九年级第十八章　第4节　焦耳定律 同步习题（word版，含答案部分解析）

第4节　焦耳定律
1.如果电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220 V　60 W”的字样,它们都在额定电压下,工作相同的时间,三个用电器产生的热量是(　　)
A.电视机最多 B.电烙铁最多
C.电风扇最多 D.一样多
2.关于下图所示实验的说法错误的是(　　)
A.该实验研究的是电流的热效应
B.实验中采用了控制变量法
C.观察实验现象可知:在其他条件相同时,电阻越大产生的热量越少
D.实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少
3.甲、乙两个灯泡的铭牌分别是“PZ220-25”“PZ220-100”,关于这两个灯泡的描述正确的是(　　)
A.甲灯的灯丝粗,电阻大
B.甲灯的灯丝细,电阻大
C.乙灯的灯丝细,电阻小
D.乙灯的灯丝粗,电阻大
4.陈师傅在检修一只1 000 W的电炉时,发现电炉丝断了一小截,他用一段较细一些但由同种材料制成的电炉丝将残缺部分补接至原长,这样再接入原电路中时,其实际发热功率将(　　)
A.小于1 000 W B.等于1 000 W
C.大于1 000 W D.无法判断
5.如图甲所示,电源电压恒定不变,R1=10 Ω,开关S闭合,电压表的示数为6 V,电流表的示数如图乙所示,则R2的功率为　　　　 W;通电1 min,R1产生的热量为　　　　 J。?
甲
乙
6.在探究影响电流热效应的因素活动中,小明联想到生活中以下两种现象:
现象1:电热器只有在通电时才发热。
现象2:电炉是通过铜导线接入电路中的,通电时,电炉丝发热而铜导线几乎不发热。
根据以上现象,小明猜想:影响电流热效应的因素可能有电阻大小、电流大小和通电时间。
(1)现象1主要支持以上猜想中的因素是　 。?
(2)如图所示通电时电阻丝产生的热量被液体吸收,液体的温度就会升高。我们可以通过比较　　　　(选填“相等”或“不等”)质量的　　　　(选填“同种”或“不同”)液体　　　　　来比较电阻丝发热量的多少。?
(3)实验时如将R1和R2(R1≠R2)串联接入电路中,这样设计主要是为了研究　　　　　　　　　　。?
1.电焊利用电流的热效应熔化焊条。某型号的电焊机接在电压220 V的家庭电路上,输出电压40 V,输出功率2 200 W。编号为甲、乙、丙、丁的四种橡胶绝缘铜芯线在常温下安全载流量(长时间通电的最大安全电流)如表所示。从安全的角度考虑,该电焊机的输出导线应该选用(　　)
导线编号
甲
乙
丙
丁
导线横截面积S/mm2
1
2.5
6
10
安全载流量I/A
12
28
47
68
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
2.当温度下降到很低时,导体电阻会突然消失,称为超导现象,假如白炽灯灯丝、电动机内线圈、电饭锅的发热板、电熨斗发热电阻都是用超导材料制作的,则下列说法正确的是(　　)
A.灯仍发光
B.电动机运转且效率比原来更高
C.电饭锅仍能煮饭
D.电熨斗仍能熨衣服
3.(2018·湖北宜昌中考)两个定值电阻R1、R2并联在电路中,如图甲所示,它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示,闭合开关S,则R1、R2产生的热量之比为(　　)
甲
乙
A.2∶1 B.1∶2 C.4∶1 D.1∶4
★4.右图是某品牌家用电饭锅的工作原理图,已知R2的阻值为 44 Ω;单独闭合开关S1时,电饭锅处于保温状态,此时的保温功率为40 W。求:
(1)R1的阻值;
(2)同时闭合开关S1、S2,电饭锅工作1 min消耗的电能。
★5.电吹风是现代家庭常用的电器,右图是小华家中使用的电吹风。使用过程中,她发现电吹风既可以吹热风,又可以吹冷风。根据这个现象她断定:在电吹风中有带有风扇的电动机和可以发热的电热丝。根据电吹风能够单独输出冷风的现象,她认为电动机和电热丝是并联的。图甲、乙是她根据现象分析画出的两个电路图。
(1)你认为上述两个电路,哪一个更符合实际情况?
(2)小华查看说明书得知,该型号电吹风吹热风时的功率为460 W,吹冷风时的功率为20 W,求电吹风正常工作且吹热风时,电热丝的功率、电阻及1 min内电流通过电热丝所产生的热量。
答案与解析
夯基达标
1.B　三个电器功率一样,即它们相同时间内消耗的电能一样;电视机主要是把电能转化为声能和光能,电风扇主要是把电能转化为机械能,只有电烙铁全部将电能转化为热量,故选B。
2.C　该实验探究的是电流产生热量多少的影响因素,探究的是电流的热效应,A选项正确;电流产生热量的多少,与电阻大小、电流大小和通电时间有关,研究其中一个因素对产生热量的影响关系时,需要保持另外两个物理量不变。采用的是控制变量法,B选项正确;由公式Q=I2Rt知:在电流和通电时间一定时,电热丝产生的热量与电阻成正比,电阻越大,产生的热量越多,C选项错误;实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少,采用的是转换法,D选项正确。
3.B　根据R=U2P可知,电压相同时,甲灯泡的额定功率小,电阻大;乙灯泡的额定功率大,电阻小。根据影响电阻大小的因素——材料、长度、横截面积,且材料、长度相同时横截面积越大、电阻越小可知,乙灯泡比甲灯泡粗。故选B。
4.A　由题意可知,修补电路所用的电炉丝与原来的电炉丝长度、材料相同,但横截面积较小,因此电炉丝修补后的电阻比原来增大了,根据公式P=U2R可知,在U不变,R增大时,P将减小,因此选项A正确。
5.解析 本题考查欧姆定律的应用及焦耳定律。如图乙所示,电流表示数为I=1.2 A,所以R2的电功率为P2=UI=6 V×1.2 A=7.2 W;R1产生的热量Q=I2R1t=(1.2 A)2×10 Ω×60 s=864 J。
答案 7.2　864
6.解析 (1)根据焦耳定律Q=I2Rt知,电热器产生的热量与通电电流I、导体电阻R、通电时间有关,现象1主要支持以上猜想中的因素是电流大小;(2)液体吸收热量的多少与比热容、质量和升高的温度有关,所以可以通过测量相同质量的同种液体温度升高的多少来比较电阻丝发热量的多少;(3)串联电路中各处电流都相等、通电时间相等,阻值不同产生的热量不同,实验时如将R1和R2(R1≠R2)串联接入电路中,可探究电流的热效应与电阻大小的关系。
答案 (1)电流大小
(2)相等　同种　升高的温度
(3)电流的热效应与电阻大小的关系
培优促能
1.D　本题考查电功率。输出功率2 200 W,输出电压40 V,输出电流为I=PU=2 200W40V=55 A,输出导线的安全载流量应大于55 A。故选D。
2.B　白炽灯发光、电饭锅煮饭、电熨斗熨衣服都是利用电流热效应来工作的,假如它们用超导材料制作,由于电阻为0,根据焦耳定律Q=I2Rt,它们都不能工作。而电动机工作时电能主要转化为机械能,由于电流热效应,同时线圈发热,如果线圈电阻为0,则电能全部转化为机械能,减少了能量损耗。
3.A　由题图甲可知,该电路为并联电路,电阻两端的电压是相同的。由题图乙可知,电压相同,通过R1、R2的电流之比为2∶1,根据I=UR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=U2Rt可知,产生的热量与电阻成反比,故产生的热量之比为2∶1。
4.解析 (1)R1=U2P保温=(220V)240W=1 210 Ω。(2)同时闭合开关S1、S2时,两电阻并联,工作1 min,R1消耗的电能W1=P保温t=40 W×60 s=2.4×103 J,R2消耗的电能W2=U2R2t=(220V)244Ω×60 s=6.6×104 J,电路消耗的电能W=W1+W2=2.4×103 J+6.6×104 J=6.84×104 J。
答案 (1)1 210 Ω
(2)6.84×104 J
5.解析 (1)根据电吹风既可以吹热风,又可以吹冷风的现象,可知电路是并联的。当电动机单独工作时,吹冷风,当电动机和电热丝同时工作时,吹热风,可知乙图更符合实际情况。(2)电吹风正常工作且吹热风时,电热丝的功率P=460 W-20 W=440 W。电热丝的电阻R=U2P=(220V)2440 W=110 Ω。1 min 内电流通过电热丝所产生的热量Q=Pt=440 W×60 s=26 400 J。
答案 (1)乙
(2)440 W　110 Ω　26 400 J