![16焦耳定律(期末常考经典题)-江苏省2023-2024九年级物理上学期期末突击练习01](http://img-preview.51jiaoxi.com/2/6/15231440/0-1705465985307/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![16焦耳定律(期末常考经典题)-江苏省2023-2024九年级物理上学期期末突击练习02](http://img-preview.51jiaoxi.com/2/6/15231440/0-1705465985333/1.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![16焦耳定律(期末常考经典题)-江苏省2023-2024九年级物理上学期期末突击练习03](http://img-preview.51jiaoxi.com/2/6/15231440/0-1705465985346/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
16焦耳定律(期末常考经典题)-江苏省2023-2024九年级物理上学期期末突击练习
展开一、单选题
1.如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的烧瓶中分别装有质量相等、初温相同的液体,烧瓶中电阻丝的阻值大小关系为R甲
B.乙、丙可探究不同物质的吸热升温现象,物质吸热的多少可用温度计示数的升高来表示
C.上述A、B选项中两个实验的研究对象都是瓶内的液体,且都还需要天平和秒表
D.通电相同时间,水和煤油都没有沸腾,温度计示数T甲
A.甲图可得出在电流一定时,电阻越大电流产生的热量越多
B.甲图实验通电一段时间后,右侧U形管中液体吸收的热量更多
C.甲图实验是为了探究电流产生的热量与电流的关系
D.甲乙实验中电阻丝产生的热量是通过做功的方式实现的
3.如图所示,下列电器中不是应用电流热效应工作的是( )
A.电风扇
B.电熨斗
C.电水壶
D.电饭锅
4.如图乙所示,将锡纸条的中间剪掉一些,已知ab、bc、cd长度相等,如图甲所示,将锡纸条接在电池两极,很快锡纸条开始冒烟、着火。关于该实验现象的分析错误的是( )
A.ab段的电阻大于bc段的电阻B.bc段产生的热量大于cd段
C.先冒烟的是ab段D.ab段的电流小于bc段的电流
5.如图所示是家用电吹风的工作原理图,三角形金属触片可置于A、B、C三处,电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风。下列说法正确的是( )
A.电热丝可以用超导材料制作B.电风扇工作时将机械能转化为电能
C.三角形触片置于B处时电吹风吹凉风D.三角形触片置于A处时电风扇和电热丝串联
6.一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,线圈中的电流为10A,若这台电动机正常工作1秒钟,则( )
A.产生的热量为3800JB.消耗的电能为200J
C.电动机的效率约为94.7%D.获得的机械能为4000J
二、填空题
7.电炉中的电阻丝通电一段时间后很烫,连接电炉的导线却不太热,这是因为电阻丝与导线 联,导线电阻远 电阻丝电阻,所以导线产生的电热更 。
8.如图是在一定温度下甲乙两个电阻的电流与电压的关系图像。根据图像可得R甲∶R乙= ,若将甲乙串联后接在同一电路上,产生的热量Q甲∶Q乙= ;若将甲乙并联后接在同一电路上,P甲∶P乙= 。
9.小明观察到家里电水壶的额定功率为1000W,电能表参数。电水壶正常工作时将2kg水从20℃加热到70℃需用时8分钟。电水壶是利用电流的 效应工作的,此过程水的内能增加 J,水内能的改变是通过 方式实现的,电水壶的效率为 。若此时家里只有电水壶用电,则电能表指示灯闪烁 次。[水的比热容为]
10.老师做“电池+口香糖锡纸=取火工具”的实验:取口香糖锡纸,中间剪掉一些(如图乙所示),将锡纸条连接电池的正负极(如图甲所示),很快发现锡纸条开始着火,锡纸具有导电性,此时电路处于 (选填“断路“或“短路”)状态,使电路迅速产生大量热量并释放出来,这是利用了电流的 效应;已知锡纸条上ab、bc、cd段长度相等,则 段的最先燃烧起来。
11.如图所示是A、B两定值电阻的U—I图像,由图像中信息可知:RA RB(选填“>”“=”或“<”);若将A、B两电阻并联接在4V电源的两端,RA和RB的电功率之比为 ,1min内电阻A产生的热量为 J。
12.家庭电路中,电冰箱、电饭煲、日光灯等家用电器的连接方式是 联,其中电饭煲是利用电流的 工作的。如图所示的B点是灯头接导线的螺丝,当电路中的开关闭合时,灯不亮,经检查发现AB之间出现了断路,则站在地面上的人用手接触电路中的B点 (选填“会”或“不会”)触电。
13.一台电动机正常工作时,两端的电压为220V,通过线圈的电流为10A,若此线圈的电阻为2Ω,则这台电动机正常工作时的电功率 W,1min内产生的热量是 J,效率是 .
三、作图题
14.如图是探究“影响电流热效应因素”实验装置的一些器材,将R1、R2、R3三电阻丝密封在三只完全相同的烧瓶内,且R1= R3=10Ω,R2=5Ω,瓶内装入等质量的煤油,小梁选择了两个电阻进行探究电流产生热量与电阻关系,请你把实物图连接好。
四、实验题
15.完成下列实验探究。
(1)如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同;燃料的质量相等,烧杯内的液体质量和初温也相同。用于探究“不同物质的吸热升温现象”、“比较质量相等的不同燃料燃烧放热的情况”;
①比较质量相等的不同燃料燃烧放热的情况,选择 两幅图中的装置进行实验,依据的理由是 。探究不同物质的吸热升温现象,相同加热时间内温度计升高的示数反映 (“吸收的热量多少”、“吸热的本领强弱”、“燃料燃烧的快慢”);
②若升高的温度用ΔT表示,燃尽的质量用m表示,则ΔT与m的比值大的燃料粗略反映其热值 ;
(2)如图是“探究通电导体放出热量与电阻的关系”的电路,甲、乙烧瓶中装有质量、初温相同煤油,两根电热丝材料、长度相同,但乙烧瓶中电热丝横截面积小。闭合开关,通电一段时间后, 烧瓶中温度升得较高。只用图示电路装置器材,是否可以直接探究通电导体放出热量与电流大小有关: 。
16.小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的煤油,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小:
(1)通过观测 来比较电阻丝产生热量多少,这种研究物理问题的方法叫 。为让烧瓶内液体温度升高得快些,应选用 (煤油/水) ;
(2)通电一定时间后,乙瓶中的温度计示数升高的快,由此得出的实验结论是:在 和通电时间相同时, 越大,导体产生的热量越多;
(3)在不改变电路连接方式的情况下,本套装置可以探究电功和 关系,但要添加 表才能完成探究;
(4)聪明的小明想将乙烧瓶中换等质量的盐水,探究“比较不同物质的吸热能力”的实验。你觉得是否可以,说出理由 。
17.为了探究通电导体放出的热量与哪些因素有关,小明设计了如图所示的电路,图中R1>R2。
(1)实验准备环节中,在两个烧瓶中倒入质量相等且初温相同的煤油。实验中通过比较温度计升高的温度来反映电阻丝放出热量的多少,这种研究方法叫 ;
(2)本实验中为了在较短的时间内达到明显的实验效果,选用煤油而不用水,主要是由于 ;
(3)该实验将R1和R2串联,目的是控制 和通电时间相同;
(4)实验中,小明发现甲烧瓶中温度计的示数升高的快。则可得出的初步结论是: 。
18.小明和小华分别用图甲和图乙所示装置探究影响电流热效应的因素:
(1)如图甲小明将两电阻丝(R甲>R 乙)串联接入电路是为了控制通过两电阻丝的 相等。实验过程中电流产生热量的多少是通过比较 (选填温度计示数的变化或加热时间)来反映的。
(2)小华用图乙所示装置来探究影响电流热效应的另一因素,将另一个电阻丝C与烧瓶内一个电阻丝B并联,并置于烧瓶外,目的是改变烧瓶内电阻丝B中的 大小。小明用图甲所示装置也可通过调节 来实现这一目的,选用 (选填甲或乙)图装置可以不需要测量通电时间。
19.为了探究影响电热的因素,小伟先设计了如图所示电路,烧瓶中盛有一定质量的煤油,R甲>R乙。
(1)为了在较短的时间内达到明显的实验效果,选用煤油而不用水,主要是由于: ;
(2)通电一段时间后,比较两烧瓶 (选填“温度计的示数”或“加热时间”),则可以探究出电热与 的关系。观察发现甲烧瓶中温度计的示数大,表明其它条件相同时,导体的电阻越 ,产生的热量越多;
(3)本实验通过以两金属丝串联的方式,控制 和 相同;还因为导体产生的热量不易直接观察,便把导体产生热量的多少转换为 ,为了保证这种转换的科学性,实验中采取的措施是煤油的 、 相同;
20.小刘同学学习了焦耳定律后找来两根相同的电阻丝,用如图所示装置探究甲、乙两种液体的吸热能力。
(1)实验中,应取 (选填“质量”或“体积”)相等的甲、乙两种液体进行实验;
(2)实验中,不能直接测量到液体吸收热量的多少,本实验采用 (选填序号)间接反映液体吸收热量的多少;
A.通电时间 B.温度计示数的变化
(3)表中是小刘同学做的某次实验数据,分析可知, (选填“甲”或“乙”)液体的吸热能力较强;液体甲和液体乙的比热容之比为 ;
(4)若在甲、乙两瓶中装入初温、质量均相同的水,使甲、乙两电阻丝的阻值不同,则该装置可用来探究电流产生的热量与 的关系。
21.学校物理探究小组进行了以下三个热学实验:
(1)用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象,该实验须控制沙子和水的 (体积/质量)相等,实验中需要记录的物理量有温度计示数和 ,其中 反映物质吸热的多少;
(2)用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量,实验中控制酒精与碎纸片质量相等,烧杯中水的质量与初温相等,通过 反映燃料完全燃烧放出的热量;小明发现用碎纸片加热的烧杯中水温升得快,这 (能/不能)说明碎纸片的热值大;
(3)用图丙装置探究影响电流热效应的因素,A、B两烧瓶内煤油的质量及初温均相同,闭合开关,通电2min温度计2的示数变化更大,据此可初步得出结论: ;用图丙中器材 (能/不能)探究电热与电流的关系。
22.在探究“不同物质吸热升温的现象”实验中:
(1)如图所示,两烧瓶中装的是 相等的水和煤油,电阻R1、R2的阻值应 (相等/不相等);
(2)实验时,通过 (加热的时间/升高的温度)反映水和煤油吸收热量的多少;
(3)通电一段时间后,发现煤油升温更快,说明煤油的比热容比水 (大/小);
(4)若电阻丝R1≠R2,只需将其中一个烧瓶中的 (水换成等质量的煤油/煤油换成等质量的水),就能探究当 一定时,电流产生的热量Q与电阻R的关系,这样可使实验现象更明显;图中如果再增加一个 (填写一个电路元件的名称),还能探究电流产生的热量Q与电流I的关系。
23.小利用如图的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的某种液体,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。
(1)实验中液体吸热的多少是通过 来反映的;
(2)现有水和煤油两种液体可供选择,为了在较短的时间内达到明显的实验效果,小明应该选用 (水/煤油)来做实验,这是因为水的 较大;
(3)实验中将两瓶中的电阻丝串联,目的是为了控制通过两根电阻丝的 相等;
(4)实验中没有计时的工具,可以通过操作 来确保通电时间相同。
五、综合题
24.如图是苏泊尔电饭锅的原理图,它有加热和保温两档,通过S的通断进行调节,R0、R都是电阻,当是加热挡时电路的电功率为1000W,当是保温挡时电路总功率为22W。求:
(1)要使电饭锅处于保温挡时,开关S应处于 状态?
(2)电阻丝R0的阻值是多大?( )
(3)当电饭煲处于保温挡时,电路中的电流多大?保温5min电阻丝R0产生的热量是多少?( )
六、计算题
25.小华家买了一个家用电吹风,其简化电路如图所示,主要技术参数如下表;电吹风在额定电压下工作,请解答如下问题:
(1)电吹风吹冷风时,通过电动机的电流是多大?
(2)正常工作时电热丝的电阻是多大?
(3)电吹风内电动机的线圈电阻是0.8Ω,电吹风吹冷风10min线圈产生的热量是多少?
(4)一天,小华断开家中其它用电器,只用电吹风吹热风时,发现家中标有“220V,10(20A),3000r/(kW·h)”的电能表5min内转了200圈,求电吹风此时的实际功率是多少?
26.如图所示,为某电热毯的简化电路图,其中R2=1760Ω,当开关S1、S2都闭合时,电热毯处于高温加热状态,此时的电功率为110W;当只闭合开关S1时,电热毯处于保温状态,此时电路中的电流为0.1A。通过计算回答:
(1)高温加热时,电路中的电流多大?
(2)R1的电阻值多大?
(3)保温5min,R2产生了多少热量?
27.某品牌电加热座椅垫内部电路如图所示,S接触“2”或“3”触点时,可实现低温挡或高温挡位调节,已知低温挡时R1的功率为4W,R2的功率为8W,R1、R2均为加热电阻。求:
(1)在低温挡工作时,电路中的电流;
(2)在低温挡工作时,5min电路消耗的总电能;
(3)高温挡的功率。
七、科普阅读题
28.阅读短文,回答问题:
电热毯
电热毯,又名电褥。是一种床上用的取暖器具,主要用于人们睡眠时提高被窝里的温度来达到取暖的目的。除此以外,还可用于被褥的去潮除湿。它耗电量少、温度可调节、使用方便、广泛,功率一般在60~120W之间。电热毯是一种接触式电暖器具。普通型电热毯,使用的电热合金丝是直线状的,但更多的是呈螺旋状缠绕在耐热芯线上,外面涂覆一层耐热树脂,通电时即发出热量。电热毯按面积分为儿童型、单人型和双人型,按控温性能分为普通型和自动调温型。普通型不带控温元件,使用者可按需要接通或切断电源来控制温度;自动调温型带控温元件,能自动使电热毯处于预定的温度范围内。
(1)电热毯是利用 原理工作的,在工作过程中,电能转化成 能;
(2)电热毯中使用的合金丝的电阻 (大于/等于/小于)与它同种长度和规格的导线电阻,合金丝外面涂覆的耐热树脂属于 (导体/绝缘体);
(3)自动调电热毯中的控温元件材料应选择 (导体/超导体/半导体)来制作。小明家电热毯的合金丝断了,他把合金丝接上后继续使用,一段时间后发现接头处烧焦了,这是因为接头处合金丝的电阻 (变小/变大/不变);
(4)如图是电热毯工作时合金丝的电阻随温度变化关系的图像,正确的是
A. B.
C.D.
(5)如图是小明学习电学后设计的高、中、低三个挡位电热毯的原理图,其中图中虚线框内有两处是电阻,一处是开关(S1),请你用元件符号将电路图补充完整。
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最终温度/℃
液体甲
200
10
5
60
液体乙
200
10
5
50
热风温度
50~75℃
额定功率
热风时:990W
冷风时:110W
额定电压
220V
质量
0.5kg
参考答案:
1.D
【详解】A.因为电阻和加热的液体均不相同,存在多个变量,所以不能探究电阻丝产生电热的多少与电阻大小的关系,故A错误;
B.为了比较水和煤油吸热的多少,应采用相同的加热装置,通过比较加热时间来比较物体吸收热量的多少,采用的是转换法,因为R乙=R丙,且串联电路中电流处处相等,根据Q=I2Rt,相同时间内乙丙放出的热量相同,所以乙丙两瓶吸热的多少是通过加热时间判断的,故B错误;
C.A选项的研究对象是电阻,因为三者串联,所以加热时间相同,不用秒表也可以探究电阻丝产生热量的多少与电阻大小的关系,故C错误;
D.因为R甲
2.D
【详解】AC.图甲中,不同阻值的两个电阻丝串联在电路中,通过的电流相同,据控制变量法,可探究电流产生的热量与电阻的关系,据焦耳定律Q=I2Rt知,在通电时间及电流相同时,电阻越大,电流产生的热量越多。故AC错误;
B.甲图中,右侧容器中的电阻丝阻值大,两个容器中的电阻丝通过的电流相同,则通电一段时间后,右侧容器中的电阻放出的热量多,空气吸收的体积膨胀较大,压强变大较多,则U形管中液体的液面高度差更大,故B错误;
D.甲乙实验中,电流通过电阻丝产生热量时,将电能转换为内能时电流做了功,故D正确。
故选D。
3.A
【详解】A.电风扇中的电动机通电后电风扇转动,电能转化成了机械能,这利用的是磁场对通电导体有力的作用,不是应用电流的热效应,故A符合题意;
BCD.电熨斗、电水壶、电饭锅在使用时,电能转化成内能,所以它们利用的都是电流的热效应,故BCD不符合题意。
故选A。
4.D
【详解】A.由图知,锡纸条上ab、bc、cd段的材料和长度相等,ab段横截面积最小,cd段横截面积最大,在材料和长度相同时,横截面积越小电阻越大,所以ab段的电阻最大,bc段的电阻较大,cd段的电阻最小,故A正确,A不符合题意;
BCD.ab、bc、cd段可看作是串联,通过三段的电流相等,根据可知相等时间内,ab段的电阻最大,产生热量最多,其次是bc段,cd段产生的热量最少,所以先冒烟的是ab段,故BC正确,D错误。BC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5.C
【详解】A.超导材料的电阻为0,电热丝是利用电流的热效应工作的,由焦耳定律Q=I2Rt可知,当R=0时,Q=0,即不产生电热,所以电热丝不可以用超导材料制作。故A错误;
B.电风扇工作时要消耗电能才能旋转,因此是把电能转化为机械能。故B错误;
C.三角形触片置于B处时,此时电路只有电风扇接入电路,电热丝并未通电,因此电吹风吹凉风。故C正确;
D.三角形触片置于A处时,电流分别流过电风扇、电热丝,有两条路径,因此电风扇和电热丝是并联。故D错误。
故选C。
6.C
【详解】A.产生的热量为
Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×1s=200J
故A不符合题意;
B.电动机消耗的电能
W=UIt=380V×10A×1s=3800J
故B不符合题意;
CD.产生的机械能为
W′=W-Q=3800J-200J=3600J
电动机的效率
≈94.7%
故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
7. 串 小于 少
【详解】[1][2][3]电炉中的电阻丝与连接电炉的导线是串联的,根据串联电路的特点可知,电流相等,又因为通电时间相等,则根据焦耳定律可知,由于导线的电阻远小于电阻丝的电阻,电炉中的电阻丝通电一段时间后产生很多热量,导线产生热量很少。
8. 1∶4 1∶4 4∶1
【详解】[1]由图像知道,当通过两电阻电流为I0时,
U甲=U0,U乙=4U0
由知道,甲乙两电阻之比为
[2]将甲、乙串联后接在同一电路上,串联电路中各处的电流相等,通电时间相等,由焦耳定律知道,甲、乙两电阻产生的热量之比
[3]若将甲乙并联后接在同一电路上,由于并联电路电压的特点知道,甲、乙两端的电压相等,由知道
9. 热 4.2×105 热传递 87.5% 400
【详解】[1]热效应是指导体通电时会发热的现象,电热水壶是利用电流的热效应工作的。
[2]电水壶正常工作时将2kg水从20℃加热到70℃,水吸收的热量为
[3]用电水壶给水加热是用热传递的方式改变水的内能。
[4]此过程消耗的电能为
[5]表示每消耗的电能,电能表指示灯闪烁3000次,若此时家里只有电水壶用电,则电能表指示灯闪烁次数为
10. 短路 热 ab
【详解】[1]因为锡属于金属,具有导电性,将锡纸条带锡的一端接在电池的正极,带锡另一端接在电池的负极,形成了电源短路,此时电路中迅速产生大量热量使温度达到锡纸的着火点而使之燃烧。
[2]由于锡纸条有电阻,当有电流通过时,会产生热量,这是利用了电流的热效应。
[3]由图知,锡纸条上相同长度的ab段、bc段、cd段,三段的长度和材料相同,ab段横截面积较小,在材料和长度相同时,横截面积越小电阻越大,所以ab段的电阻大,cd段横截面积大,电阻小,在电流相同和通电时间相同时,由知,电阻越大,产生的热量越多,故ab段产生的热量多。
11. > 1∶2 48
【详解】[1]由图可知,在电流相同时,A电阻两端的电压大,根据可知,RA>RB。
[2]若将A、B两电阻并联接在4V电源的两端,电阻两端的电压相同,通过RA和RB的电流分别为0.2A和0.4A,根据P=UI可知,RA和RB的电功率之比为
PA∶PB=UIA∶UIB=0.2A∶0.4A=1∶2
[3]1min内电阻电阻A产生的热量为
Q=W=UIAt=4V×0.2A×60s=48J
12. 并 热效应 会
【详解】[1]家庭电路中,电冰箱、电饭煲、日光灯等全部并联,这样可以在额定电压下工作,而且互相不影响。
[2]电饭煲工作时电能转化为内能,是利用电流热效应工作的。
[3]开关是闭合的,B处还和火线相连,接触B点,相当于接触火线,因此会发生触电事故。
13. 2200 1.2×104 90.9%
【分析】已知线圈的电阻和通过的电流以及通电时间,根据公式Q=I2Rt可求这台电动机1min内产生的热量.
已知电动机两端的电压和通过的电流,根据公式P=UI可求电动机的总电功率;再根据公式P=I2R计算线圈消耗的功率,总功率减去线圈消耗的功率就是电动机的输出功率,输出功率与总功率的比值就是这台电动机的效率.
【详解】这台电动机1min内产生的热量:
Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×60s=1.2×104J,
电动机的电功率:
P总=UI=220V×10A=2200W,
线圈消耗的功率:
P圈=I2R=(10A)2×2Ω=200W,
输出功率:
P出=P总−P圈=2200W−200W=2000W,
这台电动机的效率:
η===90.9%.
14.
【详解】探究电流产生热量与电阻关系,需保证电流一定,电阻不同,所以选择R1、R2串联,如下图所示:
15. 甲乙 见解析 吸热的本领强弱 大 乙 不可以
【详解】(1)[1][2]比较质量相等的不同燃料燃烧放热的情况,要选择不同燃料分别加热质量相等的同一液体,观察液体的温度变化进行比较,故应选择甲乙两幅图中的装置进行实验。
[3][4]探究不同物质的吸热升温现象,要选用相同装置加热质量相同的不同物质,相同加热时间内,物质吸收热量相同,由可知,温度计升高的示数反映吸热的本领强弱。若升高的温度用ΔT表示,ΔT说明燃料放出热量的多少,由得
则ΔT与m的比值大的燃料粗略反映其热值较大。
(2)[5]由图(2)得,甲乙烧瓶中的两根电热丝串联,电流与通电时间相同,两根电热丝材料、长度相同,但乙烧瓶中电热丝横截面积小,则乙烧瓶中电热丝的电阻较大,闭合开关,通电一段时间后,由得,乙烧杯中电热丝产生的热量较多,则乙烧杯中的煤油吸收的热量较多,甲、乙烧瓶中装有质量、初温相同煤油,由得,乙烧瓶中煤油温度升高较多,则乙烧杯中煤油温度升得较高。
[6]探究通电导体放出热量与电流的关系时,要控制电阻和通电时间相同,改变电路中电流的大小。利用滑动变阻器可以改变电路中电流的大小,利用同一个烧瓶中的电阻丝进行实验可以控制电阻不变,只用图示电路装置器材无法控制同一电阻丝加热的时间相同,因此不能直接探究通电导体放出的热量与电流大小的关系。
16. 温度计示数变化 转换法 煤油 电流 电阻 电压 电压 见解析
【详解】(1)[1][2]实验中通过观测温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量多少,这种研究方法叫转换法。
[3]质量相同的不同物质,吸收热量相同时,由可知,比热容较小的煤油温度变化比较明显,应选用煤油进行实验。
(2)[4][5]如图所示,两根金属丝串联,则电流和通电时间相等,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小,通电一定时间后,乙瓶中的温度计示数升高的快,说明乙瓶中电阻较大的镍铬合金丝产生的热量多。因此可得结论:在电流和通电时间相同时,电阻越大,导体产生的热量越多。
(3)[6][7]电路中两电阻丝串联,电流和通电时间相等。电阻不同,由串联电路分压规律可知,两电阻丝两端的电压不同,由电功公式W=UIt可知,在不改变电路连接方式的情况下,本套装置可以探究电功和电压关系,则还需要添加电压表才能完成探究实验。
(4)[8]比较不同物质的吸热能力时,小明将乙烧瓶中的煤油换成质量相等的盐水,实验中由于两烧瓶中电阻丝的电阻不同,相同时间内煤油和水吸收的热量不相同,无法通过比较温度计示数的变化来判断吸热的多少,因若要完成该实验,还需让甲、乙两烧瓶中电阻丝的阻值相同。
17. 转换法 煤油的比热容较小 电流 电流和通电时间一定时,导体的电阻越大,导体产生的热量越多
【详解】(1)[1]电流通过电阻丝做功,消耗电能转化为内能,产生的热量被煤油吸收,煤油吸收热量的多少我们直接看不到,但煤油吸收热量温度升高,本实验是通过温度计的示数变化反应电流产生的热量多少;通过观察烧瓶中温度计示数的变化来判断电阻丝发热的多少属于转换法。
(2)[2]若将烧瓶中装有水,则由Q=cmΔt可知,在相同质量的水和煤油中,吸收的相同的热量时,由于水的比热容大,温度升高的度数少,温度计的示数变化不明显。而煤油的比热容较小,相同质量的水和煤油吸热相同,煤油升高的度数大,故本实验中为了在较短的时间内达到明显的实验效果,选用煤油而不用水。
(3)[3]由Q=I2Rt可知,电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关,由图可知,将两个电阻串联,目的是为了控制电流和通电时间相同。
(4)[4]实验中,小明发现甲烧瓶中温度计的示数升高得快,由转换法,R1产生的热量多,因R1>R2,则可得出的初步结论是:电流和通电时间一定时,导体的电阻越大,导体产生的热量越多。
18. 电流和通电时间 温度计示数的变化 电流 滑动变阻器的滑片 乙
【详解】(1)[1]串联电路各处的电流都相等,如图甲小明将两电阻丝(R甲>R 乙)串联接入电路是为了控制通过两电阻丝的电流相等和通电时间相同。
[2]根据转换法,实验过程中电流产生热量的多少是通过比较温度计示数的变化来反映的。
(2)[3]图乙中,B容器两电阻并联后与A容器的电阻串联,两容器内两电阻的阻值大小相等,根据串联和并联电路电流的规律,通过A容器中电阻的电流大于通过B容器内等值电阻的电流,即目的是改变烧瓶内电阻丝B中的电流大小。
[4]小明用图甲所示装置也可通过调节变阻器的滑片,从而改变电路的电阻,达到改变电路的电流的目的。
[5]由图乙可知,左右烧瓶中的液面高度即可反应热量多少,故不用记录通电时间。
19. 煤油的比热容比水小 温度计的示数 电阻大小 大 电流 通电时间 煤油吸热后温度的变化 质量 初温
【详解】(1)[1]根据,相同质量的水和煤油吸热相同时,由于煤油的比热容较小,煤油温度升的高,实验现象明显。
(2)[2]根据转换法,加热时间是相同的,比较两烧瓶中温度计的示数来比较产生的热量多少。
[3][4]图中两电阻丝串联,根据串联各处的电流相等(通电时间相同),故可以探究出电热与电阻大小的关系;观察发现甲烧瓶中温度计的示数大,表明其它条件相同时,导体的电阻越大,产生的热量越多。
(3)[5][6]本实验通过以两金属丝串联的方式,根据串联各处的电流相等可知,控制电流和通电时间相同。
[7][8][9]因为导体产生的热量不易直接观察,把导体产生热量的多少转换为煤油吸热后温度的变化;为了保证这种转换的科学性,实验中还应采取的措施是控制煤油的质量、初温相同。
20. 质量 A 乙 4∶5 电阻
【详解】(1)[1]探究甲、乙两种液体的吸热能力,应控制质量保持不变,即取质量相等的甲乙两种液体进行实验。
(2)[2]实验中通电加热时间的长短来判断吸热的多少,加热时间越长,物质吸收的热量越多,故选A。
(3)[3]由表中实验数据可知,相同质量的液体加热相同的时间,吸收相等的热量,液体乙升高的温度低,液体乙的吸热能力强。
[4]由Q吸=cmΔt可知,质量相同的不同物质,吸收相同的热量,升高的温度与比热容成反比,所以液体甲和液体乙的比热容之比
c甲∶c乙=Δt乙∶Δt甲=(50℃-10℃)∶(60℃-10℃)=4∶5
(4)[5]由图可知,此时两电阻串联,所以电流相同,通电时间相同,电阻丝的阻值不同,故该装置可以探究电热和电阻的关系。
21. 质量 加热时间 加热时间 水温度的变化 不能 见解析 能
【详解】(1)[1][2]用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象,根据控制变量法可知要控制水和沙子的质量相同;实验中通过加热相同的时间,即吸收相同的热量,通过比较升高的温度来比较水和沙子的吸热能力,所以实验中需要记录的物理量为加热时间和升高的温度。
[3]实验中用相同的加热器目的是在相同时间内放出的热量相同,水和沙子吸收的热量也相同,通过加热时间来反映物质吸热的多少,这用到了转换法。
(2)[4]用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量,控制酒精与碎纸片质量相等,烧杯中水的质量与初温相等,通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量,水升高的温度越高,燃料完全燃烧放出的热量越多。
[5]实验中发现用碎纸片加热烧杯中水温度升得快,但升高的不一定多,不能说明碎纸片的热值大。
(3)[6]由图丙可知,两电阻串联,通过两电阻丝的电流相等,B烧瓶内的电阻大,通电2min温度计2的示数变化更大,说明B烧瓶内的电阻产生的热量更多,所以可初步得出论:在电流和通电时间相同时,电阻越大,产生的热量越多。
[7]该装置中有滑动变阻器,可以移动滑动变阻器来改变电路中的电流,探究电阻RA或RB的电热与电流的关系。
22. 质量 相等 加热的时间 小 水换成等质量的煤油 电流和通电时间 滑动变阻器
【详解】(1)[1]根据控制变量法,要控制相同质量的水和煤油吸收相同的热量(即加热相同的时间),比较温度的变化。
[2]因串联电路电流相等,通电时间也相等,要控制相同时间水和煤油吸热相同,根据Q=I2Rt,故两电阻阻值相等。
(2)[3]实验时吸收热量多少无法直接测量,根据转换法,可以通过加热的时间反映水和煤油吸收热量的多少。
(3)[4]通电一段时间后,质量相同的水和煤油吸热相同,发现煤油升温更快,由,说明煤油的比热容比水小。
(4)[5]要研究电流产生的热量Q与电阻R的关系,要控制通过电阻的电流和通电时间相同,只改变电阻大小,电阻丝产生的热量不易直接观察,但可使等质量初温相同的液体吸收相同的热量,根据,由温度变化确定产生的热量多少;因煤油的比热容比水小,故吸热相同,煤油温度变化明显,只需将其中一个烧瓶中的水换成等质量的煤油,就能探究当电流和通电时间一定时,电流产生的热量Q与电阻R的关系,这样可使实验现象更明显。
[6]要探究电流产生的热量Q与电流I的关系,控制电阻的和通电时间相同,可将其中一个电阻丝作为研究对象,控制通过时间相同。
[7]为改变电流大小,再增加一个滑动变阻器,即能探究电流产生的热量Q与电流I的关系。
23. 温度计示数 煤油 比热容 电流 开关
【详解】(1)[1]实验使用转换法,甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的某种液体,根据可知,温度计示数变化越大,说明液体吸热越多,则该电阻产生的热量越多。
(2)[2][3]由可得,分析可知,质量相同的水和煤油吸收相同的热量,因水的比热容大,温度变化小,煤油的比热容较小,温度变化大,故为了在较短的时间内达到明显的实验效果,小明应该选用煤油来做实验。
(3)[4]要研究导体产生的热量与电阻大小的关系,根据焦耳定律必须保证通过导体的电流和通电时间相等,根据串联电路的特点,为了控制通过两根电阻丝的电流相等,实验中将两瓶中的电阻丝串联。
(4)[5]由图可知,该电路为串联电路,各处的电流是相同的,实验中可以通过操作开关来确保通电时间相同。
24. 断开 ,
【详解】解:(1)由图可知,当开关S断开时,R、R0串联,电路总电阻较大;当开关S闭合时,电路为R0的简单电路,电路总电阻较小;根据可知,当开关S断开时,电路功率较小;当开关S闭合时,电路功率较大;所以,要使电饭锅处于保温挡时,开关S应处于断开状态。
(2)电阻丝R0的阻值
(3)当电饭煲处于保温挡时,电路中的电流
保温5min电阻丝R0产生的热量
答:(1)要使电饭锅处于保温挡时,开关S应处于断开状态;
(2)电阻丝R0的阻值是;
(3)当电饭煲处于保温挡时,电路中的电流为,保温5min电阻丝R0产生的热量是。
25.(1)0.5A;(2)55Ω;(3)120J;(4)800W
【详解】解:(1)由图知,当开关接B、C触点时,只有电动机工作时,电吹风吹冷风,由表中数据知其功率为P冷=110W,由P=UI可知,电吹风吹冷风时,通过电动机的电流
(2)由图知,当开关接A、B触点时,电动机和电热丝并联,此时电吹风吹热风,由表中数据知,P热=990W,电热丝的功率
P电热丝=P热-P冷=990W-110W=880W
电热丝电阻
(3)电吹风吹冷风10min线圈产生的热量
Q=I2R线圈t=(0.5A)2×0.8Ω×10×60s=120J
(4)3000r/(kW·h)表示每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转3000转,只有电吹风吹热风时,电能表转了200圈,消耗的电能为
工作时间为
电吹风此时的实际功率为
答:(1)电吹风吹冷风时,通过电动机的电流是0.5A;
(2)正常工作时电热丝的电阻是55Ω;
(3)电吹风吹冷风10min线圈产生的热量是120J;
(4)电吹风此时的实际功率为800W。
26.(1)0.5A;(2)440Ω;(3)5280J
【详解】解:(1)家庭电路电压为220V,由图可知,当S1、S2都闭合时,此时R2被短路,电路为R1的简单电路,根据P=UI,高温加热时,电路中的电流
(2)由欧姆定律得出R1的电阻值
R1=UI高=220V0.5A=440Ω
(3)只闭合S1时,保温5min,R2产生的热量
Q=I2R2t=(0.1A)2×1760Ω×5×60s=5280J
答:(1)高温加热时,电路中的电流是0.5A;
(2)R1的电阻值是440Ω;
(3)保温5min,R2产生热量5280J。
27.(1)1A;(2)3600J;(3)36W
【详解】解:(1)由图可知,在低温挡工作时,开关接触2触点,此时R1、R2串联,由题意,此时R1的功率为4W,R2的功率为8W,则电路总功率为
电路中的电流为
(2)在低温挡工作时,电路总功率为12W,5min电路消耗的总电能
(3)开关接触2触点时,在低温挡工作,R1的功率为4W,电流为1A,根据
可得,R1的电阻为
高温挡时,开关接3,只有R1接入电路,高温挡的功率为
答:(1)在低温挡工作时,电路中的电流为1A;
(2)在低温挡工作时,5min电路消耗的总电能为3600J;
(3)高温挡的功率为36W。
28. 电流的热效应 内 大于 绝缘体 半导体 变大 D
【详解】(1)[1][2]电热毯工作时是利用电流热效应工作的,工作时消耗电能,得到内能,所以主要把电能转化为内能。
(2)[3]电热毯中使用的合金丝与导线串联,通过的电流相同,由Q=I2Rt可知,合金丝是发热体,要在相同时间内产生较多的热量,其电阻应远远大于与它同种长度和规格的导线电阻。
[4]使用电热毯时为防止发生触电事故,合金丝外面涂覆的耐热树脂属于绝缘体。
(3)[5][6]控温元件材料应选择半导体来制作;由Q=I2Rt可得
因为相同时间内热量增多,而接头处与电阻线中的电流相同,所以接头处的电阻在变大。
(4)[7]电热毯的发热材料是金属丝,未通电时有电阻,通电后其阻值随温度的升高而增大,故D正确,ABC错误。
故选D。
(5)[8]电热毯有高、中、低三个挡位,实际功率不同,由可知,电压一定时,电阻越大,实际功率越小;电阻越小时,实际功率越大,则如下图所示电路:
处于低温挡时,接入电路中的电阻最大,两电阻串联接入电路;图1断开开关S1,开关S2处于a位置;图2断开开关S1,开关S2处于b位置。
处于中温挡时,接入电路中电阻次之,接入一个电阻;图1图2都只闭合S1;
处于高温挡时,接入电路中的电阻最小,两电阻并联接入电路;图1中闭合开关S1,开关S2处于b位置;图2中闭合开关S1,开关S2处于a位置。
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