第3课时 焦耳定律
基础题
一、选择题
1.下列是常见的家用电器,其中主要利用电流的热效应来工作的是(D)
A.笔记本电脑 B.电风扇
C.台灯 D.电饭锅
2.(2024·贵港模拟)我国存在能源与经济相分离的问题,资源富集区经济相对落后,而经济发达地区则能源储量不足,为此国家规划建设特高压(交流电压在1 000千伏以上)输电网。远距离输电采用特高压输电,这是为了(A)
A.减少输电线上的能量损失
B.节省输电线材料
C.满足用电器对电压的要求
D.增大输电线上的电流
3.(2024·广西模拟)超导现象是指导电材料在温度很低的时候,电阻变成了零的现象。假如人们已研制出常温下的超导体,则可用它制作(B)
A.家用保险丝
B.远距离大功率输电的导线
C.白炽灯泡的灯丝
D.电饭煲的发热电阻丝
4.(2025·昆明一模)如图甲所示是一款熨烫衣物的挂烫机,其简化电路如图乙所示,R1为限流电阻,R2为加热电阻,S为温控开关,自动切换加热和待机状态。下列说法正确的是(D)
A.开关置于1时为加热状态
B.开关置于2时为待机状态
C.用超导材料制成加热电阻更省电
D.挂烫机工作时主要利用了电流的热效应
5.图甲中,R1是半导体元件,R2是5 Ω的定值电阻,R1的I-U图像如图乙所示。当电源电压为6 V时,下列说法正确的是(C)
A.电路中的电流是0.5 A
B.电阻R2两端电压是4 V
C.电阻R2在1 min内产生的热量为108 J
D.电路消耗的电功率是3 W
二、填空题
6.如图甲所示是超市常用的塑料袋封口夹,其电路图如图乙所示。电源电压为6 V,电热丝R阻值为2 Ω。闭合开关,电热丝温度升高,利用电流的 热 效应实现高温封口,3 s内电热丝产生的热量为 54 J。
7.(2025·南宁二模)将口香糖锡纸剪成如图所示的形状,AB和CD段等长,戴好防护手套,将锡纸条(带锡的一面)两端连接电池正、负极,发现锡纸条很快开始冒烟、着火。由此可知,锡是 导体 (选填“导体”“绝缘体”或“半导体”),正常情况下 AB (选填“AB”或“CD”)段会先着火。
三、实验探究题
8.(2025·韶关一模)小明同学在进行“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”实验时采用了如图所示的装置,请仔细观察图甲、乙。
(1)实验中通过观察两个U形管中 液面的高度差 的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。生活中我们经常看到“电炉丝热得发红,而与它相连的导线却不热”这一现象,可用图 甲 (选填“甲”或“乙”)的实验结论来解释;
(2)图甲实验在闭合开关后, A (选填“A”或“B”)管中的液面上升得较慢;
(3)图乙实验在探究电阻产生的热量与通过它的电流的关系时, 可以 (选填“可以”或“不可以”)将右侧容器外的电阻换成10 Ω。
中档题
9.(多选)小刘同学利用如图所示的电路测量电阻R的阻值。闭合开关S,将滑片P移至某一位置时,电压表示数为2 V,电流表示数为0.4 A。下列说法正确的是( A、B )
A.图中的甲是电流表、乙是电压表
B.将滑片P向左移时R的功率增大
C.一次实验就能精确测出R的阻值
D.电流0.4 A时,R一分钟发热0.8 J
拔高题(冲A+)
10.(2025·南宁三模)小明家新买的电饭锅的简化电路原理图如图乙所示,S为温控开关,1、2是开关连接的触点,R1和R2为阻值不变的加热电阻,电饭锅的保温挡额定功率为88 W,电饭锅正常工作时,保温电流与加热电流之比为4∶55,电饭锅的铭牌上附有中国能效标识,能效等级越高,产品能耗越低,环保效果越好。图甲是电饭锅的能效等级图(部分),表中的P代表电饭锅的加热挡功率。小明用学过的知识对电饭锅进行测试:加热挡正常工作状态下,将温度为23 ℃、质量为2.2 kg的水加热到100 ℃,用时700 s。水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),求:
电饭锅能效等级(部分)
能效等级 一 二 三 四 五
P≤400 W 电热转化效率% 87 81 76 72 68
400 W
600 W1 000 W(1)电饭锅处于保温挡正常工作时,电路中的电流;
(2)测试过程电饭锅消耗的电能;
(3)通过计算确定该电饭锅的能效等级。
解:(1)由题意,已知保温挡额定功率P保=88 W,电源电压U=220 V,根据P=UI可得,保温挡电流I温===0.4 A
(2)已知保温电流与加热电流之比I温∶I热=4∶55
由(1)知I温=0.4 A,则加热电流I热=I温=×0.4 A=5.5 A
则加热挡功率
P热=UI热=220 V×5.5 A=1 210 W
测试时加热挡工作时间t=700 s,由P=,则测试过程电饭锅消耗的电能
W=P热t=1 210 W×700 s=8.47×105 J
(3)测试过程水吸收的热量Q吸=cm(t1-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2.2 kg×(100 ℃-23 ℃)=7.114 8×105 J
电热转化效率η===84%
由表格知,加热挡功率P热=1 210 W属于1 000 W基础题
一、选择题
1.下列是常见的家用电器,其中主要利用电流的热效应来工作的是( )
A.笔记本电脑 B.电风扇
C.台灯 D.电饭锅
2.(2024·贵港模拟)我国存在能源与经济相分离的问题,资源富集区经济相对落后,而经济发达地区则能源储量不足,为此国家规划建设特高压(交流电压在1 000千伏以上)输电网。远距离输电采用特高压输电,这是为了( )
A.减少输电线上的能量损失
B.节省输电线材料
C.满足用电器对电压的要求
D.增大输电线上的电流
3.(2024·广西模拟)超导现象是指导电材料在温度很低的时候,电阻变成了零的现象。假如人们已研制出常温下的超导体,则可用它制作( )
A.家用保险丝
B.远距离大功率输电的导线
C.白炽灯泡的灯丝
D.电饭煲的发热电阻丝
4.(2025·昆明一模)如图甲所示是一款熨烫衣物的挂烫机,其简化电路如图乙所示,R1为限流电阻,R2为加热电阻,S为温控开关,自动切换加热和待机状态。下列说法正确的是( )
A.开关置于1时为加热状态
B.开关置于2时为待机状态
C.用超导材料制成加热电阻更省电
D.挂烫机工作时主要利用了电流的热效应
5.图甲中,R1是半导体元件,R2是5 Ω的定值电阻,R1的I-U图像如图乙所示。当电源电压为6 V时,下列说法正确的是( )
A.电路中的电流是0.5 A
B.电阻R2两端电压是4 V
C.电阻R2在1 min内产生的热量为108 J
D.电路消耗的电功率是3 W
二、填空题
6.如图甲所示是超市常用的塑料袋封口夹,其电路图如图乙所示。电源电压为6 V,电热丝R阻值为2 Ω。闭合开关,电热丝温度升高,利用电流的 效应实现高温封口,3 s内电热丝产生的热量为 J。
7.(2025·南宁二模)将口香糖锡纸剪成如图所示的形状,AB和CD段等长,戴好防护手套,将锡纸条(带锡的一面)两端连接电池正、负极,发现锡纸条很快开始冒烟、着火。由此可知,锡是 (选填“导体”“绝缘体”或“半导体”),正常情况下 (选填“AB”或“CD”)段会先着火。
三、实验探究题
8.(2025·韶关一模)小明同学在进行“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”实验时采用了如图所示的装置,请仔细观察图甲、乙。
(1)实验中通过观察两个U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。生活中我们经常看到“电炉丝热得发红,而与它相连的导线却不热”这一现象,可用图 (选填“甲”或“乙”)的实验结论来解释;
(2)图甲实验在闭合开关后, (选填“A”或“B”)管中的液面上升得较慢;
(3)图乙实验在探究电阻产生的热量与通过它的电流的关系时, (选填“可以”或“不可以”)将右侧容器外的电阻换成10 Ω。
中档题
9.(多选)小刘同学利用如图所示的电路测量电阻R的阻值。闭合开关S,将滑片P移至某一位置时,电压表示数为2 V,电流表示数为0.4 A。下列说法正确的是( A、B )
A.图中的甲是电流表、乙是电压表
B.将滑片P向左移时R的功率增大
C.一次实验就能精确测出R的阻值
D.电流0.4 A时,R一分钟发热0.8 J
拔高题(冲A+)
10.(2025·南宁三模)小明家新买的电饭锅的简化电路原理图如图乙所示,S为温控开关,1、2是开关连接的触点,R1和R2为阻值不变的加热电阻,电饭锅的保温挡额定功率为88 W,电饭锅正常工作时,保温电流与加热电流之比为4∶55,电饭锅的铭牌上附有中国能效标识,能效等级越高,产品能耗越低,环保效果越好。图甲是电饭锅的能效等级图(部分),表中的P代表电饭锅的加热挡功率。小明用学过的知识对电饭锅进行测试:加热挡正常工作状态下,将温度为23 ℃、质量为2.2 kg的水加热到100 ℃,用时700 s。水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),求:
电饭锅能效等级(部分)
能效等级 一 二 三 四 五
P≤400 W 电热转化效率% 87 81 76 72 68
400 W600 W1 000 W(1)电饭锅处于保温挡正常工作时,电路中的电流;
(2)测试过程电饭锅消耗的电能;
(3)通过计算确定该电饭锅的能效等级。
