第十四章第五节焦耳定律 练习 2021-2022学年鲁科版物理九年级(含答案)

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名称 第十四章第五节焦耳定律 练习 2021-2022学年鲁科版物理九年级(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 鲁教版(五四学制)
科目 物理
更新时间 2021-08-08 08:37:44

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鲁科版九年级上册第十四章第五节焦耳定律习题精练
一、单选题
如图所示,长度、横截面积一样,材料不同的两个长方体电阻串联在电路中,两个电阻的阻值分别为R1=2?Ω、R2=4?Ω,在它们表面涂上厚度一样的蜡.现在闭合开关给它们通电,过一段时间后,我们观察到? (??? )
A. R?1上的蜡熔化得快 B. R?2上的蜡熔化得快
C. R?1、R?2上的蜡熔化得一样快 D. 无法比较
电炉通电后,电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么发热。其原因是(????)
A. 电炉丝的电阻大 B. 导线的电阻大
C. 通过导线的电流小 D. 通过电炉丝的电流大
图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置,将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内,且R1>R2,瓶内装入等质量的煤油,下列说法错误的是(????)
A. 烧瓶内选用比热容较小的液体,可以使实验现象更明显
B. 该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系
C. 实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D. 若要比较水和煤油的比热容大小,只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
甲、乙两个电热器的电阻之比为5:4,通电相同时间产生的热量之比为5:1,则通过甲、乙的电流之比为(????)
A. 4:1 B. 1:4 C. 2:1 D. 1:2
电动机工作时两端电压为U,电流为I,电动机线圈的电阻为R,则该电动机工作时输出的最大机械功率为? (??? )
A. UI B. I?2R C. UI?I?2R D. UI+I?2R
远距离高压输电时,为了减小输电线的电能损耗,目前采用的方法是(????)
A. 尽量提高发电机输出的电压
B. 用变压器升高电压,减小输送的电流
C. 升高输出电压,增大电流
D. 将输电线尽量做得粗一些,减小电阻
如图所示为远距离高压输电示意图,关于远距离输电,下列表述错误的是(????)
A. 增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B. 高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的
C. 在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小
D. 高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好
在生活中,电热有的地方需要利用,有的地方需要防止。下列情况中,属于防止电热危害的是(????)
A. 用热水器烧水 B. 冬天用空调取暖
C. 浴池内浴霸取暖 D. 电动车充电器内有小风扇
将规格都是“220V?200W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁,分别接入家庭电路中,通电时间相同,下列有关电流通过它们产生热量的说法中,正确的是(????)
A. 电风扇产生的热量最多 B. 电视机产生的热量最多
C. 电烙铁产生的热量最多 D. 三者产生的热量一样多
如图所示,两个透明容器中密闭着等量的空气,A,B两U形管内的液面相平,电阻丝的电阻R1=R2=R3.小明用图示装置进行实验,探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关,下列说法正确的是(????)
A. 此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
B. 通过R1的电流和通过R2的电流大小相等
C. 电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等
D. 通电后,A管的液面将会比B管的液面高
二、填空题
有一个玩具电风扇线圈电阻为2欧,接在电压为3V不变的电源上,转动时通过线圈的电流为0.2A,则:电风扇转动时,每分钟线圈产生的热量是______J,电风扇转动时的机械功率是______W。
根据焦耳定律,电流通过导线要??????????,由于远距离输送电能,导线较长,因此导线电阻??????????,所以导线上由于??????????损失的电能较大。由Q=I2Rt可知,若电流减小为原来的1n,则在相同的时间内产生的热量减小为原来的??????????,可见??????????是减少电能损失的有效办法。
将10Ω的电阻丝接在3V的电源上,在10s内产生的热量是______ J;给电炉通电时,电炉丝热得发红,而与之相连的导线却不怎么热,这是因为______ 。
某导体的电阻为20Ω,当通过它的电流为2A时,则其1min产生的热量为______J。
三、实验探究题
如图所示,小南利用如图所示五个阻值均为5Ω的电阻和三个封闭有等量空气的透明容器完成“焦耳定律”的探究实验:
(1)若要探究电流对电热的影响,应该选择观察________两个容器。
(2)若装置通电后,经过电阻A的电流为2A,那么通电5min,电阻E产生的热量为________J。
如图甲是某品牌家用电吹风,其电路如图乙所示,R1、R2为电阻丝,M为电动机。通过调节开关,可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。
(1)要使电吹风正常工作,图甲中的A处应安装______ ,B处应安装______ 。(选填“电动机”或“电阻丝”)
(2)如图乙,要使电吹风处于“冷风”状态,应闭合开关______ ,要使电吹风处于“暖风”状态,应闭合开关______ 。
(3)已知电吹风处于“暖风”状态时,从出风口吹出的空气温度升高了20℃;处于“热风”状态时,从出风口吹出的空气温度升高了30℃。假设这两种状态下的热效率相同,相同时间内吹出的空气质量相同,则R1:R2= ______ 。
(4)电吹风用了几年后,由于电阻丝的升华,实际发热功率会______ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
如图所示,甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝,瓶中插入温度计a、b
(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时,在两瓶中加入质量、初温都相同的煤油.闭合开关一段时间,可以通过温度计______ 情况,判断电阻丝产生热量的多少.此方案是探究______ 和时间相同时,电流通过电阻丝产生的热量与______ 大小的关系.
(2)在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体,且电阻丝的阻值R甲______R乙时,可以比较不同物质的吸热能量.若温度计a比温度计b温度升高得快,则甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲 ______ c乙.
为了探究“电流通过导体产生热量的多少与导体电阻的关系”,某实验小组用如图甲所示的装置进行实验,图中两个容积为250?mL的同规格烧瓶内装满煤油,瓶塞上各插一根同规格的玻璃管,电阻丝R1和R2的阻值分别为5?Ω和10?Ω.
【基础设问】
(1)在选用实验器材时,用煤油而不用水的原因是:________________________________.两烧瓶内的电阻丝是串联的,这样连接的目的是:________________________.实验中是通过__________________来反映电流产生热量的多少的,这利用了_______法.
(2)连接好电路,将滑动变阻器的滑片移至_______端(填字母),分别标记两烧瓶内玻璃管中液面的起始位置;然后闭合开关,通电t0时间后,分别标记此时两烧瓶内玻璃管中液面的位置.
(3)保持滑片位置不变,通电一段时间后,可以观察到10?Ω电阻丝所在烧瓶内玻璃管中液面上升更_____,通过这个现象可以初步得出实验结论:_____________________________________________________________________________.
(4)每隔2?min,将滑片P向左移一点,观察到在相等时间内每个烧瓶中液面变化的幅度逐渐增大,由此可得出:在相同时间内,电阻相同的情况下,电流越_______,电流通过导体产生的热量越多.
【能力设问】
(5)小明可通过图乙中的实验装置_______探究电流通过导体产生的热量与电流的关系.
(6)小红用如图丙、丁所示的两个装置进行实验,探究电流通过导体时产生的热量的影响因素,她将两段电阻丝R1、R2分别封闭在两个相同的烧瓶中(R1①比较相同时间内气球A与气球C体积变化的情况,可探究电流通过导体时产生的热量与_______的关系.
②小红用气球代替温度计进行实验,你对此的评价是:_______________________________________________________________________.
答案和解析
1.【答案】B
【解析】根据串联电路的电流特点可知,通过R1、R2的电流相等,而R12.【答案】A
【解析】电炉在使用时,电炉丝和导线串联,I电炉丝=I导线,通电时间t相同,根据Q=I2Rt,R电炉丝>R导线,电流产生的热量Q电炉丝>Q导线,从而出现电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象,A正确。故选A。
3.【答案】D
【解析】解:
A、在液体质量相同、吸收热量相同的情况下,比热容小的物质温度要升高的多,所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显,故A正确;
B、由图可知,该电路为串联电路,通过两个电阻的电流和通电时间是相同的,电阻不同,所以该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系,故B正确;
C、通电后电流通过电阻丝做功,产生热量使煤油的温度升高,通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少,这个研究方法为转换法,故C正确;
D、比较水和煤油的比热容大小时,需要用相同的加热器加热质量相同的不同液体,使它们在相同的时间内吸收相同的热量,所以需要控制两个电阻的装置相同,故D错误。
本题选错误的;
故选:D。
4.【答案】C
【解析】解:
由题意可知,R甲:R乙=5:4,产生的热量之比Q甲:Q乙=5:1,通电时间之比t甲:t乙=1:1,
由Q=I2Rt可得通过甲、乙两个电热器的电流之比:
I甲:I乙=Q甲R甲t甲:Q乙R乙t乙=55×1:14×1=1:12=2:1,故C正确、ABD错误。
故选:C。
5.【答案】C
【解析】电动机消耗的总功率为P0=UI,电动机中线圈发热消耗的功率P1=I2R,而输出的最大机械功率为两者的差值,即UI?I2R.故选C.
6.【答案】B
【解析】在远距离输电过程中,为了减小在输电线上的电能损耗,采用的是高压输电。先利用升压变压器将发电机输出的电压升高,再向外输送。这样,在输出功率不变的情况下,减小了电流,也就减少了输电线上的电能损耗。因此应选B。
7.【答案】C
【解析】略
8.【答案】D
9.【答案】C
【解析】【试题解析】
∵接在家庭电路中,U=220V,
∴三种用电器的实际功率:P=P额=200W;
又∵W=Pt
∴三种用电器消耗的电能相同;
∵电视机消耗的电能有一部分转化为光能,电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能,电烙铁将电能全部转化为内能,
∴产生热量最多的是电烙铁。
故选:C。
10.【答案】D
【解析】解:由题知,电阻丝的电阻R1=R2=R3;
A、装置中R2、R3并联后再与R1串联,通过R1的电流I1=I2+I3,而I2=I3,所以右边容器中通过R3的电流I3是左侧通过R1电流的一半,即是研究电流产生的热量与电流的关系,故A错误;
B、由图知,通过R1的电流I1=I2+I3,而I2=I3,所以通过电阻R1和R2的电流不相等,故B错误;
C、已知R1=R2=R3,所以R2、R3并联后的总电阻是12R2=12R1,由于串联电路中,用电器两端电压与其阻值成正比,所以电阻R1两端的电压大于R2两端的电压,故C错误;
D、左右两容器中的电阻相同,而通过电阻R1的电流大于R2的电流,通电时间相同,由Q=I2Rt可知,A容器中电阻R1产生的热量多,则A管的液面将会比B管的液面高,故D正确。
故选:D。
11.【答案】4.8? 0.52
【解析】解:
(1)电风扇线圈每分钟线圈产生的热量:
Q=I2Rt=(0.2A)2×2Ω×60s=4.8J;
(2)电动机总功率:P总=UI=3V×0.2A=0.6W;
线圈发热功率:P热=I2R=(0.2A)2×2Ω=0.08W;
输出的机械功率:P=P总?P热=0.6W?0.08W=0.52W。
故答案为:4.8;0.52。
12.【答案】发热;
;较大;
;发热;
;1n2;
;减小输电电流
13.【答案】9? 电炉丝的电阻远大于导线的电阻
【解析】解:(1)10s内产生的热量:
Q=W=U2Rt=(3V)210Ω×10s=9J;
(2)电炉在使用时,电炉丝和导线串联,I电炉丝=I导线,通电时间t相同,
因为Q=I2Rt,R电炉丝>R导线,
所以电流产生的热量:
Q电炉丝>Q导线,
从而出现电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。
故答案为:9;电炉丝的电阻远大于导线的电阻。
14.【答案】4800
【解析】解:通电时间t=1min=60s,
导体产生的热量:Q=I2Rt=(2A)2×20Ω×60s=4800J。
故答案为:4800。
根据焦耳定律即可计算通电导体上产生的热量。
本题可利用焦耳定律计算公式直接求出,比较简单。
15.【答案】(1)甲丙? ;? ? ?(2)1500;
16.【答案】电阻丝? 电动机? S? S、S2? 1:2? 变小
【解析】解:(1)电吹风是利用电动机将被加热电阻附近的空气吹出而产生热风的,所以A处应为电阻丝,B处应为电动机;
(2)要使电吹风处于“冷风”状态,则内部加热电阻不能接入电路,即只闭合开关S,不闭合其他开关。
要使电吹风处于“加热”状态,需要将加热电阻接入电路,分析图像可知,当S、S2闭合后仅电阻丝R1工作,此时是暖风状态;当S、S2、S1闭合后电阻丝R1与R2并联工作,此时是热风状态;
(3)设电阻丝R1的功率为P1,电阻丝R2的功率为P2,热风档电阻丝R1与R2总功率为P1+P2,暖风档电阻丝总功率为P1,
加热t时间后暖风档消耗电能W1=P1t,空气吸收热量Q1=cm△t1,
热风档消耗电能W2=(P1+P2)t,空气吸收热量Q2=cm△t2,
若加热效率相同,则η=Q1W1=Q2W2,即W1W2=(P1t(P1+P2)t)=Q1Q2=cm△t1cm△t2=△t1△t2,即P1P1+P2=20℃30℃,整理可得P1=2P2,
由电功率公式可知P1=U2?R1,P2=U2R2,将其代入P1=2P2可得U2?R1=2U2R2,即R1:R2=1:2。
(4)由于电阻丝的升华,会导致灯丝变细,由影响电阻大小因素可知电阻横截面积越小,电阻越大,结合电功率公式P=U2R可知此时电功率减小。
故答案为:(1)电阻丝;电动机;(2)S;S、S2;(3)1:2;(4)变小。
17.【答案】升高;电流;电阻;=;小于
【解析】解:(1)电流通过导体产生的热量不易直接观察,本实验中通过温度计示数的变化显示电流产生热量的多少.探究电流产生的热量多少与电阻的关系时,应控制通过甲乙两电阻的电流和通电时间不变.故据图可知,此时两电阻串联,所以电流相同,通电时间相同,故该装置可以探究电热和电阻的关系;
(2)在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体,且电阻丝的阻值R甲=R乙时,即相同的时间两电阻丝上产生的热量相同,故温度计a比温度计b温度升高得快,则说明甲的比热容小于乙的比热容.
故答案为:(1)升高;电流;电阻;(2)=;小于;
18.【答案】(1)煤油是绝缘体且比热容小,受热温度变化显著;保证电阻丝中的电流和通电时间相同;玻璃管中液面高度变化?;转换;
(2)B?;
(3)高;在通过导体的电流和通电时间相同时,电阻越大,电流通过导体产生的热量越多;
(4)大;
(5)B;
(6)①电流;②利用气球体积的变化,能更直观地反映出电流通过导体产生热量的多少,但不能测出准确的温度;温度计能准确测出温度的变化值,更适用于液体温度变化的测量。