第3课时 焦耳定律及相关应用
A层·基础练
一、选择题
1.(2024·菏泽中考)下列家用电器,利用电流的热效应工作的是(D)
A.电冰箱 B.洗衣机
C.电脑 D.电饭煲
2.小明观察家中的电风扇、白炽灯和电烙铁几种用电器,发现它们上面都标有“220 V 40 W”的字样,若它们都在额定电压下工作相同时间,产生热量最多的是(C)
A.电风扇 B.白炽灯
C.电烙铁 D.一样多
3.甲、乙两段导体通电时间相同,甲的电阻是乙的3倍,甲、乙产生的热量之比是4∶3,则通过甲、乙两导体的电流之比是(A)
A.2∶3 B.2∶1 C.4∶9 D.3∶2
4.(2024·上海中考)如图所示是电烙铁工作的原理图。它正常工作时,两端的电压为220伏。在预热状态时,通过它的电流较小;在加热状态时,通过它的电流较大,则下列选项中正确的是(D)
A.闭合开关S,此时小灯熄灭,处于预热状态
B.断开开关S,此时小灯发光,处于加热状态
C.闭合开关S,此时小灯发光,处于预热状态
D.闭合开关S,此时小灯熄灭,处于加热状态
5.(多项选择)如图是一个电加热器的工作原理图,其中R1和R2是阻值不变的发热电阻;如表是它的部分参数。当电加热器正常工作时,下列说法正确的是( A、B、C )
额定电压 220 V
额定加热功率 990 W
额定保温功率 110 W
A.只闭合开关S,加热器处于保温状态
B.开关S闭合,S1由断开到闭合,电路中电流变大,R2的功率变大
C.加热器在保温状态下工作5 min,产生3.3×104 J的热量
D.电阻R1与R2的阻值之比为1∶8
二、填空题
6.在一次探险活动中,探险队需要生火,在没有打火机等取火工具的情况下,探险队长将口香糖的锡箔纸剪成了类似如图所示的形状,然后将M、N分别接在从手电筒中取出的干电池正负两极上。根据你的判断,温度最高最适合点火的位置是 c ,理由是 c处导体的横截面积最小,电阻最大,电流产生的热量最多 。
7.(2024·牡丹江中考)两个电阻串联在电路中,R1=10 Ω,R2=20 Ω。R1两端的电压为1 V,通过R1的电流为 0.1 A,R2两端的电压为 2 V,通电5 min,R1上产生的热量为 30 J。
三、简答题
8.(2024·吉林中考)电炉丝通过导线接到电路中,通电一段时间后,电炉丝热得发红,而与它串联的导线却几乎不发热。请用所学的物理知识解释这种现象。
答:电炉丝通过导线接到电路里,电炉丝和导线通电的时间相同。而导线的电阻很小,电炉丝的电阻很大;由Q=I2Rt可知,相同时间电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量,所以电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热。
四、实验与科学探究题
9.(2023·黔东南一模)为了探究电流产生的热量跟什么因素有关,王军设计了如图所示的甲、乙两种装置,他将两根阻值不同的电阻丝(R1(1)实验中通过 气球膨胀程度的大小 变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
(2)甲装置可探究电流产生的热量与 电阻 的关系,电路中将两根电阻丝串联的目的是使 电流和通电时间 相等。
(3)在装置甲、乙的两次实验中,通过比较相同时间里气球B与D的变化情况,可探究电流产生的热量与 电流 的关系。
(4)甲、乙两装置同时实验,在相同的通电时间里,与 C 气球(选填气球字母标号)相通的电阻丝产生的热量最多。
(5)电烘箱高温和低温两挡的调节是通过改变接入电路中电阻丝的长度来实现的。由上述实验可知:低温挡接入电路的电阻丝比高温挡要 长 (选填“长”或“短”)一些。
五、综合应用题
10.(2024·遵义三模)某学习兴趣小组的同学们调查发现,雨雪天气里汽车后视镜会变模糊,影响行车安全。如图为同学们设计的给后视镜除雾、除霜的简化加热电路。电路低温挡除雾,高温挡除霜。已知电源电压恒为10 V,R1与R2均为加热电阻,R2阻值为5 Ω,当开关S、S1都闭合时,电流表示数为1 A。求:
(1)电阻R1的阻值;
(2)除霜模式下,电阻R1工作5 min产生的热量;
(3)除雾模式下,电路工作1 min共消耗的电能。
解:(1)由电路图可知,只闭合开关S时,R1与R2串联,电路的总电阻最大;当开关S、S1都闭合时,R2被短路,只有R1工作;根据P=可知,电压一定时,电路电阻越大,电功率越小,挡位越低,所以当开关S闭合、S1断开时,处于除雾模式,当开关S、S1都闭合时,处于除霜模式。
根据I=可得,电阻R1的阻值:
R1===10 Ω。
(2)除霜模式下,电阻R1工作的电功率:
P除霜=UI=10 V×1 A=10 W;
5 min产生的热量:
Q=W=P除霜t=10 W×5×60 s=3 000 J。
(3)除雾模式下,电路工作1 min共消耗的电能:
W'=t'=×60 s=400 J。
B层·能力练
11.小梅家有一台电吹风机,既能吹冷风也能吹热风,电路图如图甲所示。小梅在家中把该吹风机单独接入家庭电路正常工作,并使其吹热风,发现图乙中的电能表转盘6 min内转过156圈。已知电动机额定功率是40 W。
(1)如图甲,开关S1闭合,S2断开,电吹风吹 冷 (选填“热”或“冷”)风。
(2)电吹风电热丝额定功率 480 W。
(3)若电动机线圈电阻为5 Ω,电吹风正常吹热风6 min,电热丝与电动机产生热量的比值为 2 904∶1 。 第3课时 焦耳定律及相关应用
A层·基础练
一、选择题
1.(2024·菏泽中考)下列家用电器,利用电流的热效应工作的是( )
A.电冰箱 B.洗衣机
C.电脑 D.电饭煲
2.小明观察家中的电风扇、白炽灯和电烙铁几种用电器,发现它们上面都标有“220 V 40 W”的字样,若它们都在额定电压下工作相同时间,产生热量最多的是( )
A.电风扇 B.白炽灯
C.电烙铁 D.一样多
3.甲、乙两段导体通电时间相同,甲的电阻是乙的3倍,甲、乙产生的热量之比是4∶3,则通过甲、乙两导体的电流之比是( )
A.2∶3 B.2∶1 C.4∶9 D.3∶2
4.(2024·上海中考)如图所示是电烙铁工作的原理图。它正常工作时,两端的电压为220伏。在预热状态时,通过它的电流较小;在加热状态时,通过它的电流较大,则下列选项中正确的是( )
A.闭合开关S,此时小灯熄灭,处于预热状态
B.断开开关S,此时小灯发光,处于加热状态
C.闭合开关S,此时小灯发光,处于预热状态
D.闭合开关S,此时小灯熄灭,处于加热状态
5.(多项选择)如图是一个电加热器的工作原理图,其中R1和R2是阻值不变的发热电阻;如表是它的部分参数。当电加热器正常工作时,下列说法正确的是( )
额定电压 220 V
额定加热功率 990 W
额定保温功率 110 W
A.只闭合开关S,加热器处于保温状态
B.开关S闭合,S1由断开到闭合,电路中电流变大,R2的功率变大
C.加热器在保温状态下工作5 min,产生3.3×104 J的热量
D.电阻R1与R2的阻值之比为1∶8
二、填空题
6.在一次探险活动中,探险队需要生火,在没有打火机等取火工具的情况下,探险队长将口香糖的锡箔纸剪成了类似如图所示的形状,然后将M、N分别接在从手电筒中取出的干电池正负两极上。根据你的判断,温度最高最适合点火的位置是 ,理由是 。
7.(2024·牡丹江中考)两个电阻串联在电路中,R1=10 Ω,R2=20 Ω。R1两端的电压为1 V,通过R1的电流为 A,R2两端的电压为 V,通电5 min,R1上产生的热量为 J。
三、简答题
8.(2024·吉林中考)电炉丝通过导线接到电路中,通电一段时间后,电炉丝热得发红,而与它串联的导线却几乎不发热。请用所学的物理知识解释这种现象。
四、实验与科学探究题
9.(2023·黔东南一模)为了探究电流产生的热量跟什么因素有关,王军设计了如图所示的甲、乙两种装置,他将两根阻值不同的电阻丝(R1(1)实验中通过 变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
(2)甲装置可探究电流产生的热量与 的关系,电路中将两根电阻丝串联的目的是使 相等。
(3)在装置甲、乙的两次实验中,通过比较相同时间里气球B与D的变化情况,可探究电流产生的热量与 的关系。
(4)甲、乙两装置同时实验,在相同的通电时间里,与 气球(选填气球字母标号)相通的电阻丝产生的热量最多。
(5)电烘箱高温和低温两挡的调节是通过改变接入电路中电阻丝的长度来实现的。由上述实验可知:低温挡接入电路的电阻丝比高温挡要 (选填“长”或“短”)一些。
五、综合应用题
10.(2024·遵义三模)某学习兴趣小组的同学们调查发现,雨雪天气里汽车后视镜会变模糊,影响行车安全。如图为同学们设计的给后视镜除雾、除霜的简化加热电路。电路低温挡除雾,高温挡除霜。已知电源电压恒为10 V,R1与R2均为加热电阻,R2阻值为5 Ω,当开关S、S1都闭合时,电流表示数为1 A。求:
(1)电阻R1的阻值;
(2)除霜模式下,电阻R1工作5 min产生的热量;
(3)除雾模式下,电路工作1 min共消耗的电能。
B层·能力练
11.小梅家有一台电吹风机,既能吹冷风也能吹热风,电路图如图甲所示。小梅在家中把该吹风机单独接入家庭电路正常工作,并使其吹热风,发现图乙中的电能表转盘6 min内转过156圈。已知电动机额定功率是40 W。
(1)如图甲,开关S1闭合,S2断开,电吹风吹 (选填“热”或“冷”)风。
(2)电吹风电热丝额定功率 W。
(3)若电动机线圈电阻为5 Ω,电吹风正常吹热风6 min,电热丝与电动机产生热量的比值为 。
