初中物理中考复习 课时训练24 焦耳定律

课时训练(二十四)　焦耳定律

(限时:30分钟)

一、选择题

1.[2019·衢州] 如图K24-1所示用电器主要利用电流热效应工作的是 (　　)

图K24-1

2.[2019·乐山]如图K24-2所示为“探究焦耳定律”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。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中,且R1<R2。下列说法正确的是(　　)

图K24-2

A.该实验装置用于探究电压和通电时间一定时,电热与电阻的关系

B.闭合开关后,通过R1的电流大于R2的电流

C.闭合开关后,甲管中液面上升比乙慢

D.闭合开关后,要使电流增大,应将滑动变阻器滑片P向左移动

3.(多选)[2019·青岛] 如图K24-3甲是一个电加热器的工作原理图,其中R1和R2是阻值不变的发热电阻;图乙是它的部分参数。当电加热器正常工作时,下列说法正确的是              (　　)

图K24-3

A.只闭合开关S,电加热器的功率为 990 W

B.开关S闭合,S1 由断开到闭合,电路中电流变大,R2的功率变大

C.电加热器在保温状态下工作5 min,产生3.3×104 J的热量

D.电阻R1与R2的阻值之比为 1∶8

4.[2019·岳阳]如图K24-4所示,电源电压恒定不变,闭合开关后,滑动变阻器的滑片P由b端移到某点c的过程中,电压表的示数由4 V变为3 V,电流表的示数由0.2 A变为0.3 A,由此可知              (　　)

图K24-4

A.电源电压为7 V

B.R1的阻值为20 Ω

C.电路消耗的最小功率为1.2 W

D.滑片P在b端时,10 s内R1产生的热量为12 J

二、填空题

5.[2019·毕节] 电热水壶上标有“220 V　800 W”字样,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,是因为电线的电阻比发热体的电阻　　　　;在额定电压下,电热水壶烧水210 s,这段时间内电热水壶发热体产生的热量为　　　　J,若发热体产生的热量全部被水吸收,能将　　　　kg的水从20 ℃升高至100 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 

6.[2019·临沂] 某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图K24-5所示,阻值为2 Ω的警灯与线圈电阻为0.5 Ω的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时,通过电动机线圈的电流为1 A,则警灯两端的电压是　　　　V;2 min内电动机线圈产生的热量是　　　　J。 

图K24-5

7.[2019·成都]如图K24-6甲所示是一种家用电暖器,图乙是其简化的电路图,已知R1<R2,电暖器的部分参数如下表所示。闭合开关S,要让电暖器处于第二挡工作,则应再将开关　　　　闭合;若电暖器在第二挡正常工作10 min,则产生的热量是　　　　　J。 

图K24-6

8.[2019·贵港] 家用电吹风的简化电路如图K24-7所示,主要技术参数如下表所示。则该电吹风正常工作吹热风时,电热丝的阻值是　　　　Ω,正常工作吹热风5 min电热丝产生的热量是　　　　J。 

图K24-7

三、实验探究题

9.[2019·昆明]在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中,提供了如图K24-8乙所示的实验器材,其中R1>R2。

图K24-8

实验一:探究电流产生的热量与电阻的关系。

(1)请按照图甲所示的电路图将图乙中对应实物图连接完整。

(2)电路中电阻丝的连接方式是为了控制　　　　　　;电阻丝放出热量的多少,通过　　　　　　　　　　　来进行判断。 

(3)闭合开关,经过一定时间,用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1,用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2,那么Δt1　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)Δt2。 

实验二:探究电流产生的热量与电流的关系。

(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电路中的电流变成实验一中电流的2倍,且通电时间相同。实验发现:用电阻丝R1(或R2)加热的煤油,温度升高量Δt1'(或Δt2')　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)2Δt1(或2Δt2)。该实验说明电流产生的热量与电流　　　　正比例关系。 

(5)你认为做这个实验产生误差的主要原因是　　　　　　　　。 

四、计算题

10.[2019·天水]如图K24-9甲所示是家用电暖器,利用电热给煤油加热取暖。图乙为其简化的电路原理图,已知电阻R1 >R2,铭牌见下表所示。在电暖器跌倒时,跌倒开关S自动断开,切断电源,保证安全。电暖器有“高温挡”“中温挡”和“低温挡”三个挡位,解答下列问题:[已知c煤油=2.1×103 J/(kg·℃),ρ煤油=0.8×103 kg/m3]

(1)煤油温度升高20 ℃时,吸收了多少焦耳的热量?

(2)R1的阻值是多少? (写出必要的文字说明)

(3)某同学用两个阻值和R1、R2均相同的电热丝串联,制成一个新的电热器,将它接在家庭电路中工作11 min,产生的热量是多少?

图K24-9

【参考答案】

1.A

2.C　[解析]两电阻串联,通过两电阻的电流和通电时间相等,而电阻不同,故可探究电流产生的热量与电阻的关系,A、B错误;根据Q=I2Rt,电流与通电时间相同,因R1<R2,故右边容器中电阻丝产生的热量多,则甲管中液面上升比乙中慢,C正确;闭合开关后,要使电流增大,由欧姆定律知,要减小电路中的电阻,故应将滑动变阻器滑片P向右移动,D错误。

3.BC

4.C　[解析]因电源电压不变,则有

U=4 V+0.2 A×R1①,

U=3 V+0.3 A×R1②,

由①②解得R1=10 Ω,U=6 V。

当滑片滑到b端时,电路中的电流最小,消耗的最小总功率为

P=UI=6 V×0.2 A=1.2 W;

滑片在b端时R1产生的热量

Q=I2R1t=(0.2 A)2×10 Ω×10 s=4 J。

综上可知C正确。

5.小　1.68×105　0.5

6.2　60

7.S1　6.9×105

8.55　2.64×105

9.(1)如图所示

(2)电流相等　温度计升高的示数

(3)大于　(4)大于　不成　(5)有热量损失

[解析](3)根据Q=I2Rt可知,在电流和通电时间相等时,电流通过导体产生的热量与电阻成正比,因为R1>R2,所以Q1>Q2;根据Q=cmΔt可知,在煤油的比热容和质量相等时,温度变化量与热量成正比,所以Δt1>Δt2。(5)在实验过程中,电流通过导体产生的热量没有完全被煤油吸收,所以实验产生误差的主要原因是有热量损失。

10.解:(1)煤油质量m=ρ煤油V=0.8×103 kg/m3×25×10-3 m3= 20 kg,

煤油温度升高20 ℃时吸收的热量

Q=c煤油mΔt=2.1×103 J/(kg·℃) ×20 kg×20 ℃=8.4 ×105 J。

(2)由于R1>R2,由P=可知,当电压一定时,电阻越大,功率越小,所以S、S1闭合,只有R1工作时,电路中电阻最大,功率最小,P低= 400 W。

所以R1的阻值为R1= ==121 Ω。

(3)结合(2)的分析可知,当S、S2闭合时,只有R2工作,此时为中温挡,P中=1100 W,则R2的阻值为R2===44 Ω。

新电热器电阻丝的总电阻为

R串=R1+R2=121 Ω+44 Ω=165 Ω,

产生的热量为

Q=t=×660 s=1.936×105 J。