精选教育人教版度九年级物理同步练习184 焦耳定律doc.docx
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精选教育人教版度九年级物理同步练习184焦耳定律doc
(人教版)2019-2019学年度九年级物理同步练习
18.4焦耳定律
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________
一.选择题(共12小题)
1.下列电学物理量不能通过测量工具直接测量的是( )
A.电流B.电压
C.电流通过导体产生的热量D.家庭电路中电流做的功
2.将规格都是“220V180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯,分别接入同一家庭电路中,若通电时间相同,则下列说法正确的是( )
A.电冰箱产生的热量最多B.电脑产生的热量最多
C.电热毯产生的热量最多D.三者产生的热量一样多
3.关于电热的利用,下列说法中正确的是( )
A.电热对我们来说总是有用的
B.电热对我们来说总是没用的
C.电饭煲是利用电流的热效应制成的
D.电冰箱工作时没有产生电热
4.小明仔细观察家中的电视机、电风扇、电烙铁和节能灯四种电器,发现它们上面都标有“220V40W”的字样,若它们都在额定电压下工作相同的时间,则产生的热量最多的是( )
A.电视机B.电风扇C.电烙铁D.节能灯
5.最先精确确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系的物理学家是( )
A.欧姆B.焦耳C.奥斯特D.法拉第
6.图是课木“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置,两个透明容器中封闭着等量的空气,电路正确连接后,通电进行实验过程中,下列说法正确的是( )
A.左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大
B.U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少
C.要保持两个电阻丝两端电压相等
D.通电时间相同,两个容器中空气吸收的热量相同
7.两个定值电阻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( )
A.2:
1B.1:
2C.4:
1D.1:
4
8.把两根阻值相同的电热丝串联接入电路,烧开一壶水所用时间为t0,若将这两根电热丝并联接入同一电路,则烧开同一壶水所需的时间为(不计热量损失)( )
A.t0B.
t0C.
t0D.2t0
9.小明家的电饭锅电源线坏了,他在网上新买了一根,使用时闻到橡胶的焦糊味,他立即拔下电源插头,发现这根电源线很热,其他用电器仍然正常工作,你认为引起电源线过热的原因可能是( )
A.电路的电压过高B.新买的电源线过短
C.新买的电源线过粗D.新买的电源线过细
10.朝阳中学物理兴趣小组的同学利用电烙铁焊接电器元件时,发现电烙铁通电一段时间后热得发烫,而跟电烙铁连接的铜导线却不怎么热,这是因为( )
A.电烙铁比铜导线粗
B.通过电烙铁的电流大,而通过铜导线的电流小
C.电烙铁内电热丝的通电时间比铜导线的通电时间长
D.电烙铁内电热丝的电阻比铜导线的电阻要大得多
11.白炽灯、电烙铁和电动机上都标有“220V60W”字样,它们均正常工作1h,产生热量最多的是( )
A.白炽灯B.电烙铁
C.电动机D.产生的热量相同
12.小明在一次探究活动中,只在自己家的电路中接入一个装满水的电热水壶,电热水壶和电能表的铭牌分别如图(a)和图(b)所示,测得电能表的表盘转过125转的时间为121s.电热水壶的电阻变化忽略不计,水的密度为1.0×103kg/m3,比热容为4.2×103J/(kg•℃),根据所给信息可知( )
A.该电热水壶的电阻为110Ω
B.电热水壶的实际功率为1500W
C.这壶水在121s时间里温度升高23.8℃
D.电热水壶的实际电压为200V
二.填空题(共9小题)
13.小辉家使用功率为1000W的电热壶烧水,电热壶工作7min所消耗的电能是 J;假设这些电能全路转化成内能后有80%被20℃的水吸收,那么可以烧开的水的质量 kg.(c水=4.2×103J/(kg•℃),当地气压为一个标准大气压。
)
14.均标有“220V60W”的白炽灯、电风扇、电热器并联在照明电路中,相同时间内电流做功 (填“相等”或“不相等”),相同时间内产生热量最少的是 。
15.在炎热的夏天,电视机连续使用较长时间后,要停一会,但如果长期停止使用,隔一段时间要通电一次。
这是因为 在起作用,前者是为了 ,后者是为了 。
16.1840年,英国物理学家 最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系:
从能量转化的角度看,电热器的电热丝工作时是将电能转化为 能。
17.通过110Ω电阻丝的电流是2A,产生8800J的热量需要通电 s,这段时间电流做的功是 。
18.冬季,输电线结冰容易造成倒塔(杆)断线,影响电能的输送。
为了保证正常供电,通常要给输电线除冰;在短时间内让输电线不经过用电器而直接接通,使电路 ,输电线的电流 ,产生的 增加,使冰熔化。
19.据报道:
近几年有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良所造成的,教训十分深刻。
线路连接处接触不良引起火灾的原因是:
当线路连接处接触不良时,该处的电阻将 (减小/增大),电流通过该接触处产生的热量 (减少/增多),从而使局部温度升高,同时接触处的电阻又将随着温度的升高而 (减小/增大),…形成电热的逐步积累和恶性循环,以致引发火灾。
20.现用阻值为50Ω的电热丝,对质量为2kg的水进行加热,当电热丝通过的电流为4A时,要使水温升高10℃,需要加热的时间至少为 s,若取其中部分水装入杯中,用己调节好的天平进行测量,天平平衡后如图所示,则杯和水的总质量为 g.(水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃))。
21.一台额定功率为2019W的电热水器,水箱内装有50kg的水,要把这些水从20℃加热到60℃,热水器正常工作需要 s;若水吸收的热量全部由燃烧天然气提供,则需要完全燃烧 m3的天然气[不计能量损失,已知c水=4.2×103J/(kg•0C),q天然气=4.2×107J/m3]。
三.实验探究题(共2小题)
22.用如图1所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,相同烧瓶内装满了煤油。
(1)烧瓶中装入的煤油是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
(2)请根据实物电路,在虚线框图2内画出对应的电路图。
(3)为达到实验目的,选用的两电阻丝R1与R2的阻值应 ,通过R1的电流 通过R2的电流。
(4)通电一段时间后,乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大,说明 。
(5)小红用如图3示的装置,进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象,根据焦耳定律可知,图4中能正确反映h﹣I关系的是 。
【拓展】用Q=I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量,能用Q=UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗?
请用实例说明原因
23.测得某熔断开关S在不同电流下的熔断时间如下表,将电磁铁开关和S接入电路,如图所示。
当I>4A时,电磁铁能在0.1s内吸动衔铁,使电路断开,衔铁无法自动恢复至图示位置;当1A<I≤4A时,电磁铁无法吸动衔铁,S发热熔断,使电路断开(熔断时间为S开始通电到它熔断的时间)。
电流/A
1
1.5
2
4
5
熔断时间/s
不会熔断
220
40
5
2
(1)S的电阻为1Ω,当I=2A,通电时间为 s时S熔断,此过程中S产生的热量是 J。
(2)当I=5A时,通电0.1s,S能否熔断?
。
(3)若电路中电流方向与图中所示相反,电磁铁吸引还是排斥衔铁?
。
四.计算题(共2小题)
24.图甲是芳芳家某型号电热加湿器的原理图,下表为其部分技术参数。
R1、R2为发热电阻,不考虑温度对电阻的影响,且R2=3R1,S为旋转型开关,1、2、3、4为触点,通过旋转开关S可实现“关”“低档”“高档”之间的切换(低档为小功率加热,高档为大功率加热)。
(1)求加湿器处于低挡位置时的发热功率;
(2)某次使用加温器工作时,加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。
如图乙所示是该次使用加湿器工作30min的图象,请计算加湿器在高档正常工作时消耗的电能。
如果电阻R1在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收,可以使注水仓中冷水的温度升高多少℃?
〔计算结果保留整数,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃))
(3)一天,芳芳断开家中其他所有用电器,只接通加湿器在低挡加热,发现家中如图丙所示的电能表的转盘在5min内转了27圈,求此时电阻R2的实际加热功率是多少?
25.如图所示是某款电热水壶及其铭牌的部份参数,当电热水壶正常工作时,求:
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
1000W
容量
1.5L
(1)电热水壶的电阻;
(2)将一壶水从25℃加热到100℃时,水吸收的热量[c水=4.2×103J/(kg•℃)];
(3)若加热一壶水所需时间为10min,电热水壶的热效率。
参考答案与试题解析
一.选择题(共12小题)
1.
解:
A、电流可用电流表来直接测量,故A不合题意;
B、电压可用电压表来直接测量,故B不合题意;
C、电流通过导体产生的热量无法直接测量,可利用焦耳定律Q=I2Rt进行间接测量或计算,故C符合题意;
D、家庭电路中电流做的功可用电能表来直接测量,故D不合题意。
故选:
C。
2.
解:
因为接在家庭电路中,U=220V,
所以三种用电器的实际功率:
P实=P额=180W;
又因为W=Pt,用电器工作时间t相等,
所以三种用电器消耗的电能相同,
电冰箱电工作时,主要把电能转化为机械能,产生的热量很小,电脑工作时,主要将电能转化为光能和声能,
电热毯工作时电热丝产生热量,几乎把电能全部转化为热量,所以产生热量最多的是电热毯,故C正确。
故选:
C。
3.
解:
AB、电热对我们来说有时是有用的,有时是有害的,如各种电热器是利用电热来工作的,而电视机等工作时产生的热量就是我们不需要的,故AB错误;
C、电饭煲工作时将电能转化为内能,是利用电流的热效应制成的,故C正确;
D、电冰箱工作时主要是压缩机将电能转化为机械能,但也会产生少量的电热,故D错误。
故选:
C。
4.
解:
因为各用电器的额定功率相同,由W=Pt可得,若工作相同时间,消耗的电能相同;
电视机工作时将大部分电能转化为声能、光能;
电风扇工作时消耗电能,大部分转化为机械能;
电烙铁工作时将消耗的电能转化为内能;
节能灯工作时将电能大部分转化为光能。
故选:
C。
5.
解:
英国物理学家焦耳做了大量实验,于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系,得出Q=I2Rt;为了纪念他做出的贡献,人们将他的名字命名为热量(能量)的单位,
故选:
B。
6.
解:
A、由图可知,两阻值不同的电阻丝串联,通过电阻丝的电流相同,即左边容器电阻丝中的电流等于右边容器电阻丝中的电流,故A错误;
B、据实验装置可知,电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀,从而导致U型管中的液面会发生变化,虽然产生热量的多少不能直接观察,但可以通过U型管液面高度差的变化来反映,故B正确;
C、由图可知,两阻值不同的电阻丝串联,通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻阻值不同,此装置可以探究:
电流产生的热量与电阻的关系,故需要保持的是两个电阻丝两端电流相等,故C错误;
D、两电阻丝串联,电流相同,根据Q=I2Rt可知,由于图中右边容器的电阻丝阻值较大,在相同时间内,电流在右容器中产生的热量较多,B管液面上升得高,故D错误。
故选:
B。
7.
解:
由图可知,该电路为并联电路,电压是相同的,由图乙可知,电压相同,通过R1、R2的电流之比为2:
1;根据I=
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=
可知,产生的热量与电阻成反比,故热量之比为2:
1。
故选:
A。
8.
解:
两根阻值相同的电热丝串联后的总电阻为2R,两根阻值相同的电热丝并联后的总电阻为0.5R,烧开同一壶水所需要的热量是相等的;
则:
Q=W=
=
t,
解得:
t=
t0,故C正确。
故选:
C。
9.
解:
A、家庭电路中各用电器之间属于并联,其它用电器仍正常工作,说明电路电压正常,所以选项A不符合题意;
B、电饭锅跟导线串联,通过它们的电流大小和通电时间相等,如果导线短,导线的电阻将会很小,产热将会很少,不会烧焦,所以选项B不符合题意;
C、电饭锅跟导线串联,通过它们的电流大小和通电时间相等,如果导线太粗,导线的电阻将会很小,产热将会很少,不会烧焦,所以选项C不符合题意;
D、电饭锅跟导线串联,通过它们的电流大小和通电时间相等,导线烧焦说明导线的电阻过大(导线过细),所以选项D符合题意。
故选:
D。
10.
解:
电烙铁在使用时,电烙铁和铜导线串联,I电烙铁=I导线,通电时间t相同,
因为Q=I2Rt,R电烙铁>R导线,
所以电流产生的热量:
Q电烙铁>Q导线,
从而出现通电一段时间后电烙铁变得很烫、而连接电烙铁的铜导线却不怎么热的现象;
由以上分析可知,选项BC错,D正确;
电烙铁的电阻丝的电阻比铜导线大,不知道长度关系,无法比较其粗细,故A错;
故选:
D。
11.
解:
由铭牌上标示我们看出,这些用电器功率均是60W,即1小时内消耗的电能为相同。
A、白炽灯将电能转化为光能和内能;
B、电烙铁全部转化为内能;
C、电动机转化为机械能和内能;
故电烙铁产生的热量最多。
故选:
B。
12.
解:
A、根据公式P=
可知,该电热水壶的电阻R=
=
=
Ω≈32.3Ω,故A错误;
B、电热水壶121s消耗电能W=
kW•h=
×3.6×106J=1.5×105J;实际功率P=
=
≈1200W,故B错误;
C、1.5L水的质量为1.5kg,不考虑热量损失,水吸收热量Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×1.5kg×△t=1.5×105J,解得△t=23.8℃;实际上有热损失,升高的温度低于23.8℃,故C错误;
D、根据公式P=
可知,实际电压U=
=
=200V,故D正确。
故选:
D。
二.填空题(共9小题)
13.
解:
由P=
可得,电热壶工作7min所消耗的电能:
W电=P电t=1000W×7×60s=4.2×105J,
假设这些电能全路转化成内能后有80%被20℃的水吸收,
则水吸收的热量:
Q吸=80%W电=80%×4.2×105J=3.36×105J,
由Q吸=cm△t可得,可以烧开水的质量:
m=
=
=1kg。
故答案为:
4.2×105;1。
14.
解:
(1)由题意知,白炽灯、电风扇、电熨斗的额定电压都是220V,额定功率都是60W,
把它们并联在照明电路中,它们都能正常工作,由W=Pt可知,在相同时间t内电流做功相等;
(2)白炽灯工作时,电流流过灯丝产生热量,使灯丝达到白炽状态而发光,灯丝消耗电能产生热量,然后把部分热量转化为光能;
电风扇工作时,主要把电能转化为机械能,产生很少的热量;
电热器工作时,把电能几乎全部转化为热量;由此可知,它们正常工作时产生的热量最少的是电风扇。
故答案为:
相等;电风扇。
15.
解:
电视机连续使用时间较长,会产生大量的热,停用一会是为了更好的散热;家用电器若长时间停用,应隔一段时间通用一次,这样做可以利用电热来驱潮。
故答案为:
电热;散热;驱潮。
16.
解:
(1)1840年,英国物理学家焦耳最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系,得出了焦耳定律;
(2)从能量转化的角度看,电热器的电热丝工作时,消耗的电能转化为内能。
故答案为:
焦耳;内。
17.
解:
因为Q=I2Rt,
所以通电时间为t=
=
=20s;
电热丝工作过程中,电流做的功等于产生的热量,
所以电流做功8800J。
故答案为:
20;8800J。
18.
解:
由题知,在短时间内让输电线不经过用电器而直接接通,即两输电线直接接通形成短路,电路中电流增大,在输电线电阻一定时,根据Q=I2Rt可知,在短时间内电流通过输电线产生的热量增大,冰由于吸收大量的热量而熔化。
故答案为:
短路;变大;热量。
19.
解:
(1)线路连接处由于接触不良,即接触面积变小,电流通过时受到的阻碍作用增大,因此电阻增大;
(2)线路连接处相对于其他地方电阻增大,根据焦耳定律Q=I2Rt,在电流相同、时间相同的情况下产生了更多的热量,因此导致局部温度升高,接触处温度升高,使接触处的电阻进一步变大,产生更多的热量,使温度迅速升高,温度过高容易引发火灾。
故答案是:
增大;增多;增大。
20.
解:
(1)水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×10℃=8.4×104J,
由题意可知,消耗的电能至少为:
W=Q吸=8.4×104J,
由W=I2Rt可得,加热时间:
t=
=
=105s;
(2)天平标尺上的分度值为0.2g,杯和水的总质量为50g+10g+2g=62g。
故答案为:
105;62。
21.
解:
(1)水吸收的热量:
Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×50kg×(60℃﹣20℃)=8.4×106J,
不计热量损失,则消耗的电能:
W=Q吸=8.4×106J,
由P=
可得,热水器正常工作的时间:
t=
=
=4200s;
(2)由题意可知,Q放=Q吸=8.4×106J,
根据Q放=Vq天然气=可得,消耗天然气的体积:
V=
=
=0.2m3。
故答案为:
4200;0.2。
三.实验探究题(共2小题)
22.
解:
(1)烧瓶中装入的煤油是绝缘体。
(2)原实物图中,R与R1并联后与R2串联,根据实物电路,画出对应的电路图,如下所示:
(3)电流通过导体产生的热量与电流的关系”,要控制电阻相等,即选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相等,根据并联电路电流的规律,通过R1的电流小于通过R2的电流。
(4)通电一段时间后,乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大,说明在电阻和通电时间相等时,电流越大产生的热量越。
(5)小红用如图3示的装置,进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,要控制电阻与通电时间相同,经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象,根据转换法,煤油吸热越多,膨胀程度越大,液柱升高的越多,且膨胀程度与吸热多少成正比,
根据焦耳定律可知,Q=I2Rt﹣﹣﹣﹣﹣①,Rt常数,且Rt>0,故由数学知识①式为Q关于I的抛物线,且开向上,图4中能正确反映h﹣I关系的是A。
【拓展】用Q=I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量,而W=UIt是计算电功的普遍适用的公式,Q=W的条件是:
纯电阻电阻即不含有电动机等的电路(将电能全部转化为内能的电路)。
如含有电动的电路,电流做的功大部分转化为机械能,有一小部分转换化内能,即发热了,W=UIt>Q。
W=UIt不能计算电流通过任何用电器产生的热量。
故答案为:
(1)绝缘体;
(2)如上;(3)相等;小于;(4)在电阻和通电时间相等时,电流越大产生的热量越多;(5)A;
【拓展】不能。
含有电动的电路,电流做的功大部分转化为机械能,有一小部分转换化内能,即发热了,W=UIt>Q。
23.
解:
(1)根据表格数据知:
当I=2A,通电时间为40s时S熔断,
此过程中S产生的热量:
Q=I2Rt=(2A)2×1Ω×40s=160J;
(2)根据表格数据判断当I=5A时,通电2s,S才熔断,通电0.1s,S不能熔断;
(3)若电路中电流方向与图中所示相反,电磁铁由磁性仍然能吸引衔铁。
故答案为:
(1)40;160;
(2)不能;(3)吸引。
四.计算题(共2小题)
24.
解:
(1)由图1知,开关S接“1、2触点”时,电路断路,为关;接“2、3触点”时两电阻串联,接“3、4触点”时只有R1接入电路;
电源电压一定,由P=
可知,接“2、3触点”时电阻最大,总功率最小,为低档;接“3、4触点”时电阻最小,总功率最大,为高档;
由表格数据知,高档功率:
P高=400W,由P=
可得R1的阻值:
R1=
=
=121Ω;
由题知,R2=3R1,则低档的发热功率:
P低=
=
=
=100W;
(2)由图2知,工作30min时,其中高档工作时间为10min,低档工作时间为20min,
则在高档正常工作时消耗的电能:
W高=P高t高=400W×10×60s=2.4×105J。
如果电阻R1在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收,即Q=W=2.4×105J。
由Q=cm△t可得,水升高的温度:
△t=
=
≈19℃;
(3)“4000r/(kW•h)”的意义为:
每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘就转过4000r,
则电能表的转盘转过27r时,加湿器在5分钟消耗的电能:
W′=
=0.00675kW•h,
加湿器在低挡加热的实际功率:
P′=
=
=0.081kW=81W。
加湿器在低挡加热,此时两电阻串联,则R总=R1+R2=R1+3R1=4R1=4×121Ω=484Ω,
由P=I2R可得,此时电路的实际电流:
I实际=
=
=
A,
R2的阻值:
R2=3R1=3×121Ω=363Ω,
此时电阻R2的实际加热功率:
P2=I实际2R2=
×363Ω=60.75W。
答:
(1)加湿器处于低挡位置时的发热功率为100W;
(2)加湿器在高档正常工作时消耗的电能为2.4×105J,可以使注水仓中冷水的温度升高19℃;
(3)此时电阻R2的实际加热功率是60.75W。
25.
解:
(1)由P=
可得,电热水壶的电阻:
R=
=
=48.4Ω;
(2)水的体积V=1.5L=1.5×10﹣3m3,
由ρ=
得水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×1.5×10﹣3m3=1.5kg,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1.5kg×(100℃﹣25℃)=4.725×105J;
(3)电热水壶消耗的电能:
W=Pt′=1000W×10×60s=6×105J,
电热水壶的热效率:
η=
×100%=
×100%=78.75%。
答:
(1)电热水壶的电阻48.4Ω;
(2)水吸收的热量4.725×105J;
(3)电热水壶的热效率78.75%。
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