27焦耳定律.docx
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27焦耳定律
评卷人
得分
一、选择题
1.加在某电动机上的电压是U,电动机消耗的电功率为P,电动机线圈的电阻为R,则电动机线圈的发热功率为
A.
B.
C.
D.
2.小华家电热毯内的电阻丝断了,他爸爸将电阻丝的两个断头接上后继续使用,在使用中发现接头处的电热毯被烧焦了。
造成这一现象的主要原因是:
A.电阻丝的总电阻变小,接头处的电流比原来工作时电流大得多
B.接头处比相同长度的电阻丝的电阻大,此处电流比其它部分的电流大得多
C.接头处比相同长度的电阻丝的电阻大,此处电功率比相同长度电阻丝的电功率大
D.接头处比相同长度的电阻丝的电阻小,此处电功率比相同长度电阻丝的电功率大
3.甲、乙两个电热器的电阻之比为5:
4,通过的电流之比为2:
1,通电时间之比为1:
2,则电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为()
A.5:
2B.5:
4C.2:
5D.10:
1
4.如图所示,是研究电流热效应的部分实验电路,甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值.比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小,下面关系中正确的是()
A.U甲=U乙,Q甲=Q乙B.U甲<U乙,Q甲>Q乙
C.U甲<U乙,Q甲<Q乙D.U甲>U乙,Q甲<Q乙
5.两根阻值均为R的电阻丝,串联后接到电源上,烧开一壶水需时间t1,并联后再接到同一电源上,相同条件下烧开同一壶水需要时间t2,比较和的大小有
A.t1=t2/2B.t1=2t2C.t1=t2/4D.t1=4t2
6.如图所示,阻值为R的电阻丝,用四种方法分别接在电压为U或2U的电源上.闭合开关后,在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最多的是()
A.
B.
C.
D.
7.下图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。
两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
下列说法正确的是()
A.甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B.甲实验通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热量更多
C.乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
D.乙实验通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差比左侧的小
8.如图是“探究电流的产生的热量跟哪些因素有关”的电路图.则下列说法不正确的是
A.电路采用串联,是为了控制电流和通电时间相等
B.采用煤油而不是水,是因为煤油的比热容小
C.该实验不能探究电流产生的热量跟电流的关系
D.该实验是通过比较升高的温度来得出结论的
9.用甲、乙两根电热丝来烧水,甲电热丝单独接到电源上时,烧开一杯水需要6min,乙电热丝单独接到电源上时,烧开同样的一杯水需9min.若将它们分别串联和并联后接到电源上时,则烧开同样的一杯水需要的时间分别是(电源电压不变,不计热量损失)
A.3min15minB.15min3.6min
C.3.6min15minD.15min6min
10.判断电流通过导体产生的热量,下面公式选用正确的是()
A.UItB.I2RtC.(U2/R)tD.前面三个都可以
11.电炉丝通电后热得发红,而与之相连的导线却不怎么热,由焦耳定律可知,造成上述现象的主要原因是:
A.通过电炉丝的电流比导线的电流小得多
B.通过电炉丝的电流比导线的电流大得多
C.电炉丝的电阻比导线的电阻小得多
D.电炉丝的电阻比导线的电阻大得多
评卷人
得分
二、填空题
12.小洪同学在探究并联电路电流规律时,通过如图所示的电路完成实验后,他只记录了两个电流表的读数分别为0.2A和0.lA,则0.2A应当是电流表的读数;若电阻R1和R2的阻值均为2Ω,则电路的总电阻2Ω(选填“大于”、“等于”或“小于”);通电1分钟R1产生的热量是J。
13.如图5所示,电源电压为12V,灯泡上标有“12V12W”,ae和bf是同种型号电阻丝,每1m的电阻均为0.5Ω,其它导线电阻不计,C.d两点始终保持与电阻丝良好接触,设ac与bd长度均为3m,那么,小灯泡两端电压为V。
两电阻丝在100s内产生的热为J,当C.d两点向左移动时,灯泡的亮度将。
(设灯泡电阻不随温度而变化)
14.在家庭电路中,用甲、乙两根电热丝先后给完全相同的三壶水加热至沸腾。
单独接甲需用时间t1;甲、乙串联需用时间t2;则甲、乙并联需用时间t3=______。
15.英国物理学家做了大量的实验,于1840年最先精确地确定出电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系,其计算公式是这一发现发展了电热学理论,为电热应用作出了杰出的贡献。
16.如图所示电路,已知R1为40Ω,在闭合开关S的情况下,断开开关S1时电压表的读数是2.0V;闭合开关S1时电压表的读数是8.0V,通过R1的电流为________A,通电1分钟,R1上产生的热量为_________J;电阻R2_________为Ω。
17.走进物理世界,基本概念和规律非常重要、请你写出电学中两大定律的名称:
和.
试题分析:
物理概念是在大量的观察、实验基础上,获得感性认识,通过分析比较、归纳综合,区别个别与一般、现象与本质,然后把这些物理现象的共同特征集中起来加以抽象概括而建立的,是物理事实本质在人脑中的客观反映,准确地反映了物理现象及过程的本质属性。
定律是已经被实践和事实所证明,反映事物在一定条件下发展变化的客观规律的论断。
如力学中的牛顿三定律;电学中常用的欧姆定律、焦耳定律等。
18.电炉丝热得发红,而跟它串联的导线却几乎不发热,这是因为通过它们的电流(填“相等”或“不相等”),而导线的电阻比电炉丝的电阻(填“小”或“大”)得多。
19.如图所示,是晨晨同学探究焦耳定律的部分实验装置。
已知R甲=5Ω,R乙=10Ω,在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时,应将两电阻丝联在电路。
若电路中的电流为0.3A,则甲电阻丝在1min内产生的热量为J。
20.一台线圈电阻为3Ω的电动机,接在12V的电源上时,通过电动机的电流为0.5A,在2min内电流产生的热量是________J。
21.如图的装置可用来定性研究定律。
将电阻R甲与R乙(R甲>R乙)串联在电路中是为了使时间和相同,通过温度计示数的变化可以比较的多少。
22.(2013山东德州)某养鸡场新购进一台电热孵卵器,其电阻为110Ω不变,在额定电压下工作时通过孵卵器的电压是2A,则该孵卵器正常工作10s所产生的热量为________J。
23.实验小组的同学为了探究影响电流产生热量的因素,准备了两个相同的烧瓶,内装质量相等的煤油,两个带有橡胶塞的规格完全相同的温度计,三个规格完全相同的滑动变阻器,四根阻值不同(R1>R2;R3=R4)的电阻丝,以及电源、开关、导线等。
两个实验小组的同学根据现有的实验器材,分别设计了如图甲、乙所示两个方案。
(1)甲方案可探究当________和通电时间一定时,电流产生的热量跟电阻的关系。
闭合开关,通电一段时间后,温度升高较多的是________温度计。
(选填“A”或“B”)。
(2)乙方案可探究当电阻和通电时间一定时,电流产生的热量跟________的关系。
闭合开关,通电一段时间后,温度升高较多的是________温度计。
(选填“C”或“D”)。
评卷人
得分
三、实验题
24.小明猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关。
为了探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”,所用的器材有:
稳压电源、电流表、滑动变阻器、开关、停表各一个;绝热的塑料盒一个,盒内密封着空气,盒内的电阻丝的阻值是10Ω,插在盒中的温度计量程是0~100℃;导线若干。
(1)用笔画线代替导线,将图中的电路连接完整。
(2)记录实验数据的表格如下表。
实验次数
通电时间
t/s
电阻
R/Ω
电流
I/A
盒内空气的
初温t0/℃
盒内空气的
末温t/℃
盒内空气升高的温度△t/℃
热量Q
1
20
10
0.2
20
32
12
小
2
0.3
20
47
27
中
3
0.4
20
69
49
大
①分析表中的数据,得到的探究结论是:
。
②从表格中提取的能得出该结论的信息是:
。
(3)实验结束后,小明为了缩短实验时间,对原实验方案稍加改动:
实验器材不变,通电时间和电流的预设值不变,在每完成一次实验(收集一组数据)后,不断开开关,也不打开通气孔,直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温,再移动滑动变阻器滑片,使电流达到预设值时开始计时,20s后记录末温……
指出改动后方案的两点不足(可以结合原方案的实验数据);
①。
②。
25.(7分)小明和小华同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”,设计了如图所示的实验电路。
两个烧瓶A、B中盛有质量、初温相等的煤油,RA与RB是阻值不同的电热丝。
(1)RA与RB采用串联的连接方式,其目的是为了控制通电时间、相等。
(2)小明同学为比较RA与RB阻值的大小,用电压表分别测出RA与RB两端电压大小,发现UA
(3)在相同时间内,可通过观察来比较电流通过电热丝产生的热量多少;为了升温较快,实验液体选用煤油而不选用水,主要是水的比热容比煤油。
(4)小华想改装实验装置用来“测量煤油的比热容大小”,则他们应将烧瓶A中煤油换成与其(选填“质量”或“体积”)相等的水,并将电热丝RA换成的电热丝。
测量时,水和煤油的初温均为t0,通电一段时间后,水和煤油的末温分别为t水、t煤油,请写出煤油比热容的表达式:
c煤油=。
(已知水的比热容为c水)
26.地沟油中含有大量对人体有毒、有害的物质。
一些不法商人对其进行简单的脱水、脱杂、脱臭处理后,冒充色拉油在市场上销售,欺骗、伤害市民。
一般情况下用测密度的方法来鉴别色拉油和地油。
小强认为:
比热容也是物质的一种属性,比较不同物质的比热容,同样可以鉴别它们。
于是,他量取质量相等的色拉油和样品油,分别装入A、B两个烧瓶内,将两根阻值相同的电阻丝分别浸入两个烧瓶内,串联后接入电路,如图所示。
(1)实验中,小强把两根阻值相同的电阻丝串联接入电路,其目的是:
;
(2)取质量相等的色拉油和样品油,其目的是:
;
(3)通过观察,就能比较出它们比热容的大小,并依此鉴别出样品油的品质。
27.总结本学期所做的物理探究实验会发现:
(1)当要研究的物理量不易被直接测量时,都要想办法把它们的大小间接表示出来,这种研究物理问题的方法是__________.
如:
图甲的实验是通过观察__________,间接的知道物体动能的大小.图乙的实验是通过观察__________,间接比较两个电阻丝产生的热量的多少.
(2)当要研究的物理量与多个因素有关时,都要采用控制变量法.
如:
图甲的实验中,使用同一个球就是为了控制_________不变,探究动能大小与__________的关系;图乙中将两个电阻串联起来,就是为了控制___________不变,探究电流产生的热量与__________的关系.
(3)有些实验装置经过适当的改进还可以进行其它的探究实验.
如:
图甲装置中增加一个弹簧测力计等器材,我们还可以探究斜面的机械效率是否与物体的重力有关;图乙中如果再增加一个____________,我们就可以探究电流产生的热量与电流大小的关系了.
评卷人
得分
四、综合题
28.如图甲是电热恒温箱的原理图,由控制电路和加热电路组成(部分电路尚未连接完整),其中控制电路由U1=6V的电源.电磁继电器(线圈电阻忽略不计)、热敏电阻R1和滑动变阻器R2串联而成,加热电路由U2=220V的电源和R0=48.4Ω的电热丝组成,R1和R0置于恒温箱内,图乙是热敏电阻R1的阻值随温度变化的关系图,当控制电路的电流达到0.05A时,衔铁被吸下来,触电处断开,加热电路停止工作,当控制电路中的电流小于0.05A时,衔铁被弹回,触电处接通,加热电路正常工作,从而使恒温箱内的温度达到理想的恒温效果,根据上述信息回答下列问题
(1)请你在电路图中画线加热电路与电磁继电器正确地连接好,当热敏电阻的温度升高时,电磁铁的磁性(选填“增强”、“减弱”或“不变”)
(2)电热丝正常工作100s产生的热量是多少?
(3)若设定恒温箱的恒温温度为60℃,则滑动变阻器接入的电阻为多少?
若滑动变阻器的最大阻值为80Ω,求恒温箱可设定的最高恒温温度.
29.(11分)如图所示,已知小灯泡L1的额定电压为2V,L2的额定电压为6V,电源电压保持不变。
当开关S1和S4闭合,S2和S3断开时,电压表示数为5V,L1实际消耗的功率为其额定功率的
;当开关S1和S2闭合,S3和S4断开时,电压表的示数为3V;当开关S1和S3闭合,S2和S4断开时,电流表的示数为0.5A。
设温度对电阻的影响可以不计,求L2的额定功率为多少?
当S1、S2、S4均闭合,S3断开时,1min内电流产生的热量为多少?
30.某家用饮水机(见图)通过电热使水加热到95℃时,饮水机从加热状态自动切换到保温状态,如水温降到85℃时,则重新加热,使水温重新上升到95℃。
如此反复,使水温始终维持在一定范围内。
根据饮水机工作过程,请你回答以下问题:
(1)若水中含有少量硝酸盐,反复加热,会使其中的部分硝酸根离子转化为亚硝酸根离子(NO2-),在此过程中氮元素的化合价如何变化?
(2)反复加热,会导致水中的溶解氧越来越少。
你认为长期饮用这种水,是否会导致人体缺氧?
请作出判断并说明理由。
(3)其实饮水机在加热时,并不是对整桶水进行加热的,只是对饮水机内热水箱中的那部分水加热。
为了比较“切断电源8小时后一次加热至95℃”和“8小时内保温状态下反复加热”两种情况下消耗的电能多少,在没有电能表的情况下,除本题提供的信息外,还需测量哪两个或三个量?
、、()。
(饮水机部分技术指标见右表)
31.(8分)下图甲为某电热水器的原理图(其铭牌如下表),其中低压控制电路中的电磁铁线圈电阻不计,R为热敏电阻,电源电压U1恒为6V.热敏电阻R和高压工作电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中.已知R1=33Ω、R2=66Ω、R3=154Ω、U2=220V.当电磁铁线圈中的电流I<10mA时,继电器上方触点和触点c接通;当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时,电磁铁的衔铁被吸下,继电器下方触点和触点a、b接通.
储水箱额定水量
55kg
额定电压
220V
加热功率
2200W
(1)当衔铁位于图甲所示位置时,高压工作电路中的总电阻为Ω,此时电路处于(选填“加热”或“保温”)状态.
(2)当电热水器在加热状态下正常工作时,给满水箱中的水加热,使其从25℃升高到45℃,需用时50min.求此加热过程中:
①水吸收的热量;
②电热水器的加热效率.【水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)】
(3)热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA,其热敏电阻R随温度变化的规律如图乙.为保护热敏电阻R使低压控制电路正常工作,保护电阻R0的阻值至少为多大?
32.小红在使用电炉时发现,电炉丝热得发红而导线却不怎么热,这是为什么?
请你说明其中的道理。
(6分)
评卷人
得分
五、作图题
33.
(1)小明在探究“比较水和煤油的吸热能力”的实验时,利用两根完全相同的电阻丝作为发热体给质量相同的两种液体加热,为了节省时间,他将两根电阻丝并联接人电路,用一个开关控制同时通电或断电,请在图中用笔画线代替导线,使电路满足要求。
(2)如图所示的实验器材,现用电流表、电压表分别测出通过灯泡的电流和灯泡两端的电压,电路中电流最大为0.5A,并用变阻器改变小灯泡的电流,要求滑片向左滑动时灯泡变亮。
评卷人
得分
六、计算题
34.如图所示,电源电压为12V且恒定不变,电阻R1的阻值为40Ω,电阻R3的阻值为60Ω。
当开关S、S1和S2都闭合时,电流表的示数为0.8A,求:
(1)电阻R2的阻值是多少?
(2)当开关S闭合,S1、S2都断开时,通过电阻R2的电流是多少?
(3)当开关S闭合,S1、S2都断开时,电阻R1在10S内产生的热量?
35.一台直流电动机,线圈电阻为0.5Ω,接在12V电源上,通过的电流为2A,这台电动机工作5min消耗了多少电能?
有多少电能转化为机械能?
36.雷电是大气中一种剧烈的放电现象,放电时释放子出巨大的能量.
(1)如果发明一种能够收集雷电电能的装置,且该装置一次能够收集的电能是4.4×108J,这些电能可以供20台“220V1100W”的空调同时正常工作多长时间?
(2)如果只有这20台空调同时正常工作,那么干路导线中的电流是多少?
假如干路导线的电阻是0.05Ω,10min内干路导线上产生的热量是多少?
(3)雷电也可能给人类造成巨大的伤害,日常生活中注意防雷非常重要,请你说了一种防雷的方法.
37.(5分)如图,电阻R1和R2的电阻值分别为5Ω和10Ω.当开关闭合时,电压表V1的示数为3V.求
(1)电压表V2的示数;
(2)整个电路在10s内产生的热量.
38.将光敏电阻R和定值电阻R0、电流表、电压表连接成电路,接在9V的电源上,如图所示。
光敏电阻阻值随光强变化关系如下表:
(“光强”是表示光强弱程度的物理量,符号为E,单位坎德拉,即cd)
(1)若电流表的示数增大,表示光强在_____(填“增大”、“减小”或“不变”).
(2)由表中数据可知当光强E=2cd时,电流表的示数为0.3A,则定值电阻R0为多少Ω?
通电1min,R0上产生的热量为多少?
(3)结合表中数据分析,当光强E=1.5cd时,电流表示数是多少?
39.如图所示,标有“6V2W”字样的灯泡L与电阻R串联后接在电源上,开关S闭合后,灯泡L恰能正常发光,电路消耗的总功率为10W。
求:
通电1分钟,电流通过电阻R产生的热量。
40.如图所示电路,R1=4Ω,R2=2Ω.闭合开关后,电压表的示数为2.0V,求
(1)电流表的示数;
(2)整个电路在1min内产生的热量.
41.把一个规格为“6V3W”的小灯泡与一定值电阻R串联,如图甲所示,电源电压为9V不变,此时小灯泡恰好正常发光,不考虑小灯泡电阻受温度的影响.求
(1)小灯泡正常发光时的电阻;
(2)定值电阻R的阻值;
(3)若将它们并联在另一电压为U′的电源两端,如图乙所示,此时小灯泡的实际功率恰好是其额定功率的,则通电5min,定值电阻R产生的热量.
42.黄商超市安装有供顾客上下的手扶电梯.小明查阅了相关资料,了解到电梯的部分参数如表,经测量,电梯高为5m,长为10m.
额定电压
220V
额定功率
8.8Kw
额定频率
50Hz
电机内阻
1Ω
标定载客量
15人
(1)小明发现电梯有人时运行,无人时停止运行,针对这一现象,你认为是什么原因?
请提出一种你的设计方案:
、 .
(2)电梯正常运行1h,消耗电能是多少?
产生的电热是多少?
(3)小明测出电梯正常运行,以标定载客量运送乘客时的速度为1m/s,每位乘客质量均按50kg计算,则电梯此时的工作效率是多少?
(保留一位小数)
43.在计算电动机工作时所消耗的电功率时,小杰和小施产生了不同意见。
小杰利用公式P=IU计算电动机所消耗的电功率,小施利用P=I2R来计算电动机所消耗的电功率。
(已知:
电动机线圈电阻为R,电动机工作时两端的电压为U,通过电动机的电流强度为I)
(1)请你判断这两位同学计算电动机所消耗的电功率的方法是否正确,并说明理由。
(2)求这台电动机在时间t内,电动机线圈产生的热量。
(3)求电动机在时间t内所做的机械功。
评卷人
得分
七、简答题
44.因为忙于中考复习,小丽已经很长时间没有打开过自己的电脑了,进入潮湿的夏季后,爸爸建议小丽定期给电脑通一会儿电.请你解释这样做的道理.
45.超导是导体电阻为零的现象,目前我们只研制出了低温下的超导材料.若我们研制出常温下的超导材料并作为输电导线,那么,还需要采用高压输电吗?
为什么?
46.(3分)在家庭电路里,有时需要把两根导线连接起来使用,但连接处往往比别处更容易发热,甚至引起火灾,这是为什么?
47.如图所示,人们日常生活和工作中经常使用的一种插线板。
(1)插线板一般不能同时接用多个大功率用电器,请你用学过的知识说明其中的道理。
(2)现在市场上有一些劣质插线板,经质检部门检查发现,部分劣质插线板电源线芯线比合格产品细。
请根据焦耳定律解释使用这种插线板将会存在什么隐患
48.电炉通电后,电炉丝热得发红,而跟电炉丝连着的铜导线却不那么热,为什么?
49.某白炽灯的灯丝被烧断了,轻轻摇动灯泡,使断了的灯丝重新搭接在一起。
把这盏灯重新接入电路,发现灯丝的搭接处比其他处更易烧断。
请解释这个现象。
参考答案
1.C
【解析】
试题分析:
电动机是把电能转化为机械能的装置,是非纯电阻电路,所以它的线圈发热功率应该用
来计算,通过线圈的电流
,所以
。
考点:
焦耳定律
2.C
【解析】
试题分析:
电阻丝的两个断头接上后,由于接触面积减小而使此处电阻增大,根据焦耳定律Q=I2Rt知道,相同时间相同电流,此处电功率较大,产生热量较多,所以,电热毯会被烧坏,选C。
考点:
影响电阻大小的因素,焦耳定律及计算公式
3.A
【解析】解:
电热器产生的热量之比:
=
=
=
.
故选A.
【点评】此题主要考查的是学生对焦耳定律计算公式的理解和掌握,基础性题目.
4.C
【解析】解:
由于两电阻丝串联,流过它们的电流I相等,通电时间t相等,
由题意知:
R甲<R乙,由U=IR知:
U甲<U乙;由Q=I2Rt知:
Q甲<Q乙;
故选C.
【点评】本题考查了串联电路的特点,欧姆定律,焦耳定律,熟练掌握基础知识是正确解题的关键.
5.D
【解析】
试题分析:
两根阻值均为R的电阻丝,串联后的等效电阻是并联后的等效电阻的4倍,烧开同一壶水需要的热量是相同的,电源电压相同,由Q=(U2/R)t可知,t1=4t2。
故选D
考点:
焦耳定律
6.D
【解析】
试题分析:
因为串联电路中电阻等于各分电阻之和,并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以两电阻串联时电路中的总电阻最大,两电阻并联时电路中的总电阻最小,因为Q放=W=U2t/R可知,A产生的热量小于B,B产生的热量小于D,C产生的热量也小于D,所以在相同的时间内放出的热量最多的是D选项;故应选D。
【考点定位】焦耳定律
7.B
【解析】
试题分析:
甲图右侧为两个5
电阻并联,左侧为一个5
的电阻,所以容器内通过两电阻的电流不同,这是为了研究电流产生的热量与电流的关系,A错;甲图左侧容器内电阻的电流大,所以通电一段时间后,空气吸收的热量更多,B对;乙实验中两个电阻串联,电流相等,电阻不同,所以是探究热量与电阻的关系,C错;电流相同时,电阻大的产生的热量多,所以右侧右侧U形管中液面的高度差大,D错。
考点:
焦耳定律
8.C
【解析】
试题分析:
A.串联电路的电流处处相等,且要通都通,要断都断。
所以,电路采用串联,是为了控制电流和通电时间相等
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