6.3 焦耳定律(巩固训练) （含答案） 2023-2024学年教科版物理九年级上册

6.3 焦耳定律(巩固训练)
【课时衔接】
1.(有关焦耳定律的计算)如图,灯L标有“4 V　2 W”,R=20 Ω,闭合开关S时,灯L正常发光(灯丝的电阻不受温度影响),电流表示数为　 A,通电1 min电路中产生的热量为　 J。
2.(探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验)在探究电流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:当电流和通电时间相同时,电流产生的热量与　 有关。
(3)在研究电流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形管中液面高度变化　 (选填“大”或“小”)。
【基础通关】
3.如图所示,将R1和R2串联后接在6 V的电源上,R1的阻值为10 Ω,R2的阻值为20 Ω,闭合开关,R1和R2两端电压之比为　 ,通电1 min,电阻R1产生的热量为　 J。
4.通过一根电阻丝的电流为2 A,通电1 min产生了2.64×104 J的热量,它的电阻是 ( )
A.66 Ω B.6600 Ω
C.110 Ω D.220 Ω
5.某同学用同种材料制成a、b两种电热丝,a的横截面积是b的两倍,b的长度是a的2倍,把两个电热丝分别接在同一电路中,产生相同的热量,两次所用的时间 ( )
A.ta=tb
B.ta=2tb
C.ta=tb
D.ta=tb
【素养提升】
6.（素养拓展练）某型号的电饭锅有两挡,分别是高温烧煮挡和保温焖饭挡,其原理如图所示(虚线框内为电饭锅的发热部位)。已知R1=44 Ω, R2=2156 Ω。
(1)开关S置于　 (选填“1”或“2”)挡时是高温烧煮挡,它的功率是多大
(2)保温焖饭时电路中的电流是多大 10 min产生的热量是多少
(3)若只要求将保温焖饭挡的功率提升10%,请通过计算具体说明改进措施。
7.如图所示的电路中,电源电压恒定为4.5 V,灯泡L上标有“2.5 V　1.25 W”字样(灯丝电阻不变),定值电阻R1阻值为15 Ω,滑动变阻器R2的规格为“20 Ω　1 A”,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,求:
(1)小灯泡L的电阻;
(2)闭合开关S、断开开关S1、S2,电流表示数为0.3 A,此时滑动变阻器R2连入电路的阻值;
(3)闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器的滑片滑至最右端,通电1 min定值电阻R1产生的热量;
(4)闭合开关S、S1、S2,在确保电路各元件安全的情况下,滑动变阻器R2的最大功率。
【参考答案】
课时衔接
1.0.7　168
2.(1)电流　电阻丝产生热量的多少
(2)电阻
(3)大
基础通关
3.1∶2　24
4.C　5.A
素养提升
6.(1)2
解:(1)开关S置于2挡,电阻R2短路,电路中电阻最小,功率最大,为高温烧煮挡;
此时的功率:
P高===1100 W
(2)开关置于1挡时,两电阻串联,为保温焖饭,电路中电流:
I===0.1 A
10 min产生的热量:
Q=W=UIt=220 V×0.1 A×10×60 s=1.32×104 J
(3)保温功率:
P保=UI=220 V×0.1 A=22 W
保温焖饭挡的功率提升10%后的功率:
P保'=P保(1+10%)=22 W×110%=24.2 W
由P=得此时电路的电阻:
R'===2000 Ω
为了保证高温挡功率不变,所以应该改变R2的阻值:
R2'=R-R1=2000 Ω-44 Ω=1956 Ω
即把R2换成阻值为1956 Ω的电阻。
7.解:(1)由题意可得,小灯泡的电阻:
RL= ==5 Ω
(2)闭合开关S,断开S1、S2时,灯泡L与滑动变阻器R2串联,电压表测灯L两端电压,电流表测电路中的电流,所以电路总电阻为
R总===15 Ω
所以滑动变阻器此时接入电路的电阻:
R2=R总-RL=15 Ω-5 Ω=10 Ω
(3)闭合开关S、S1、S2时,R1与R2并联,灯泡L和电压表被短接,所以此时R1两端的电压:U1=U=4.5 V
根据欧姆定律可得,R1所在支路的电流:
IL===0.3 A
所以通电1 min定值电阻R1产生的热量:
Q1=R1t=(0.3 A)2×15 Ω×60 s=81 J
(4)因为电流表量程为0~0.6 A,所以干路中的电流最大为0.6 A,又因为R1所在支路的电流为0.3 A,所以R2所在支路允许通过的最大电流:
I2max=Imax-I1=0.6 A-0.3 A=0.3 A<1 A
因为R2两端的电压:U2=U=4.5 V
所以R2的最大功率:
P2max=U2I2max=4.5 V×0.3 A=1.35 W
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