九年級物理全冊 18.4《焦耳定律》練習(xí) （新版）新人教版.doc

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《焦耳定律》同步練習(xí) ◆ 選擇題 1.電阻絲剪掉十分之一后，接入原來電路，則在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與原來產(chǎn)生的熱量之比為（　?。? A.10：9B.1：10C.10：1D.9：10 2.下列用電器屬于利用電流熱效應(yīng)工作的是（　　） A.電飯鍋B.電風(fēng)扇C.計(jì)算機(jī)D.電視機(jī) 3.計(jì)算電流通過電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量，下面公式選用正確的是（　?。? A.UItB.U2Rt C.I2RtD.前面三個(gè)都可以 ◆ 填空題 4.阻值為60Ω的電阻絲，通過它的電流為1A，該電阻絲在5min的時(shí)間內(nèi)共產(chǎn)生 ______ J的熱量。 5.如圖裝置，在兩相同燒瓶內(nèi)裝滿等量煤油，瓶塞上各插入一根粗細(xì)相同的玻璃管，瓶內(nèi)裝入粗細(xì)、材料相同的電阻絲R甲和R乙，R甲長度大于R乙，閉合開關(guān)，經(jīng)過一段時(shí)間t1后，甲玻璃管液面上升高度h甲 ______ （選填“大于”或“小于”）乙玻璃管液面上升高度h乙，斷開開關(guān)，當(dāng)兩根玻璃管液面回到原來高度后，向右移動(dòng)滑片，再閉合開關(guān)，則甲玻璃管液面上升高度h甲加所需時(shí)間t2 ______ （選填“大于”或“小于”）t1。 ◆ 實(shí)驗(yàn)探究題 6.小明為了探究“導(dǎo)體的發(fā)熱功率跟電阻的大小關(guān)系”，做了如下實(shí)驗(yàn)：圖中兩個(gè)燒瓶盛上等量的煤油，并插入溫度計(jì)以顯示煤油的溫度。A、B兩瓶中分別浸泡了一段長短、粗細(xì)均相同的銅絲和鎳鉻合金絲，將它們串聯(lián)起來接到電源上。請回答： （1）將銅絲和鎳鉻合金絲串聯(lián)的目的是： ______ 。 （2）通電一段時(shí)間后，可以觀察到B瓶中溫度計(jì)的示數(shù)高，表明 ______ 絲的發(fā)熱功率較大。 （3）通電后，溫度計(jì)的示數(shù)升高，這種現(xiàn)象是由電流的 ______ 效應(yīng)引起的，這時(shí)煤油的內(nèi)能 ______ （選填“增加”、“減小”或“不變”） （4）實(shí)驗(yàn)表明：在 ______ 相同的情況下， ______ ，產(chǎn)生熱量越多。 7.利用如圖所示的電路裝置，探究“電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)”。接通電源，兩容器內(nèi)的空氣被加熱后膨脹，使U形管的液面發(fā)生變化，通過觀察U形管的液面變化情況，比較瓶內(nèi)電阻絲的發(fā)熱多少？ （1）此裝置可以探究電流產(chǎn)生的熱量跟 ______ 的關(guān)系，一段時(shí)間后， ______ 容器內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量較多（選填“左”或“右”）。 （2）如果通過R1的電流為2A，那么10s內(nèi)通過R1的電流產(chǎn)生的熱量是 ______ J。 ◆ 計(jì)算題 8.如圖所示是一款新上市的全自動(dòng)饅頭機(jī)，它安裝有扭力電機(jī)和面裝置，可以模擬人手揉面。這款饅頭機(jī)只需一鍵操控，即可完成混合食材、揉面、成型、發(fā)酵、升溫、蒸制、燜燒的手工饅頭制作全過程，兩個(gè)小時(shí)就能做出安全、放心、松軟的“手工饅頭”。根據(jù)下表所示相關(guān)數(shù)據(jù)，請你完成下列問題： 額定電壓 加熱功率 電機(jī)功率 220V 880W 110W （1） 饅頭機(jī)用來加熱饅頭，這是利用了電流的 ______ 效應(yīng)工作的。 （2）饅頭機(jī)正常加熱時(shí)，通過加熱電阻的電流是多大？通電2min加熱電阻產(chǎn)生的熱量是多少？ （3）正常工作時(shí)，饅頭機(jī)混合食材、揉面、成型時(shí)電機(jī)工作30min，發(fā)酵、升溫、蒸制、燜燒時(shí)加熱電阻工作1.5h；請問正常狀態(tài)下蒸一次饅頭，該饅頭機(jī)總共消耗的電能是多少kW?h？ （4）若在用電高峰期用該饅頭機(jī)蒸饅頭，實(shí)際電壓只有200V，計(jì)算此時(shí)饅頭機(jī)的實(shí)際加熱電功率（結(jié)果保留整數(shù)）。 答案與解析 ◆ 選擇題 1. 解：電阻絲剪掉110后，電阻變?yōu)樵瓉淼?10，即現(xiàn)在電爐絲和原來的電爐絲的電阻關(guān)系： R現(xiàn)在：R原來=910R：R=9：10， 因電流通過電爐絲做功消耗電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且電源的電壓不變， 所以，由Q=W=U2Rt可知，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與原來產(chǎn)生的熱量之比： Q現(xiàn)在：Q原來=U2R現(xiàn)在t：U2R原來t=R原來：R現(xiàn)在=10：9。 故選A。 電阻絲剪掉110后，電阻變?yōu)樵瓉淼?10，知道仍然接在原來的電源兩端，所加電壓不變，利用Q=W=U2Rt分析判斷。 本題考查了學(xué)生對焦耳定律、并聯(lián)電路的電壓關(guān)系、影響電阻大小的因素的了解和掌握，為防止因顛倒而出錯(cuò)，記住規(guī)律：在并聯(lián)電路中，除了電壓相等外，各電阻的電流、電功、電功率、電熱都與電阻成反比。 2. 解： A、電飯鍋將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用了電流的熱效應(yīng)，符合題意； B、電風(fēng)扇主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是利用了電流的磁效應(yīng)，不合題意； C、計(jì)算機(jī)主要將電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，不是利用電流的熱效應(yīng)，不合題意； D、電視機(jī)主要將電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，不是利用電流的熱效應(yīng)，不合題意。 故選A。 當(dāng)電流通過電阻時(shí)，電流作功而消耗電能，產(chǎn)生了熱量，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。 主要考查電流的熱效應(yīng)在生活中的應(yīng)用實(shí)例，只有認(rèn)真把握它的定義，才能真正區(qū)分它們。體現(xiàn)了物理來源于生活，又服務(wù)于社會(huì)的理念。 3. 解： 電功的計(jì)算公式：W=UIt是用來計(jì)算用電器消耗電能的； 焦耳定律公式：Q=I2Rt是用來計(jì)算電流產(chǎn)生熱量的； 電動(dòng)機(jī)是非純電阻電路，工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，計(jì)算產(chǎn)生熱量只能用Q=I2Rt來計(jì)算。 用電器如果將電能只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則Q=W=UIt=I2Rt=U2Rt是通用的。 故選C。 電動(dòng)機(jī)消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，由此分析解答。 本題考查了電功公式和焦耳定律的應(yīng)用，要注意電動(dòng)機(jī)是非純電阻用電器消耗的電能和產(chǎn)生的熱量不相等。 ◆ 填空題 4. 解：該電阻絲在5min的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量： Q=I2Rt=（1A）260560s=1.8104J。 故答案為：1.8104。 知道電阻絲的阻值和通過的電流，根據(jù)Q=I2Rt求出該電阻絲在5min的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量。 本題考查了焦耳定律的應(yīng)用，是一道基礎(chǔ)題目。 5. 解： 粗細(xì)、材料相同的電阻絲R甲和R乙，R甲長度大于R乙，則R甲＞R乙； 兩電阻絲串聯(lián)，通過的電流和通電時(shí)間相同，因?yàn)榧灼恐须娮杞z的電阻大于乙瓶中電阻絲的電阻，電流通過甲瓶中電阻絲產(chǎn)生的熱量多，使甲瓶中的煤油溫度上升的高，由此得出，當(dāng)通過的電流和通電時(shí)間相同時(shí)，導(dǎo)體的電阻越大、電流產(chǎn)生的熱量越多，故甲玻璃管液面上升高度h甲大于乙玻璃管液面上升高度h乙； 向右移動(dòng)滑片，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變大，電流減小，在電阻相同、放出熱量相同的情況下，電流越小，根據(jù)焦耳定律可知，所用的時(shí)間越長，即t2大于t1。 故答案為：大于；大于。 由焦耳定律可知，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間有關(guān)。 實(shí)驗(yàn)時(shí)因?yàn)榧灼恐须娮杞z的電阻大于乙瓶中電阻絲的電阻，電流通過甲瓶中電阻絲產(chǎn)生的熱量多，使甲瓶中的煤油溫度上升的高。 焦耳定律Q=I2Rt，即當(dāng)通過導(dǎo)體的電流一定，通電時(shí)間一定時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻有關(guān)，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。所以是利用控制變量法來設(shè)計(jì)、分析實(shí)驗(yàn)，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 ◆ 實(shí)驗(yàn)探究題 6. 解：（1）本實(shí)驗(yàn)探究的是導(dǎo)體的發(fā)熱功率跟電阻大小的關(guān)系，因?yàn)閷?dǎo)體的發(fā)熱功率不僅與電阻的大小有關(guān)，還與通過導(dǎo)體的電流及通電時(shí)間的長短有關(guān)，故而本實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)導(dǎo)體要串聯(lián)在電路中以保證通過兩個(gè)合金絲的通電電流和通電時(shí)間相等； （2）通電一段時(shí)間后，通過觀察可以看出到B瓶中溫度計(jì)的示數(shù)較高，表明B燒瓶中的煤油吸收的熱量多，即在電流和通電時(shí)間相同的情況下鎳鉻合金絲的發(fā)熱功率較大； （3）通電后，溫度計(jì)的示數(shù)升高，這種現(xiàn)象是由于電流通過導(dǎo)體要發(fā)熱引起的，是電流的熱效應(yīng)；這時(shí)煤油的內(nèi)能因吸收熱量而增加物體的內(nèi)能； （4）兩段合金絲是串聯(lián)，則電流相等，通電時(shí)間相等，不同的是導(dǎo)體的電阻值，所以實(shí)驗(yàn)表明：在電流相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生熱量越多。 故答案為：（1）控制電流和通電時(shí)間相同；（2）鎳鉻合金絲；（3）熱；增加；（4）電流；電阻越大。 （1）在實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)做到所研究的銅絲和鎳鉻合金絲串聯(lián)連接到電路中，用以保證通過二者的電流和通電時(shí)間相等； （2）在本實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)體體現(xiàn)在燒瓶中煤油溫度的高低上，因此溫度計(jì)示數(shù)的高低表明發(fā)熱功率的大??； （3）實(shí)驗(yàn)中電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的現(xiàn)象是電流的熱效應(yīng)，物體溫度升高標(biāo)志內(nèi)能增加； （4）根據(jù)控制變量法，兩段合金絲是串聯(lián)，則電流相等，通電時(shí)間相等，由Q=I2Rt知，電熱與電阻的關(guān)系。 本題考查了運(yùn)用控制變量法研究電流通過導(dǎo)體時(shí)的發(fā)熱功率與電阻的關(guān)系。電熱屬于電流的熱效應(yīng)，由電能轉(zhuǎn)化煤油的內(nèi)能。電能轉(zhuǎn)化煤油內(nèi)能的多少是通過溫度計(jì)的示數(shù)變化體現(xiàn)的，注意這是轉(zhuǎn)換法的利用。 7. 解：（1）由圖示實(shí)驗(yàn)可知，兩阻值不同的電阻絲串聯(lián)，通過電阻絲的電流與通電時(shí)間相等而電阻阻值不同，此裝置可以探究：電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；由于右側(cè)中的電阻絲阻值較大，將此裝置接到電源兩端，通電一段時(shí)間，電流在右側(cè)容器中產(chǎn)生的熱量較多； （2）R110s內(nèi)產(chǎn)生的熱量： Q=I2Rt=（2A）25Ω10s=200J。 故答案為：（1）電阻；右；（2）200。 （1）分析圖示裝置與實(shí)驗(yàn)控制的變量分析答題； （2）根據(jù)Q=I2Rt可求熱量。 本題考查了焦耳定律以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析，應(yīng)用控制變量法分析清楚圖示實(shí)驗(yàn)情景即可正確解題。 ◆ 計(jì)算題 8. 解： （1）電流通過導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，所以饅頭機(jī)用來加熱饅頭，這是利用了電流的熱效應(yīng)； （2）由P=UI可知，通過加熱電阻的電流： I=P熱U=880W220V=4A； 通電2min加熱電阻產(chǎn)生的熱量： Q=W=P熱t(yī)=880W260s=1.056105J； （3）共同消耗的電能： W總=P熱t(yī)熱+P電t電=88010-3kW1.5h+11010-3kW0.5h=1.375kW?h； （4）由P=UI=U2R可知，加熱電阻的電阻值： R=U2P熱=(220V)2880W=55Ω； 實(shí)際加熱功率為： P熱′=U實(shí)2R=(200V)255Ω≈727W。 故答案為：（1）熱； （2）饅頭機(jī)正常加熱時(shí)，通過加熱電阻的電流是4A；通電2min加熱電阻產(chǎn)生的熱量是1.056105J； （3）蒸饅頭過程共消耗的電能是1.375kW?h； （4）饅頭機(jī)的實(shí)際加熱電功率為727W。 （1）根據(jù)電流的熱效應(yīng)來分析； （2）根據(jù)I=PU計(jì)算電流；根據(jù)Q=W=Pt計(jì)算產(chǎn)生的熱量； （3）根據(jù)W=Pt分別計(jì)算出電機(jī)和加熱電阻工作消耗的電能，得出整個(gè)過程消耗的電能； （4）根據(jù)P=U2R得出實(shí)際的加熱電功率。 本題主要考查了電功率的計(jì)算，要熟練掌握有關(guān)的公式，做到合理的應(yīng)用，注意根據(jù)表格數(shù)據(jù)獲取有用的信息。