
答案
3.焦耳定律
1.B
2.(1)U形管中液面高度的变化　转换法
(2)空气受热容易膨胀,实验现象明显
(3)右　电阻　(4)左　电流
3.D 4.2400　4 5.C 6.C
7.C　 因两电热丝串联,则通过两电热丝的电流相等,由焦耳定律Q=I2Rt可知,相同时间内R2产生的热量较多,则R2局部升温较快,故R2上的火柴最先达到燃点。
8.A　 将电压变为原来的2倍,通电时间变为原来的,由Q=t可知,产生的热量变为2Q,故A正确;将电阻变为原来的2倍,通电时间变为原来的,由Q=t可知,产生的热量变为原来的,故B错误;将电阻变为原来的,通电时间变为原来的2倍,由Q=t可知,产生的热量变为原来的4倍,故C错误;将电压变为原来的,电阻变为原来的2倍,由Q=t可知,产生的热量变为原来的,故D错误。
9.A　 因为电源电压不变,当电路中的总电阻最大时,总功率最小,即S2接a,R1与R2串联时,电阻最大,总功率最小,处于低温挡,此时电路中的功率为P低==6 W;当S2接c时,电路中的总电阻最小,总功率最大,处于高温挡,此时电路中的功率为P高==2P低=12 W;当S2接b时,处于中温挡,此时电路中的功率为P中==8 W。
10.16.2
11.(1)如图所示
(2)玻璃管内液面上升的高度
(3)镍铬合金丝
(4)其他条件不变,改变滑动变阻器接入电路的阻值(或更换不同电压的电源),再次实验,比较同一烧瓶中玻璃管内液面上升的高度变化
12.因为电阻丝和导线是串联的,通过的电流相等,但电阻丝的电阻比导线的电阻大得多,根据Q=I2Rt,在电流和通电时间相同时,电阻越大,产生的热量越多,所以工作一段时间后,电阻丝热得发红,而连接电阻丝的导线却不怎么热。
13.(1)由电路图可知,只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,此时电路中的总电阻较大(比R1、R2并联的总电阻大),电热水器的总功率较小,处于低温挡,由P=UI=可得,R1的阻值:R1===88 Ω。
(2)由电路图可知,闭合开关S1、S2时,R1与R2并联,电热水器处于高温挡,由R1=2R2可得,R2的阻值:R2=R1=×88 Ω=44 Ω,
因并联电路中各支路两端的电压相等且等于电源电压,所以,R2的电功率:P2===1100 W,
则高温挡的电功率:P高=P低+P2=550 W+1100 W=1650 W。
(3)将40 kg、初温为20 ℃的水加热至60 ℃时水吸收的热量:Q吸=c水mΔt温=4.2×103 J/(kg·℃)×40 kg×(60 ℃-20 ℃)=6.72×106 J,
不计热量损失,则电热水器消耗的电能:W=Q吸=6.72×106 J,
由P=可得,需要的加热时间:t时==≈4073 s。
14.由电路图可知,R1与R2并联,电流表测干路电流。
(1)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过电流表的电流:
I=I1+I2=1 A+2 A=3 A。
(2)由I=可得,电路的总电阻:R===2 Ω。
(3)整个电路在10 s内产生的热量:Q=I2Rt=(3 A)2×2 Ω×10 s=180 J。