18.4 焦耳定律（解析版） .docx

更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址： 2022-2023物理新课标下九年级全册同步课节减负作业（人教版） 第十八章 电功率 专题18.4 《焦耳定律》课节减负作业 一、选择题 1．下列用电器属于利用电流热效应工作的是（　　） A．电饭锅 B．电风扇 C．计算机 D．电视机 【答案】A． 【解析】当电流通过电阻时，电流作功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应． A．电饭锅将电能转化为内能，利用了电流的热效应，符合题意； B．电风扇主要是把电能转化为机械能，是利用了电流的磁效应，不合题意； C．计算机主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，不合题意； D．电视机主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，不合题意． 2．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（　　） A．W=3800J，Q=200J B．W=3800J，Q=3800J C．W=7200J，Q=200J D．W=7200J，Q=3800J 【答案】A． 【解析】本题考查的知识点是焦耳定律；电功的计算． 已知电压、电流与通电时间，由W=UIt可以求出电动机消耗的电能，由焦耳定律可以求出其产生的热量． 电动机消耗的电能： W=UIt=380V×10A×1s=3800J； 产生的热量Q=I2Rt=（10A）2×2Ω×1s=200J； 3.图甲是小灯泡的电压——电流图像。将此灯泡L与滑动变阻器R串联在电压为4.5V的电路中（如图乙），闭合开关，移动滑片P，当小灯泡的功率为0.75W时，（ ） A．电流表的示数为0.2A B．滑动变阻器R接入电路中的电阻为15Ω C．电路消耗的总功率为1.35W。 D．10s内滑动变阻器R产生的热量为13.5J 答案：C 解析：当小灯泡的功率为0.75W时，根据图甲，可知，灯泡L两端的电压为2.5V，通过灯泡的电流为0.3A，电路中的等效电阻，电路消耗的总功率P总= U总I=4.5V╳0.3A=1.35W。变阻器R在10s产生的热量Q=W=UIt=2V╳0.3A╳10s=6J；A．电流表的示数为0.2A ，错误；B．滑动变阻器R接入电路中的电阻为15Ω，错误；C．电路消耗的总功率为1.35W，正确；D．10s内滑动变阻器R产生的热量为13.5J，错误；故应选C。 4.如图，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为20Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A2的示数为0.2A，电路通电时间为3min.下列说法中不正确的是（　　） A. 电源电压为6V B. 电阻R2的阻值为30Ω C. 电路的总功率为3W D. 这段时间电路消耗的电能为9J 【答案】D 【解析】A．电阻R1与R2并联，电源电压等于R1两端的电压 故A正确，不符合题意； B．电阻R2的阻值 故B正确，不符合题意； C．电路的总功率为 故C正确，不符合题意； D．这段时间电路消耗的电能 故D错误，符合题意。 二、填空题 1.吸尘器正常工作一段时间后，机身的温度会升高，这是电流的______效应，一个“220V、440W”的吸尘器，线圈电阻是10Ω，工作1min消耗的电能是_______J，产生的热量是______J。 【答案】 热 2.64×104 2.4×103 【解析】吸尘器正常工作一段时间后，由于电流的热效应，机身的温度会升高。 吸尘器工作1min消耗的电能 W=Pt=440W×60s=2.64×104J 通过吸尘器的电流 I==2A 产生的热量 Q=I2Rt=(2A)2×10Ω×60s=2.4×103J 2.电炉子工作时，通过导线和电炉丝的电流相等，电炉丝电阻比导线电阻　　，根据焦耳定律可知，相同时间内电炉丝产生的热量比导线　　，所以电炉丝热得发红而导线不太热． 【答案】大，多。 【解析】分析电流产生热量多少问题，一般要用焦耳定律。 电炉子在使用时，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。 3．如图所示，电源电压不变，R2=30Ω，R3=10Ω．只闭合S1，电流表Ⓐ示数为0.2A，电压表Ⓥ示数为4.0V，则定值电阻R1为　　Ω，电源电压为　　V．闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为　　，通电lmin电阻R1产生的热量为　　J。 【答案】20；6；5：2；108。 【解析】（1）只闭合S1，电阻R1、R3串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是电阻R1两端的电压。 由欧姆定律可得R1的阻值： R1===20Ω； 根据串联电路的特点和欧姆定律可得，电源电压： U=I（R1+R3）=0.2A×（20Ω+10Ω）=6V； （2）闭合S1、S2、S3，电阻R1、R2并联，电流表A1测量的是干路中的总电流，A2测量R2的电流，电压表测量的是电源电压； 则通过R1的电流：I1===0.3A， A2的示数（通过R2的电流）：I2===0.2A， 所以干路中电流表A1的示数：I=I+I2=0.3A+0.2A=0.5A， 电流表A1、A2示数之比为==； 通电lminR1产生的热量：Q1=I12R1t=（0.3A）2×20Ω×60s=108J。 三、实验探究题 1．如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。 （1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管　 　（选填“属于”或“不属于”）连通器。 （2）图甲是探究在通电时间相同和　 　相同的情况下，导体产生的热量与　 　大小是否有关的装置。 （3）实验中通过观察　 　的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是　 　。 A．探究电流与电压、电阻的关系 B．用铁屑显示磁体周围磁场分布 C．研究光的传播时，引入“光线” D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动 （4）由图乙，电流表的示数为　 　A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是　 J。 （5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是　 　。 【答案】（1）属于；（2）电流；电阻；（3）U形管液面高度；BD； （4）2；400；（5）透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）。 【解析】（1）由图知，U形管内注入适量红墨水，上端开口，下端相连通，所以属于连通器； （2）由图知，阻值不同的电热丝串联在两个密闭容器中，通过的电流和通电时间都相同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系； （3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映。采用的是转换法； A.探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法； B.用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用的是转换法； C.研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法； D.扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，采用的是转换法。故选BD； （4）由图知，电流表选择的是～3A量程，对应的分度值是0.1A，电流表示数为2A； 右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是Q＝I2Rt＝（2A）2×5Ω×10s＝200J； （5）由Q＝I2Rt可知，电阻丝R1和R2在相同时间内产生的热量不同，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒有可能漏气，也可能是对应的容器内的电热丝短路。 四、计算题 1. 某导体的电阻是2Ω，通过2 A 的电流时，1 min 产生多少焦耳的热量? 【答案】480J 【解析】R=2Ω, I=2A, t=1 min=60s 根据焦耳定律：Q=I2Rt得 Q=I2Rt=（2A）2×2Ω×60s=480J 2.如图，灯L标有“4V 2W”，R＝20Ω，闭合开关S时，灯L正常发光（灯丝的电阻不受温度影响），求通电1min电路中产生的热量为多少J？ 【答案】168。 【解析】由图知R与L并联，电流表测干路电流，灯L正常发光， 所以U＝UR＝UL＝4V， 由P＝UI可得通过灯泡的电流：IL＝＝＝0.5A， 由欧姆定律可得通过R的电流：IR＝＝＝0.2A， 由并联电路的电流特点可得电流表示数：I＝IL+IR＝0.5A+0.2A＝0.7A； 通电1min电路中产生的热量：Q＝W＝UIt＝4V×0.7A×60s＝168J。 3．如图所示电路中，灯泡L标有“12V 3W”字样，R为定值电阻，闭合开关S后，灯泡L恰好正常发光，电流表的示数为0.45A，通过计算回答： （1）灯泡L的额定电流是多少安？ （2）定值电阻R的阻值是多少欧？ （3）该电路工作5min，定值电阻R产生的热量是多少焦？ 【答案】（1）灯泡L的额定电流是0.25A； （2）定值电阻R的阻值是60Ω； （3）R在5min内产生的热量是720J。 【解析】由电路图可知，电阻R与灯泡并联，电流表测干路的电流。 （1）由P=UI可得，灯泡L的额定电流：IL===0.25A； （2）因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，根据并联电路的电流规律可知，通过电阻的电流为： IR=I﹣IL=0.45A﹣0.25A=0.2A； 所以，电源的电压U=UL=12V，由I=可得，R的阻值：R===60Ω； （3）电阻在5min内消耗的电能：W=UIt=12V×0.2A×5×60s=720J。 五、简答题 1. 电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流 导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。 （1）列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例； （2）列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施。 【答案】见解析。 【解析】（1）生活中，家里的电暖器、电烙铁、电热毯是利用电流的热效应来工作的。生产中，养鸡场的电热孵卵器也是利用电流热效应的粒子。 （2）防止电流热效应产生危害的方法多种多样，如：电动机利用翼状的散热片增大散热面积；电冰箱在放置时后背要与墙壁保持一定距离，使热量通过空气散发；计算机中的小风扇用来散热等。 2.小明冬天取暖时发现：电暖器的电热丝热的发红，而与电热丝相连的导线却不怎么热． （1）请你根据小明发现的现象提出一个需要探究的物理问题； （2）如图是小明进行实验探究的部分电路，A、B烧瓶中装有质量相等、初温相同的煤油，金属丝电阻分别为RA、RB，RA＜RB．通电一段时间后，发现B烧瓶中温度计的示数大些．请用所学的知识解释此现象． 温度计 A B 【答案】见解析。 【解析】（1）电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？ （2）如图，镍铬合金丝和铜丝串联，通过的电流和通电时间都相同，由焦耳定律Q=IR2t可知：此时电流产生的热量跟电阻成正比．因为镍铬合金丝的电阻大于铜丝的电阻，所以电流通过镍铬合金丝产生的热量多，瓶中煤油吸收的热量也多．又由于A、B烧瓶中所装煤油的质量相等、初温也相同，因此B瓶中的煤油温度上升的快． 更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址：