1、1第 4 节 焦耳定律知能演练提升能力提升1.将规格都是“220 V 100 W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中,通电时间相同,下列有关说法错误的是( )A.三个电器产生的热量一样多B.电流通过三个电器做功一样多C.三个电器消耗的电能一样多D.电烙铁产生的热量最多2.陈师傅在检修一只 1 000 W 的电炉时,发现电炉丝断了一小截,他用一段较细一些但由同种材料制成的电炉丝将残缺部分补接至原长,这样再接入原电路中时,其实际发热功率将( )A.小于 1 000 W B.等于 1 000 WC.大于 1 000 W D.无法判断3.当温度下降到很低时,部分导体电阻会突然消失,
2、这种现象称为超导现象,假如白炽灯灯丝、电动机内线圈、电饭锅的发热板、电熨斗发热电阻都是用超导材料制作的,则通电后下列说法正确的是( )A.灯仍发光B.电动机运转且效率比原来更高C.电饭锅仍能煮饭D.电熨斗仍能熨衣服4.关于电热和电热器有以下几种说法,正确的是( )A.电热只有积极作用而无消极作用B.电热器的电阻越大,电流通过它时产生的热量就越多C.电炉、电烤箱、电吹风、电熨斗、电风扇等都是电热器D.500 W 的电热器连续正常工作 2 h 就消耗 1 kWh 的电能5.(2017湖北武汉中考)下图是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气,通电一
3、段时间后,右侧 U 形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是( )A.左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大B.该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系C.该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟电阻大小的关系D.U 形管中液面高度发生变化是由 U 形管中液体的热胀冷缩造成的6.小明家新买了一个规格为 800 W 的电热水壶,他经过几次实验后发现,晚饭后烧开一壶水总比早晨烧开一壶水所用的时间长,你认为主要原因是( )A.晚间大气压升高,水的沸点升高,需要的热量比早晨多B.晚间电热水壶两端的电压低于早晨电热水壶两端的电压C.晚间水蒸发更快,带走更多的热量2D.晚间环境温度比早晨的
4、温度低7.电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,而连接的导线却不怎么热,主要原因是( )A.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流B.导线的绝热皮隔热C.导线的电阻远小于电阻丝的电阻D.导线散热比电阻丝快8.(2017山东烟台中考)甲、乙两只电炉标有“220 V 500 W”和“220 V 1 000 W”字样,把它们串联在 220 V 的电路中。在相同时间内产生热量较多的是 ,将它们并联在电路中,产生热量较多的是 (选填“甲”或“乙”)。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率的比值为 。 9 .某同学猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关。为了探究电流通过导体产生的热量
5、与电流是否有关,所用的实验器材有:电压为 6 V 的电源、电流表、滑动变阻器、停表、开关各一个,与 U 形管相连的塑料盒一个(盒内密封着空气,盒内电阻丝的阻值为 10 ),导线若干。(1)用笔画线代替导线,将图中的电路连接完整。(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 (选填“ a”或“ b”)端。 (3)该实验是通过 来反映电流通过电阻丝产生热量多少的。 (4)该同学设计实验时,将三次实验的通电时间均设定为 15 s,三次实验预设的电流分别为I1、 I2、 I3,则该同学进行第一次实验的操作是闭合开关, 。 探究创新10 .电吹风是现代家庭常用的电器,右图是小华家中使用的电吹风。使用过程中
6、,她发现电吹风既可以吹热风,又可以吹冷风。根据这个现象她断定:在电吹风中有带有风扇的电动机和可以发热的电热丝。根据电吹风能够单独输出冷风的现象,她认为电动机和电热丝是并联的。图甲、乙是她根据现象分析画出的两个电路图。(1)你认为上述两个电路,哪一个更符合实际情况?(2)小华查看说明书得知,该型号电吹风的正常工作电压为 220 V,且吹热风时的功率为 460 W,吹冷风时的功率为 20 W,求电吹风正常工作且吹热风时,电热丝的功率、电阻及 1 min 内电流通过电热丝所产生的热量。3知能演练提升1.A 三个电器都在额定电压下工作,实际功率相同,都是 100 W,相同时间内电流通过三个电器做的功以
7、及消耗的电能一样多;电风扇工作时,电能转化成内能和机械能;电视机工作时,电能转化成内能、光能和声能;电烙铁工作时,电能全部转化成内能;电器转化成的内能越多,产生的热量越多,因此相同时间内,电烙铁产生的热量最多,故选 A。2.A 由题意可知,修补电路所用的电炉丝与原来的电炉丝长度、材料相同,但横截面积较小,因此电炉丝修补后的电阻比原来增大了,根据公式 P= 可知,在 U 不变, R 增大时, P 将减小,因此选2项 A 正确。3.B 白炽灯发光、电饭锅煮饭、电熨斗熨衣服都是利用电流热效应来工作的,假如它们用超导材料制作,由于电阻为 0,根据焦耳定律 Q=I2Rt,可知它们都不能工作。而电动机工作
8、时电能主要转化为机械能,由于电流热效应,同时线圈发热,如果线圈电阻为 0,则电能全部转化为机械能,减少了能量损耗。4.D 电热既有利也有害,选项 A 错误;根据 Q=I2Rt,电流通过电热器产生的热量由电流 I、电阻R 和通电时间 t 共同决定,电阻越大,产生的热量不一定越多,选项 B 错误;电吹风、电风扇不是电热器,选项 C 错误;500 W 的电热器连续正常工作 2 h,消耗的电能 W=Pt=0.5 kW2 h=1 kWh,故选项D 正确。5.C 容器中的两个电阻丝串联,通过它们的电流 I 与通电时间 t 相同,由焦耳定律 Q=I2Rt 可知,左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻,故 A
9、错误;在装置中,容器中的两个电阻丝串联,通过它们的电流 I 与通电时间 t 相同,左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻,所以实验是为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系,故 B 错误,C 正确;U 形管中液面高度发生变化是由透明容器中密封着等量的空气的热胀冷缩造成的,故 D 错误。6.B 晚间各用户的用电器使用的较多,用电器两端电压小于早晨的电压,由 Q= t 可知,在相2同的时间内,晚间电热水壶放出的热量少,故选 B。7.C 电炉在使用时,电阻丝和导线串联, I 电阻丝 =I 导线 ,通电时间 t 相同,因为 Q=I2Rt,R 电阻丝 R导线 ,所以电流产生的热量: Q 电阻丝 Q 导线 ,
10、从而出现电阻丝热得发烫,但跟电炉丝连接的导线却不发烫的现象,故 C 符合题意。8.解析 由 P= 得,电炉的电阻 R= ,因为甲、乙两只电炉的额定电压相同,额定功率 P 甲 R 乙 ,通过甲、乙两只电炉的电流 I 甲 =I 乙 ,根据 Q=I2Rt 可知,在相同时间内产生的热量 Q 甲 Q 乙 ,故串联时产生热量较大的是甲;将它们并联在 220 V 电路上,根据并联电路中各支路两端的电压相等,即 U 甲 =U 乙 =220 V,可知两电炉的实际功率等于额定功率,即 P 甲 =500 W;P 乙 =1 000 W,根据 Q=W=Pt 可知,在相同时间内产生的热量 Q 甲 Q 乙 ,故并联时产生热
11、量较大的是乙;甲电炉的电阻为 R 甲 = =96.8 ,乙电炉的电阻为 R 乙 = =48.4 额 2额甲 =(220)2500 额2额乙 =(220)21 000,串联在 220 V 电路中甲消耗的实际功率为 P 实甲 = R 甲 = R 甲实2 ( 甲 +乙 )2= 96.8 222 W;当甲电炉并联在 220 V 电路中, P 实甲 =P 额甲 =500 W,所以两(22096.8+48.4)2种情况下甲消耗的功率的比值为 P 实甲 P 实甲 =0.44。4答案 甲 乙 0.449.解析 (1)滑动变阻器在连接时要串联接入电路,接线柱要“一上一下”接入电路,题图中已经连接了下接线柱,所以
12、上接线柱连接任意一个即可。电流表接线柱要“正进负出”,因为电源电压为 6 V,盒内电阻为 10 ,所以电路中电流最大为 0.6 A,因此电流表应接入 0.6 A 的接线柱。(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器应接入最大阻值,所以滑动变阻器滑片应滑到 a 端。(3)实验中,空气受热膨胀,U 形管两端的液面出现高度差,电阻丝产热越多,空气膨胀越多,高度差越大,所以实验中是通过观察 U 形管液面的高度差来判定电阻丝产热多少的。(4)根据该同学的实验设计,所以应在闭合开关后,调节滑片,使电流表的示数为 I1,断开开关,冷却适当时间,然后通电 15 s,观察U 形管的液面高度差,并记录。答案 (1
13、)如图所示(2)a(3)U 形管液面的高度差(4)调节滑片,使电流表的示数为 I1,断开开关,冷却适当时间,然后通电 15 s,观察 U 形管的液面高度差,并记录10.解析 (1)根据电吹风既可以吹热风,又可以吹冷风的现象,可知电路是并联的。当电动机单独工作时,吹冷风,当电动机和电热丝同时工作时,吹热风,可知乙图更符合实际情况。(2)电吹风正常工作且吹热风时,电热丝的功率 P=460 W-20 W=440 W。电热丝的电阻 R= =110 2=(220)2440 。1 min 内电流通过电热丝所产生的热量 Q=Pt=440 W60 s=26 400 J。答案 (1)乙(2)440 W 110 26 400 J
