1、1电功电能模块-焦耳定律训练一、单选题1.在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热，甚至引起火灾原因是连接处（ ）A. 电流比别处小，产生的热量多 B. 电流比别处大，产生的热量多C. 电阻比别处小，产生的热量多 D. 电阻比别处大，产生的热量多2.一根阻值恒定的电阻丝，接入某电路后，每分钟产生的热量是 Q，如果让它每分钟产生的热量为 4Q，则下列办法中可行的是：（ ）A. 再取两根相同的电阻丝跟它并联 B. 再取两根相同的电阻丝跟它串联C. 将这根电阻丝两端的电压提高为原来的 2 倍 D. 将这根电阻丝两端的电压提高为原来的 4倍3.电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却
2、不怎么热，这主要是因为（ ）A. 导线的绝缘皮隔热 B. 通过导线的电流小于通过电熨斗的电流C. 导线散热比电熨斗快 D. 导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻4.使用电炉，电炉丝与导线是串联的，当电炉丝发热发红时，连接导线却不热，这是因为（）A. 通过电炉丝电流比通过连接导线的电流大 B. 电炉丝的电阻比连接导线的电阻大C. 电炉丝两端电压比连接导线两端电压小 D. 通过电炉丝电流比通过连接导线的电流小5.有关图所示各图像的说法中，错误的是（ ）A. 图甲为小灯泡灯丝中的电流与灯泡两端电压的关系图像B. 图乙为某种物质质量与体积的关系图像C. 图丙为汽车输出功率一定时机车牵引力与速度的关系图像
3、D. 图丁为一定条件下电流产生的热量与电流之间的关系图像6.下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）A. 笔记本电脑 B. 电冰箱 C. 电风扇 D. 电暖器7.下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）A. 洗衣机 B. 电冰箱 C. 电风扇 D. 电饭锅8.下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（）2A. 电饭锅 B. 洗衣机 C. 电风扇 D. 电磁炉9.某电热器通过 0.5A 的电流时，在 5 秒内放出的热量是 Q，如果通过它的电流是 1.5A 时，则在相同时间内放出的热量是（ ）A. 3Q B. 9Q C. 16Q D. Q10.两根阻值均为 R 的电阻丝，串联后接到电源上，烧
4、开一壶水需时间 t1，并联后再接到同一电源上，相同条件下烧开同一壶水需要时间 t2，比较和的大小有（ ）A. t1=t2/2 B. t1=2t2 C. t1=t2/4 D. t1=4t2二、填空题11.电动机在工作时会产生大量的热，因此利用油对电动机降温已知电动机正常工作的电压为 220V，电阻为 5，通过的电流为 10A，则 5min 内电动机产生的热量为 _ J；产生热量的 80%被油吸收，这些热量可以使质量为 4kg 的油温度上升 _ c 油 =2.0103J/（kg12.当 1 A 的电流通过阻值为 50 的电阻丝，产生的热量为 250 J，则电阻丝通电的时间为_s。13.将光敏电阻
5、R 和定值电阻 R0、电流表、电压表连成如图所示电路，接在 9V 的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如表：（“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为 E，单位坎德拉（cd），分析表中数据可知光强 E=1.5cd 时，光敏电阻的阻值 R=12，此时电流表的示数为 O.5A，则通电 1 分钟 R0上产生的热量为 _ J强 E/cd 1 234 5 6光敏电阻 R/ 18964.53.6314.如图，甲、乙两透明密闭容器中都有一段电阻丝，内有质量相等的空气，U 形管中液面高度的变化可以反映密闭容器中空气温度的变化此实验是为了研究电流产生的热量与_的关系，将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在_容
6、器中产生的热量较多15.如图所示电路中，电源两端电压不变，R 1、R 2的阻值分别为 10 和 20，当 S1、S 2均闭合时电压表的示数为 6V。通过 R1的电流为_A，通电 1min 电流通过 R1产生的热量是_J3三、解答题16.甲图是一种即开即可以用热水的电热水龙头，乙图是它的电路原理图旋转电热水龙头的手柄可带动切换开关在 1、2、3 之间接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间的切换电热水龙头的部分参数如丙表所示额定电压 220V额定功率 2kW/3.5kW电热效率 90%超温保护 55（1）开关处于位置 1 时，放出的水温最高，试求电热丝 R1的阻值（2）当开关处于位置 1、进
7、水口的水温接近 25时，超温保护器就切断了电路试估算水龙头每分钟可以放出多少千克的热水？17.如图所示，人们日常生活和工作中经常使用的一种插线板现在市场上有一些劣质插线板，经质检部门检查发现，部分劣质插线板电源线芯线比合格产品细请根据焦耳定律解释使用这种插线板将会存在什么隐患四、实验探究题18.如图甲、乙所示，是探究“电流产热量跟电阻有关”的实验装置。两个透明容器中都有一段电阻丝，密闭着等量的空气，通电之前，U 型管中液面都相平，装置的两根导线分别接到电源两端，通电一段时管中的液柱高度发生变化，如图所示：（1）甲装置通过_比较电流产生热量的多少；（2）如果通过乙装置左边容器中 5 电阻的电流为
8、 08A,则右边容器中的空气 1min 最多可从电阻丝吸收的热量的多少为_(忽略环境影响)。五、综合题419.家用电磁炉以其高效、节能成为新一代智能灶具，小明在家中关闭其他所有用电器，在只有电磁炉正常工作的情况下请你回答下列有关问题：（1）1 标准大气压下，锅内装有 4.5L 温度为 20的水，给电磁炉通电把水加热到沸腾，水至少吸收多少热量？水的密度为 1.0103kg/m3，水的比热容为 4.2103J/（kg） （2）把上述水烧开用了 20min家中安装的标有“3000r/（kWh）”的电能表转了 1400 圈，求该电磁炉的额定功率？（3）此电磁炉烧水时的效率是多少？20.空气能热水器以其
9、安全实用、经济环保等特点，受到越来越多消费者的关注和青睐；它利用“逆卡诺”循环原理，以制冷剂为媒介，通过压缩机的做功，实现热能由低温物体向高温物体的“搬运”，从而将空气中的热能转移至冷水中，并能使水获得高于压缩机消耗能量的热能若水从空气中吸收的热量为 Q，压缩机消耗的电能为 W，通过热交换使水吸收的热量为 Q 吸 ，有 Q 吸 =Q+W已知某型号的空气能热水器一台电功率为 1800W，工作 1 小时能将 150kg 的水从 15加热到 55时，已知水的比热容为4.2103J/（kg），求：（1）水吸收的热量（2）空气能热水器的工作效率5答案解析部分一、单选题1.【答案】D 【解析】【解答】解：
10、在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾由上述可知选项 A、B、C 都不正确故选 D【分析】电流通过导体产生的热量跟电流、电阻大小和通电时间均有关，因此在分析电流通过导体产热多少时应用控制变量法在电流、通电时间相等时，电阻越大产生的热量越多；在电流、电阻一定时，通电时间越长产生的热量越多；在电阻、通电时间一定时，电流越大产生的热量越多2.【答案】C 【解析】【解答】当电流通过导体做的功（电功）全部用来产生热量（电热），则有 Q = W，即 Q = W =P t =UI t = I2Rt =（ U 2/R）
11、t。由（ U 2/R）t 可知，电压和时间不变的情况下，如果产生的热量变为原来的 4 倍，电阻应变为原来的 1/4，应再取三根相同的电阻丝跟它并联；由（ U 2/R）t 可知，电阻和时间不变的情况下，如果产生的热量变为原来的 4 倍，应将这根电阻丝两端的电压提高为原来的 2 倍.故答案为：C.【 分析 】 电阻丝工作过程中，将电能转化为内能根据串并联电路的电阻规律及公式 Q=（ U 2/R）t 分析答题3.【答案】D 【解析】【分析】电熨斗和导线是串联的，在电流和通电时间相同的情况下，因电熨斗电热丝的电阻远大于导线的电阻，由焦耳定律可知，电热丝产生的热量远远大于导线产生的热量，所以电熨斗通电一
12、段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热。故选 D【点评】在分析电热的问题时，注意运用电热的计算公式 进行分析。4.【答案】B 【解析】【分析】使用电炉，电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间是相同的。在相同的时间内，电炉丝产生的热量远大于导线的产生的热量。所以当电炉丝发热发红时，连接导线却不热。A通过电炉丝电流比通过连接导线的电流大 不合题意；B电炉丝的电阻比连接导线的电阻大 符合题意；C电炉丝两端电压比连接导线两端电压小 不合题意；D通过电炉丝电流比通过连接导线的电流小 不合题意；故选 B。【点评】解决此题的关键是电炉丝的电阻比连接导线的电阻大，根据公式 Q=I2Rt 可知，电流和通电
13、时间是相同的电炉丝的电阻比连接导线的电阻大，所以当电炉丝发热发红时，连接导线却不热。5.【答案】A 6【解析】【分析】（1)影响电阻大小的因素有材料、长度、横截面积和温度，与电压、和电流无关，大部分金属的电阻随温度增大而增大；（2)物质的质量和体积的比值是一定的，比值的大小就是物体的密度；（3)电磁波波长与频率的关系为 c=f；（4)电阻一定时，电流产生的热量为 Q=I2Rt【解答】A、图象中的横坐标应该是电压，纵坐标是电流，故该选项图象是错误的；B、物质种类一定情况下，物质的质量与体积成正比，故该选项图象是正确的；C、由于波长、频率、波速的关系 c=f，其中波速 c=3108m/s，是一个定
14、值，所以波长与频率成反比关系，故该选项图象正确；D、根据 Q=I2Rt，电流产生的热量与电流的二次方成正比，故该选项图象是正确的故选 A6.【答案】D 【解析】【解答】解：A、笔记本电脑主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应，该选项错误；B、电冰箱主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，该选项错误；C、电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，该选项错误；D、电暖器主要是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，该选项正确故选 D【分析】（1）电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子；（2）电流的
15、化学效应：电流通过导电的液体会使液体发生化学变化，产生新的物质，电流的这种效果叫做电流的化学效应，如电解，电镀，电离等就属于电流的化学效应的例子；（3）电流的磁效应：给绕在软铁心周围的导体通电，软铁心就产生磁性，这种现象就是电流的磁效应，如电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是利用电流的磁效应制成的7.【答案】D 【解析】【解答】解：洗衣机、电冰箱、电风扇主要是把电能转化为机械能；只有电饭锅是把电能转化为内能，是利用电流的热效应故选 D【分析】要解答本题需掌握：电流的热效应就是把电能转化为内能8.【答案】A 【解析】【解答】洗衣机、电风扇主要是把电能转化为机械能；电磁炉主要是把电能转化为电磁炉在使用中
16、用到了电流的磁效应；只有电饭锅是把电能转化为内能，是利用电流的热效应故选 A【 分析 】 要解答本题需掌握：电流的热效应就是把电能转化为内能（1)电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子；（2)电流的磁效应：给绕在软铁心周围的导体通电，软铁心就产生磁性，这种现象就是电流的磁效应，9.【答案】B 7【解析】【解答】由 Q = I2Rt 可知，在电阻和通电时间相同的情况下，电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比.由题意可知，电流变为原来的三倍，则在相同时间内放出的热量是原来的 9 倍.故答案为：B.【 分析 】 同一个用电器的电阻
17、不变，已知两次通过用电器的电流关系，根据焦耳定律得出相同时间内两次放出热量的关系10.【答案】D 【解析】【分析】两根阻值均为 R 的电阻丝，串联后的等效电阻是并联后的等效电阻的 4 倍，烧开同一壶水需要的热量是相同的，电源电压相同，由 Q =（ U 2/） t 可知，t 1=4t2。故选 D二、填空题11.【答案】1.510 5；15 【解析】【解答】解：电动机产生的热量：Q=I2Rt=（10A） 25560s=1.510 5J；由 Q=cmt 可得：t= =15故答案为：1.510 5；15【分析】根据 Q=I2Rt 求解产生的热量；根据吸收的热量和吸热公式求出上升的温度12.【答案】5
18、【解析】【解答】将焦耳定律的公式变形，得到 。故答案为：5.【分析】根据电阻产生的热，结合电阻和电阻计算工作的时间.13.【答案】90 【解析】【解答】据题意可知，光敏电阻 R 的电压是：U=IR=0.5A12=6V，故 R0上的电压是：9V6V=3V；所以此时电流在 R0上产生的热量 Q=W=UIt=3V0.5A60s=90J；故答案为：90【分析】据欧姆定律计算出 R 的电压，而后据电源电压计算出 R0上的电压，故据电流、电压和时间可以计算产生的热量14.【答案】电阻；乙【解析】【解答】解：由图示实验可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻阻值不同，此装置可以探究
19、：电流产生的热量与电阻的关系；由于乙中的电阻丝阻值较大，将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在乙容器中产生的热量较多故答案为：电阻；乙【分析】由图示实验可知，两阻值不同的电阻丝串联，控制了电流和通电时间相同；电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的电热越多.15.【答案】0.6；216 【解析】【解答】由电路图可知,当 S1、S 2均闭合时，电路为 R1的简单电路，电压表测电源的电压，则电源的电压 U 6V，通过 R1的电流：I 通电 1min 电流通过 R1产生的热量：Q 8Rt .故答案为：0.6；216【分析】本题考查了学生对欧姆定律和焦耳定律公式的理解和掌握，当 S1、S 2均闭合时
20、，电路为 R1的简单电路，电压表测电源的电压，正确分析电路是解题的关键.三、解答题16.【答案】解：（1）开关处于位置 1 时，放出的水温最高，说明 R2对应的是“热水”档，则当开关处于位置 2 时，电路为 R1的简单电路，电热水龙头处于“温水”档，此时的额定功率为 2kW，由 P= 可得：R1= =24.2；（2）超温保护器就切断了电路说明热水的温度接近 55，当开关处于位置 1 时，电热水龙头的功率为 3.5kW，1min 消耗的电能：W=Pt=3.5103W60s=2.1105J，水吸收的热量：Q 吸 =W=2.110 5J90%=1.89105J，Q 吸 =cm（t 2t 1），每分钟
21、放出热水的质量：m= =1.5kg答：（1）电热丝 R1的阻值为 24.2；（2）水龙头每分钟可以放出 1.5kg 的热水【解析】【分析】（1）由电路图可知，开关处于位置 1 时，电路为 R2的简单电路，放出的水温最高说明电功率最大，处于“热水”档；则当开关处于位置 2 时，电路为 R1的简单电路，电热水龙头处于“温水”档，由表可知此时的电功率，根据 P= 求出电热丝 R1的阻值；（2）超温保护器就切断了电路说明热水的温度接近 55，根据 W=Pt 求出当开关处于位置 1 时每分钟消耗的电能，利用效率公式求出水吸收的热量，再根据 Q 吸 =cm（t 2t 1）求出每分钟放出热水的质量17.【答
22、案】解：在材料和长度一定时，伪劣电热器的电源线的芯线一般比合格产品的细，说明横截面积越小，电阻越大；在电流和通电时间一定时，电阻越大，电流产生的热量越多，越存在安全隐患。【解析】【分析】导体电阻大小跟导体的长度、横截面积、材料有关；根据 Q=I2Rt 得，电流产生热量跟电阻成正比，电阻越大，电流产生的热量越多，容易发生火灾.四、实验探究题18.【答案】（1） U 形管内两端液柱高度差（2）48 J 【解析】【解答】(1)如图甲，两个电阻串联在电路中；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 U 形管内两端液柱高度差的变化得到；9(2)图乙装置中一个 5 的电阻与两个 5
23、 的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知,右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等,即 I 右 I 左 08A，两个 5 的电阻并联,根据并联电路的电流特点知 I 右 I 1+I2，由 I 可知,两电阻阻值相等,则支路中电流相等,I 1I 2，所以右边容器中的通过电阻的电流 I1 04A，右边容器中空气吸收的热量等于电阻放出的热量,Q 吸 Q 放I 2Rt(04A) 2560s48J【分析】根据串联电路的电流特点可知,右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，两个 5 的电阻并联,根据并联电路的电流特点知 I 右 I 1+I2， 两电阻阻值相等,则支路中电流相等,I 1I 2.五、综合
24、题19.【答案】（1）解：锅内水的体积：V=4.5L=4.5103 m3，由 = 可得，锅内水的质量：m=V=1.010 3kg/m34.5103 m3=4.5kg，1 标准大气压下水的沸点是 100，则水吸收的热量：Q 吸 =cm（tt 0）=4.2103J/（kg）4.5kg（10020）=1.512106J；答：水至少吸收 1.512106J 的热量；（2）解：该电磁炉正常工作 20min 消耗的电能：W= 3.6106J=1.68106J，因用电器正常工作时的功率和额定功率相等，所以，该电磁炉的额定功率：P= = =1400W；答：该电磁炉的额定功率为 1400W；（3）解：此电磁炉烧
25、水时的效率：= 100%= 100%=90%答：此电磁炉烧水时的效率是 90% 【解析】【分析】（1）1 标准大气压下水的沸点是 100，知道水的体积根据密度公式求出水的质量，又知道水的比热容和初温，根据 Q 吸 =cm（tt 0）求出水吸收的热量；（2）由电能表铭牌可知，每消耗1kWh 的电能，电能表转盘转过 3000 转，根据电能表转盘转过的圈数可以求出电磁炉消耗的电能，然后由电功率公式求出电磁炉的功率；（3）知道水吸收的热量和消耗的电能，根据 = 100%求出此电磁炉烧水时的效率1020.【答案】（1）解：水吸收的热量 Q=cmt=4.210 3J/（kg150kg（5515）=2.5210 7J 答：水吸收的热量为 2.52107J（2）解：由 P= 可得，热水器消耗电能 W=Pt=1800W3600s=6.48106J，热水器消耗电能 W 为有用能量，通过热交换使水吸收的热量为 Q 吸 为总能量，空气能热水器的工作效率 = 100%= 100%25.7%答：空气能热水器的工作效率为 25.7% 【解析】【分析】（1）已知水的质量，水从 15加热到 55，水的比热容，利用 Q=cmt 可求得水吸收的热量（2）根据题意可知热水器消耗电能为有用能量，通过热交换使水吸收的热量为 Q 吸 为总能量，根据 P= 公式变形可求得热水器消耗电能，利用 = 可求得空气能热水器的工作效率
