中考物理一轮复习21《焦耳定律》课时训练(含答案)

课时训练21　焦耳定律

基础过关

一、选择题

1.[柳州]如图K21-1所示的用电器中,利用电流热效应工作的是 (　　)

图K21-1

2.[深圳]图K21-2为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油,通电一段时间后,右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是              (　　)

图K21-2

A.通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少,这种方法是控制变量法

B.右侧电阻丝的阻值比左侧小

C.通过右侧电阻丝的电流比左侧小

D.该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系

3.如图K21-3所示的实验中,三个相同的烧瓶A、B、C内都盛有质量和初温相等的液体,其中A、B烧瓶中装的是水,C烧瓶中装的是煤油,A、B、C瓶中电阻丝的阻值分别为RA、RB、RC,且RA>RB=RC。闭合开关通电一定时间后,下列关于该实验探究的说法,错误的是(均不计热量损失,c水>c煤油)(　　)

图K21-3

A.电流通过导体时,电能转化成内能,这种现象叫电流的热效应

B.在A、B两烧瓶中,相同的时间内,A烧瓶中的电阻产生的热量多

C.B、C两烧瓶可探究不同物质的吸热能力

D.B、C两烧瓶加热相同的时间,B瓶中温度计的示数高

4.[宜昌]两个定值电阻R1、R2并联在电路中,如图K21-4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              (　　)

图K21-4

A.2∶1 B.1∶2

C.4∶1 D.1∶4

5.[深圳]如图K21-5甲所示,闭合开关后,在滑片P由b端向a端移动的过程中,电压表示数U随滑动变阻器接入电路的电阻R2变化的关系图像如图乙所示,下列说法错误的是(　　)

图K21-5

A.电源电压是6 V

B.R2的最大阻值是20 Ω

C.R1的电阻是10 Ω

D.当滑片P移动到中点时,10 s内电流通过R1产生的热量是18 J

二、填空题

6.[攀枝花]额定功率均为“220 V　500 W”的电吹风和电熨斗,都在额定电压下工作2 min,　　　产生的热量多,产生的热量为　　　　J。 

7.[成都]如图K21-6所示的电热水壶上标有“220 V　1800 W”,小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热,但连接的电线却不怎么热,是因为导线的电阻比发热体的电阻　　(选填“大”或“小”)。在额定电压下,烧开一壶水用时3 min 20 s,这段时间内电热水壶发热体产生的热量为　　　　J。 

图K21-6

8.[荆门]有一台电动机,额定电压3 V,额定电流1 A,电动机线圈电阻0.5 Ω。这台电动机正常工作1 min,消耗的电能为　　　　J,产生的热量为　　　　J,输出的机械能为　　　　J。 

三、实验探究题

9.[河北]用如图K21-7甲所示的装置探究“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。

图K21-7

(1)烧瓶中装入的煤油是　　　　　(选填“导体”或“绝缘体”)。 

(2)请根据实物图甲,在图乙所示的虚线框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)小红用如图丙所示的装置,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I的关系图像。根据焦耳定律可知,图丁中能正确反映h-I关系的是　　　　。 

[拓展] (6)用Q=I2Rt可以计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?回答:　　　。请用实例说明原因:　                                                            　。 

四、计算题

10.[黔三州]图K21-8甲为某款新型电饭煲,额定电压为220 V,它采用了“聪明火”技术,智能化地控制不同时间段的烹饪温度,以得到食物最佳的营养和口感。图乙为其电路原理图,R1和R2为电阻不变的电热丝,S是自动控制开关。将电饭煲接入220 V电路中,在电饭煲工作的30 min内,它消耗的电功率随时间的变化如图丙所示。求:

(1)5~10 min,电饭煲的功率。

(2)20~30 min内电饭煲产生的总热量。

图K21-8

能力培优

11.[泸州]如图K21-9甲所示的某品牌豆浆机,由打浆和电热两部分装置构成。中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头,将原料进行粉碎打浆;外部是一个金属圆环形状的电热装置,电热装置的简化电路图如图乙所示,开关S可切换加热和保温两种状态,R1、R2是发热电阻,豆浆机的主要参数如下表所示。

图K21-9

(1)某次向豆浆机中加入黄豆和清水共1.0 kg,打浆完成后浆的初温为40 ℃,加热该浆使其温度升高到100 ℃,需要吸收多少热量?[设该浆的比热容为4.0×103 J/(kg·℃)]

(2)求电阻R1和R2的阻值。

(3)该豆浆机同时处于打浆和加热状态时,正常工作1 min所消耗电能为多大?

12.[滨州]图K21-10甲是一家用电暖器,有“低温”“中温”“高温”三挡,铭牌见下表(“高温”挡功率空出)。图乙为其简化的电路原理图,S是自我保护开关,电暖器跌倒,S自动断开,切断电源,保证安全。闭合S1时为“低温”挡,请完成下列问题:

图K21-10

(1)“低温”挡正常工作时的电阻是多少?

(2)“高温”挡正常工作时的总电流是多少?

(3)若某房间内空气质量为60 kg,空气温度为10 ℃,空气的比热容为1.1×103 J/(kg·℃)且保持不变,用该电暖器的“高温”挡正常工作20 min,放出热量的50%被房间内的空气吸收,那么可使此房间的空气温度升高多少摄氏度?

参考答案

1.B　2.D　3.D

4.A　[解析] 由图乙可知,当两电阻两端的电压均为3 V时,通过它们的电流分别为0.6 A和0.3 A,可知R1∶R2=I2∶I1=1∶2;将它们并联起来,产生的热量之比等于其电阻之比的倒数,即Q1∶Q2=R2∶R1=2∶1,故选A。

5.D

6.电熨斗　6×104

7.小　3.6×105

8.180　30　150

9.(1)绝缘体

(2)如图所示

(3)相等　小于

(4)在电阻和通电时间相同的条件下,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多

(5)A

(6)不能　因为用Q=UIt计算出来的是电路产生的总功,而总功除了用电器产生的热量,另外一部分可能转化为其他能量,例如电风扇电路产生的总功一部分转化为电热,一部分转化为机械能

10.解:(1)由图丙可知5~10 min的功率为P1=660 W。

(2)由图丙可知20~30 min的功率为P2=440 W,

时间为t2=30 min-20 min=10 min=600 s,

由Q=W=Pt可得,20~30 min内电饭煲产生的总热量

Q2=P2t2=440 W×600 s=2.64×105 J。

11.解:(1)豆浆吸收的热量为

Q吸=cm(t-t0)=4×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-40 ℃)=2.4×105 J。

(2)当S接a时,只有R1接入电路,电路处于加热状态,此时电路的功率为加热功率1000 W,所以R1的电阻为R1===48.4 Ω。

当S接b时,R1和R2串联,电路处于保温状态,此时电路的电功率为保温功率242 W,

此时电路总电阻R=R1+R2===200 Ω,

所以R2的电阻为R2=R-R1=200 Ω-48.4 Ω=151.6 Ω。　

(3)消耗的电能为W=P加t'+P电机t'=(1000 W+180 W)×60 s=70800 J。

12.解:(1)由题图可知,闭合S、S1时,电路为R1的简单电路,处于低温挡,电暖器功率为550 W,家庭电路电压为220 V,则R1===88 Ω。

(2)分析电路图可知,开关S、S2闭合时为中温挡,开关S、S1、S2同时闭合时,电路中电阻最小,功率最大,电暖器处于高温挡,此时R1和R2同时连入电路,总功率为P=P1+P2=550 W+1100 W=1650 W,

则电路中的电流为I===7.5 A。

(3)t=20 min=1200 s,电暖器高温挡工作20 min放出的热量是Q放=W=Pt=1650 W×1200 s=1.98×106 J,

则空气吸收的热量为Q吸=Q放η=1.98×106 J×50%=9.9×105 J,

升高的温度Δt温===15 ℃。