粤沪版物理九年级上册课课练：15.4　探究焦耳定律（含答案）

[15.4　探究焦耳定律]
一、选择题
1.[2020·北海] 下列家用电器主要利用电流的热效应工作的是 (　　)
A.电饭锅　 B.电冰箱　 C.电视机　 D.电风扇
2.电烙铁通电一段时间后变得很烫,而连接电烙铁的导线却没有明显发热,这主要是因为 (　　)
A.导线的绝缘皮隔热
B.导线散热比电烙铁快
C.通过导线的电流小于通过电烙铁的电流
D.导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻
3.将规格都是“220 V　180 W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯,分别接入同一家庭电路中,若通电相同时间,则下列说法中正确的是 (　　)
A.电冰箱产生的热量最多
B.电脑产生的热量最多
C.电热毯产生的热量最多
D.三者产生的热量一样多
4.某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系,设计了如图所示电路,其中正确的是 (　　)
5.如图所示为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油,通电一段时间后,右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法中正确的是 (　　)
　
A.通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少,这种方法是控制变量法
B.右侧电阻丝的阻值比左侧小
C.通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D.该装置用于探究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系
6.把一台电动机接入电压为220 V的电路中,通过电动机的电流为5 A,电动机线圈的电阻为2 Ω,1 min 内通过线圈的电流产生的热量为(　　)
A.1452000 J B.3000 J C.66000 J D.50 J
二、填空题
7.[2020·西藏] 中国24岁的青年科学家曹原研究发现,石墨烯在特定的条件下电阻突然变为0,这种现象叫做超导现象。根据　　　　定律可知,如图果用超导材料输送电能,就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。
8.小芳家夏天常用的“电热驱蚊器”是利用电流的　　　　效应工作的,发热元件是一个阻值为1000 Ω的电阻,接在家庭电路中正常工作10 s产生的热量为　　　　J。
9.一根电阻丝的电阻是10 Ω,通过2 A的电流时,1 min内产生的热量是　　　　　J。
10.一只电烙铁标有“220 V　40 W”字样,在额定电压下通电10 min,产生的热量是　　　　J。
11.据报道,某乡村进行电网改造,经测算,有一条线路应采用横截面积为2.5 mm2的铝芯线,电工在实际操作中却采用了1.5 mm2的铝芯线,结果酿成一场火灾。分析火灾的原因,其实很简单:电工安装的导线与测算应采用的导线相比,电阻较　　　　,根据公式　　　　　　可知,导线上产生的热量较多,导致导线的绝缘皮烧坏,最终引发了火灾。
12.[2020·朝阳] 将电阻R1和R2串联后接在6 V的电源上,R1=40 Ω,R2=20 Ω,则通过R1的电流为　　　　A,通电1 min后,R2所产生的热量为　　　　J。
13.[2020·十堰] 如图所示,甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。现用该装置探究电热与电流的关系,则乙容器中的电阻丝R2=　　　　 Ω,通电一定时间,观察到　　　　(选填“甲”或“乙”)容器U形管的液面高度差较大,R1与R2产生的热量之比为　　　　。
14.[2020·宜昌] 两只定值电阻R1和R2的I-U图像如图所示。当把这两只电阻并联接在3 V电源上时,通过干路的电流是　　　A,在相同时间内,产生的热量更多的是　　　(选填“R1”或“R2”)。
15.[2019·成都] 如图甲所示是一台电暖器,图乙是其简化的电路图,已知R1额定电压 220 V
功率选择 一挡950 W 二挡1150 W 三挡2100 W
三、实验探究题
16.[2019·长春] 在研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验中:
(1)如图所示,两个密闭的透明容器中装有相等质量的空气,两个容器中的电阻丝R1、R2(R1(2)通电10 s,观察到图中两侧U形管中液面高度的变化不同,这说明:电流通过导体产生的热量与　　　　有关。
(3)在研究电流通过导体产生的热量与电流的关系时,将一个电阻与电阻丝R2并联,通电10 s,左侧U形管中液面高度的变化比(2)中左侧U形管中液面高度的变化　　(选填“大”或“小”)。
四、计算题
17.[2019·阜新] 小亮家里的一款迷你电饭锅电路图如图所示,额定电压为220 V,电饭锅有加热和保温两挡,“加热”时额定功率为550 W,发热电阻R1和R2的阻值不随温度变化,电阻R1在“保温”状态和“加热”状态时功率之比为1∶400。求:
(1)正常“加热”状态,通过电饭锅的电流。
(2)正常“加热”状态,通电10 min产生的热量。
(3)R2的阻值。
　
18.如图所示是某电器内部的电路结构图,R1、R2为阻值相同的电热丝,是不同的连接方式,其发热功率不同。下列说法中不正确的是 (　　)
A.甲的发热功率与丙的发热功率相等
B.丁的发热功率是丙的发热功率的2倍
C.丙的发热功率是乙的发热功率的2倍
D.丁的发热功率是乙的发热功率的4倍
答案
1.A　 电冰箱、电风扇主要是把电能转化为机械能,电视机在工作时主要将电能转化为光能和声能,故B、C、D不合题意;电饭锅是把电能转化为内能,利用了电流的热效应,A符合题意。
2.D
3.C　 因为接在家庭电路中,U=220 V,所以三种用电器的实际功率:P实=P额=180 W;又因为W=Pt,用电器工作时间t相等,所以三种用电器消耗的电能相同。电冰箱工作时,主要把电能转化为机械能,产生的热量很少;电脑工作时,主要将电能转化为光能和声能;电热毯工作时电热丝产生热量,主要把电能转化为内能。所以产生热量最多的是电热毯,故C正确。
4.B
5.D　 通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少,属于转换法,故A错误;由图知,两电阻丝串联,根据串联电路的电流特点可知,各处的电流是相等的,故C错误;两个相同的烧瓶中密封初温和质量相等的煤油,通电一段时间后,右侧玻璃管中液面比左侧高,说明电流通过右侧电阻丝产生的热量多,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,右侧电阻丝的阻值大,故B错误;由上述分析可知,通过电阻丝的电流和通电时间均相同,由于左右两侧电阻丝的阻值不同,所以探究的是电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系,故D正确。
6.B　 本题中电动机工作时把电能转化为机械能和内能,电功不等于电热。电动机消耗的电能应该利用W=UIt进行计算,电流产生的热量应该利用焦耳定律Q=I2Rt进行计算。电流产生的热量为Q=I2Rt=(5 A)2×2 Ω×60 s=3000 J。
7.焦耳　 超导材料的电阻为零,根据焦耳定律可知,用超导材料输送电能时,在输电线路上产生的电热为0,这样可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。
8.热　484　9.2.4×103　10.2.4×104
11.大　Q=I2Rt
12.0.1　12　 由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可得,电路中的总电阻:
R=R1+R2=40 Ω+20 Ω=60 Ω,
由欧姆定律可得,电路中的电流:
I===0.1 A,
因为串联电路电流处处相等,所以通过R1和R2的电流都为0.1 A。
通电1 min后,R2所产生的热量:
Q=I2R2t=(0.1 A)2×20×60 s=12 J。
13.5　甲　4∶1　 由图可知,右侧的两个电阻并联后再与左侧的电阻串联,用该装置探究电热与电流的关系,需要控制电阻相同,所以乙容器中的电阻丝R2=5 Ω;通电一定时间,在电阻相同时,通过甲的电流大,所以甲中电阻产生的热量多,观察到甲容器U形管的液面高度差较大;R1与R2的电阻和通电时间相同,通过R1的电流为通过R2的电流的2倍,则根据Q=I2Rt可知,R1与R2产生的热量之比为4∶1。
14.0.45　R1　 (1)由图像可知,当R1、R2两端的电压均为3 V时,通过R1的电流为I1=0.3 A,通过R2的电流为I2=0.15 A,因为R1、R2并联接在3 V电源上,所以通过干路的电流:I=I1+I2=0.3 A+0.15 A=0.45 A,
因为U1=U2=3 V,I1>I2,通电时间t相同,由Q=W=UIt可知产生的热量:Q1>Q2,即在相同时间内,产生的热量更多的是R1。
15.S1　6.9×105　 由题可知,R116.(1)电流　电阻丝产生的热量的多少
(2)电阻
(3)大
(1)如图图所示,两个密闭的透明容器中装有相等质量的空气,两个容器中的电阻丝R1、R2(R117.(1)正常“加热”状态,通过电饭锅的电流:
I加热===2.5 A。
(2)正常“加热”状态,通电10 min产生的热量是W=Pt=550 W×600 s=3.3×105 J。
(3)R1的电阻:R1===88 Ω。当开关S接“1”时,电路为“加热”状态;
当开关S接“2”时,电路中电阻R1和R2串联,电路中的总电阻最大,根据P=可知,此时为“保温”状态。“保温”状态与“加热”状态时,R1的功率之比为1∶400,即=,得I保温∶I加热=1∶20,即∶=1∶20,解得R2=1672 Ω。
18.A