苏科版物理九年级下册课课练：15.3 电热器　电流的热效应　第2课时　焦耳定律的应用（含答案）

[第十五章　三、电热器　电流的热效应　第2课时　焦耳定律的应用]
一、选择题
1.科学家发现,有些导体在一定的条件下,电阻可以变为零,这种导体叫超导体.假如图图超导体成功应用在生活中,下列假想不合理的是 (　　)
A.家庭电路中的导线不会因为电流过大而发生火灾
B.用超导体制作电子元件,不必考虑散热问题,尺寸可以大大缩小
C.用超导体制成电炉丝,电炉子的加热性能将加强
D.高压输电线不会因为发热而损耗电能,节约输电成本
2.小华家购买了一只电热水器,使用时发现,当通电时间较长时,会闻到一股较浓的橡胶焦味,且电源线很热,于是小华的父亲决定向消费者协会投诉,他可从下述中的哪个环节进行投诉(　　)
A.导线的橡胶皮隔热性能不好,容易烫伤家人
B.导线中的铜芯太粗,导致橡胶皮太薄
C.导线中的铜芯太细,导致发热过多
D.电热水器的额定电压太高,导致电流过大
3.两个定值电阻R1、R2并联在电路中,如图图甲所示,通过它们的电流与其两端电压的关系如图图图乙所示,闭合开关S,则相同时间内R1、R2产生的热量之比为 (　　)
A.2∶1 B.1∶2 C.4∶1 D.1∶4
4.一个电阻的阻值为R,将它接在电路中通电一段时间,产生的热量为Q.如图图果要使它产生的热量为2Q,下列办法中可行的是 (　　)
A.将电压变为原来的2倍,通电时间变为原来的
B.将电阻变为原来的2倍,通电时间变为原来的
C.将电阻变为原来的,通电时间变为原来的2倍
D.将电压变为原来的,电阻变为原来的2倍
5.如图图所示,电阻R1>R2,电源电压均为U,在相同时间内,图甲电路中电阻产生的总热量为Q甲,图乙电路中电阻产生的总热量为Q乙,图丙电路中电阻产生的总热量为Q丙,图丁电路中电阻产生的总热量为Q丁,则 (　　)
A.Q甲>Q乙>Q丙>Q丁 　 B.Q丁>Q丙>Q乙>Q甲
C.Q丁>Q乙>Q甲>Q丙 　 D.Q甲>Q丙>Q乙>Q丁
6.饮水机、电饭煲等家用电器都具有保温和加热功能.同学们设计了模拟电路,如图图所示.当S1闭合、S2断开时,为保温状态;当S1、S2都闭合时,为加热状态.图中不符合上述要求的是 (　　)
7.如图图所示是加热器的电路图,设电源电压保持不变,R1、R2均为发热电阻丝,通过开关S1和S2的通断组合,可得到不同加热挡位.该加热器的最大电功率为12 W,只闭合开关S1时,加热器的电功率是8 W.则下列判断正确的是 (　　)
A.该加热器只有两个加热挡位
B.加热器两个发热电阻丝的阻值之比R1∶R2=1∶3
C.加热器功率最大时,R1与R2中的电流之比为2∶1
D.该加热器的最小电功率是8 W
二、填空题
8.某型号的电热水壶,额定电压为220 V,额定功率为1000 W,该电热水壶的发热电阻为　　　　
Ω.用该电热水壶加热1 kg水,温度由20 ℃升高到100 ℃,不考虑热量损失,则它正常加热的时间为　　　　min.[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
9.如图图所示是用直流电动机提升重物的示意图,电源电压为110 V且保持不变,电路中的电流是5 A,质量为50 kg的重物在电动机带动下以0.9 m/s的速度匀速上升,不计各处摩擦,则电动机消耗电功率　　　　W,电动机的效率是　　　　.电动机线圈的电阻是　　　　
Ω.(g取10 N/kg)
10.小明观察家里的电饭锅铭牌:额定电压为220 V,保温功率为20 W,但加热功率已经磨损.电饭锅的工作原理如图图所示,通过单刀双掷开关S调节加热和保温两种状态,R0为电热丝.他想利用家里的电能表测出它的加热功率,于是他关闭了家里其他用电器,只让电饭锅工作,观察电能表,发现上面标有“3000 r/(kW·h)”.请你帮助小明解决下列问题.
(1)电饭锅在加热状态时,开关S应与触点　　　　连接.
(2)他发现正常加热了6 min,电饭锅就转为保温状态,在这6 min内,电能表转盘刚好转了300圈,则该电饭锅的加热功率是　　　　W.
(3)保温10 min,电热丝R0产生的热量为　　　　J.
11.小红家买了一台电烤箱,有高、中、低三个挡位.如图图所示是其内部简化电路图,开关S1可分别与触点a、b接触.已知:R1=48.4 Ω,R2=96.8 Ω,电源电压保持不变.当开关S1与触点b接触,S2断开时,电烤箱处于　　　　　挡位;当开关S1与触点b接触,S2闭合时,电烤箱处于　　　　　挡位;电烤箱在高挡位工作时,对食物加热5 min,消耗的电能是　　　　J.
三、解答题
12.[2020-2021学年·泰州姜堰区期末]如图图所示是某电饭锅的原理图,它有加热和保温两挡,通过S的通断进行调节,R0、R都是电阻,当处于加热挡时电路的总功率为1000 W,当处于保温挡时电路的总功率为22 W.
(1)要使电饭锅处于低温挡,开关S应处于　　　　(选填“闭合”或“断开”)状态.
(2)电阻丝R0的阻值是多大
(3)当电饭煲处于保温挡时,电路中的电流多大 保温5 min电阻丝R0产生的热量是多少
13.[2020·盐城]如图图甲所示为某电烤箱的内部简化电路,S1为自动控制开关,R1和R2均为电热丝,图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像.求:
(1)低温挡工作时的电功率.
(2)电热丝R2的阻值.
(3)15 min内R1消耗的电能.
答案
1.C　 把超导体制成导线,则导线无电阻,导线不会产生热量,不会因为电流过大而发生火灾,故A合理;用超导体制作电子元件,由于不会产生热量,所以不必考虑散热问题,尺寸可以大大缩小,故B合理;用超导体制成电炉丝,则电炉丝不会产生热量,故C不合理;用超导体制成输电线,则输电线不会因为发热而损耗电能,故D合理.
2.C
3.A　 由图甲可知,该电路为并联电路,由图乙可知,电压相同时通过R1、R2的电流之比为2∶1;根据I=可知,R1、R2的电阻之比为1∶2;通电时间相同,电压相同,则根据焦耳定律公式Q=W=t可知,产生的热量与电阻成反比,故热量之比为2∶1.
4.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,所以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,热量变为原来的,所以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,热量变为原来的4倍,所以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,热量变为原来的,所以D错误.
5.C
6.D
7.C　 (1)由电路图可知,R1与R2并联连接,且均由一个开关单独控制,则该加热器有R1单独工作、R2单独工作、R1和R2同时工作三个加热挡位,故A错误;
(2)开关S1、S2均闭合时,R1与R2并联,R2的发热功率:P2=P-P1=12 W-8 W=4 W,
两个发热电阻的阻值之比:
====,故B错误;
(3)加热器功率最大时,R1与R2中的电流之比:====,故C正确;
(4)由于P1=8 W,P2=4 W,所以,该加热器的最小电功率是4 W,故D错误.
8.48.4　5.6　 本题考查电功率和热量的计算.电热水壶的发热电阻:R===48.4 Ω;水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J;不考虑热量损失,电热水壶正常加热时间为t====336 s=5.6 min.
9.550　81.8%　4　 电动机消耗电功率:P=UI=110 V×5 A=550 W;1 s内电动机做的总功:W总=Pt=550 W×1 s=550 J,1 s内电动机克服物体重力做的有用功:W有用=Gh=mgvt=50 kg×10 N/kg×0.9 m/s×1 s=450 J.电动机的效率为:η=×100%=×100%=81.8%;1 s内电动机线圈消耗的能量:Q=W=W总-W有用=550 J-450 J=100 J,电动机的线圈的电阻:R===4 Ω.
10.(1)2　(2)1000　(3)240
11.低　中　4.5×105　 (1)当开关S1与触点b接触、S2断开时,两电阻串联,电路中的总电阻最大,电功率最小,电烤箱处于低挡位;当开关S1与触点b接触、S2闭合时,电路为R1的简单电路,此时电烤箱处于中挡位;
(2)当开关S1与触点a接触、S2闭合时,两电阻并联,电路中的总电阻最小,由P=可知,此时电功率最大,电烤箱处于高挡位;因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,两电阻消耗的电功率分别为P1===1000 W,P2===500 W,则电烤箱处于高温挡时,电烤箱消耗的电功率:P高=P1+P2=1000 W+500 W=1500 W;
由P=可得,对食物加热5 min,消耗的电能W=P高t=1500 W×5×60 s=4.5×105 J.
12.(1)断开
(2)由题知,加热挡时电路的电功率为1000 W,此时只有R0接入电路中,
由P=可得:
R0===48.4 Ω.
(3)由题知,保温挡时电路总功率为22 W,
由P=UI可得,此时电路中的电流:
I===0.1 A;
此时两电阻串联,所以I0=I=0.1 A,所以保温5 min电阻丝R0产生的热量:
Q0=R0t=(0.1 A)2×48.4 Ω×5×60 s=145.2 J.
13.(1)由图甲可知,闭合开关S,只有R1接入电路,电路中的电阻较大;由P=可知,电功率较小,处于低温挡;由P=UI可知,通过电路的电流较小,由图乙可知,处于低温挡时的电流是6 A,低温挡工作时的电功率:
P低=UI低=220 V×6 A=1320 W.
(2)由图乙可知,低温挡时通过R1的电流是6 A,高温挡时的总电流是10 A,高温挡两个电阻并联,由并联电路电流的规律可知,通过R2的电流:
I2=I-I1=10 A-6 A=4 A,
电热丝R2的阻值:
R2===55 Ω.
(3)15 min内R1消耗的电能:
W1=P低t=1320 W×15×60 s=1.188×106 J=0.33 kW·h.