課時訓練(十八)焦耳定律(限時:40分鐘)|基礎鞏固|一、選擇題1.【2018柳州】如圖K18-1所示的用電器中，利用電流熱效應工作的是（)圖K18-12.電爐通電一段時間后，電爐絲熱得發紅，而與電爐絲相連的導線卻幾乎不發熱，這主要是因為（)A. 通過導線的電流大于通過電爐絲的電流B.導線的電阻遠大于電爐絲的電阻C.通過導線的電流小于通過電爐絲的電流D.導線的電阻遠小于電爐絲的電阻3.將規格都是“220 V100 W”的一臺電風扇、一臺電視機和一把電烙鐵分別接入同一家庭電路中，通電時間相同，下列說法正確的是（)A. 三個用電器產生的熱量相同B.電風扇產生的熱量最多C.電烙鐵產生的熱量最多D.電視機產生的熱量最多4.如圖K18-2所示，是“探究電流熱效應”的部分實驗電路，甲電阻絲的阻值小于乙電阻絲的阻值。比較通電后兩根電阻絲各自兩端的電壓U甲、U乙以及它們在相同時間內分別產生的熱量Q甲、Q乙的大小，下面關系中正確的是（)圖K18-2A. U甲=U乙，Q甲=Q乙B.U甲Q乙C.U甲U乙，Q甲R導線,即電阻越大,相同時間內產生的熱量越多。3.C4.C5.A6.C【解析】因電源電壓不變,則有U=4 V+0.2 AR1,U=3 V+0.3 AR1,聯立解得R1=10 ,U=6 V。當滑片滑到b端時,電路中的電流最小,消耗的總功率最小為P=UI小=6 V0.2 A=1.2 W；滑片在b端時,10 s內R1產生的熱量Q=I小2R1t=（0.2 A）210 10 s=4 J。綜上可知C正確。7.焦耳8.電內電流的熱效應散熱（或防止電熱帶來的危害,給計算機降溫） 9.80032010.6.6105更大【解析】電爐通電10 min產生的熱量Q=W=U2Rt=（220V）2441060 s=6.6105 J；連接處接觸不良時,會使該處的電阻增大,由焦耳定律的公式Q=I2Rt知,在電流、通電時間相同的情況下,電阻越大,產生的熱量越多,溫度越高,所以,電流經過線路連接處時產生的熱量增多,容易引起火災。11.310550【解析】四只燈泡同時正常工作時的總功率P=P額4=750 W4=3000 W,它們同時正常工作100 s時,發熱燈加熱產生的總熱量Q=W=Pt=3000 W100 s=3105 J。浴室內空氣吸收的熱量Q吸=cmt=1.0103 J/（kg）10 kg（25 -10 ）=1.5105 J,浴霸加熱浴室內空氣的能量轉化率=Q吸Q100%=1.5105 J3105 J100%=50%。12.（1）橫截面積（或粗細）長度RaRbRc（2）小木棍掉落的時間并聯如圖所示c、b、a少電流相同（或串聯）電壓相同（或并聯）【解析】（2）用小木棍蘸取等量蠟燭油分別粘放在a、b、c電阻絲的中點處,然后使a、b、c電阻絲能同時通電發熱,吸熱多的蠟燭油先熔化,則小木棍先掉落,因此可利用小木棍掉落的時間來反映電阻絲發熱量的大小。由圖丙可知,三個電阻絲并聯接入電路。已知三個電阻絲阻值從大到小關系是RaRbRc,由Q=W=U2Rt可得,三個電阻絲產生的熱量關系為QcQbQa,所以觀察到小木棍掉落的先后順序是c、b、a。由乙同學的實驗可得出：通電時間相同的情況下,電阻大的電阻絲產生的電熱反而少了,在相同的通電時間內,當通過電阻的電流相同時,電阻大的電熱就多；在相同的通電時間內,當電阻的電壓相同時,電阻大的電熱就少。13.解：（1）由銘牌知V水=500 mL=50010-6 m3,m水=水V水=1.0103 kg/m350010-6 m3=0.5 kg,Q吸=c水m水t=4.2103 J/（kg）0.5 kg（100 -20 ）=1.68105 J。（2）電熱壺在額定電壓下工作5 min消耗電能W電=Pt時=800 W560 s=2.4105 J,=Q吸W電100%=1.68105 J2.4 105 J100%=70%。（3）由題意可知,都是燒開一滿壺20 的水,則水吸收的熱量相同,則電熱壺在用高峰時也應消耗W電=2.4105 J的電能,t時=6 min 3 s=363 s,故P實=W電t時=2.4105 J363s661.2 W。14.解：（1）由題圖可知,閉合S、S1時,電路為R1的簡單電路,處于低溫擋,電暖器功率為550 W,家庭電路電壓為220 V,則R1=U2P1=（220V）2550W=88 。（2）分析電路圖可知,開關S2閉合時為中溫擋,開關S1、S2同時閉合時,電路中電阻最小,功率最大,電暖器處于高溫擋,此時R1和R2并聯連入電路,總功率為P=P1+P2=550 W+1100 W=1650 W,則電路中的電流為I=PU=1650W220V=7.5 A。（3）t=20 min=1200 s,電暖器高溫擋工作20 min放出的熱量是Q放=W=Pt=1650 W1200 s=1.98106 J,則空氣吸收的熱量為Q吸=Q放=1.98106 J50%=9.9105 J,升高的溫度t溫=Q吸cm=9.9105 J1.1103 J/（kg）60kg=15 。能力提升1.A【解析】電動機消耗的電能W=UIt=380 V10 A1 s=3800 J；產生的熱量Q=I2Rt=（10 A）22 1 s=200 J。2.A3.C4.D【解析】由圖甲可知,燈泡、電阻R0、滑動變阻器串聯連接,電壓表V1測量R0兩端電壓,電壓表V2測量燈泡和定值電阻R0兩端總電壓。當滑動變阻器的滑片位于A端時兩電壓表示數均小于滑片位于B端時的示數,則圖乙上點（12,16）對應的是滑片在A端時兩電壓表示數,點（24,36）對應的是滑片在B端時兩電壓表示數。當滑片滑到B端時,電壓表V2示數為36 V,則電源電壓為36 V,此時燈泡正常發光,燈泡兩端的額定電壓為36 V-24 V=12 V；當滑片位于A端時,電路的總電阻最大,電路中的電流最小,滑動變阻器兩端的電壓為U滑=U總-U2=36 V-16 V=20 V,則此時的電流為I=U滑Rx大=20V20=1 A,則電路中最小電流為1 A,故A錯誤。定值電阻R0阻值為R0=U1I=12V1A=12 ,故B錯誤。當滑片位于B端時,燈泡正常發光,此時的電流為IB=U1BR0=24V12=2 A,則燈泡正常發光時的電阻RL=ULIL=36V-24V2A=12V2A=6 ,故C錯誤。燈L的額定功率P額=UL2RL=（12V）26=24 W,故D正確。5.D【解析】因電動機轉軸卡住不能轉動時為純電阻用電器,則由I=UR可得,電動機線圈的電阻R=UI=48V12A=4 ,故A錯誤。當在水平地面上以v=18 km/h=5 m/s的速度勻速直線行駛時,電動車為非純電阻用電器,此時電動機消耗的電功率PM=UI=48 V2 A=96 W,電動機線圈電阻消耗的熱功率PR=I2R=（2 A）24 =16 W,則電動機的機械功率P機械=PM-PR=96 W-16 W=80 W,故B錯誤。電動機的效率=W機械WM100%=P機械tPMt100%=P機械PM100%=80W96W100%83.3%,故C錯誤。因電動車在水平地面上勻速直線行駛時處于平衡狀態,受到的阻力和牽引力是一對平衡力,所以由P=Wt=Fst=Fv可得,受到的阻力f=F=P機械v=80W5m/s=16 N,故D正確。6.D【解析】開關S1、S2都閉合時,R3被短路,R1與R2串聯,電壓表V1測的是電源電壓,電壓表V2測的是R2兩端的電壓,因為電壓表V1、V2示數之比為53,根據串聯分壓原理可知：R1R2=23；當開關S1閉合,S2斷開時,三個電阻串聯,此時電壓表V1測的仍是電源電壓,電壓表V2測的是R2和R3兩端的總電壓,因為兩表示數之比為32,所以（R2+R3）R1=21,聯立可解得：R1R3=21。根據Q=I2Rt可知,當電流、通電時間相同時,產生的熱量Q與R成正比,所以在后一種情況下,電阻R1與R3產生的熱量之比為Q1Q3=R1R3=21。7.B8.電流419.1.2 7210.552.6410511.小1.681050.512.（1）絕緣體（2）如圖所示 （3）相等小于（4）在電阻和通電時間相同的條件下,通過導體的電流越大,導體產生的熱量越多（5）A（6）不能因為用Q=UIt計算出來的是電路產生的總功,而總功除了用電器產生的熱量,另外一部分可能轉化為其他能量,例如電風扇電路產生的總功一部分轉化為電熱,一部分轉化為機械能13.解：（1）工作電路正常工作時,R在1 min內產生的熱量Q=U2Rt時=（220V）288 60 s=3.3104 J。（2）由表知t=60 時,R1=50 ,銜鐵剛好被吸合,則控制電路中電流I=50 mA=0.05 A,控制電路的電源電壓U=I（R0+R1+R2）=0.05 A（20 +50 +50 ）=6 V。（3）若控制電路電源電壓不變,當I=0.05 A,且R2最大為80 時,R1阻值最小,可控溫度最高。此時R總=UI=6V0.05 A=120 ,R1=R總-R2-R0=120 -80 -20 =20 ,查表得最高溫度t高=80 。當I=0.04 A,且R2最小為0時,R1阻值最大,可控溫度最低。此時R總=UI=6V0.04 A=150 ,R1=R總-R0-R2=150 -20 -0 =130 ,查表得最低溫度t低=35 。此裝置可控制的溫度最大范圍是3580 。（4）控制電路電源電壓不變,銜鐵被吸合的電流條件不變,則對應的電路總電阻不變,最高溫度降低,則需要相應條件下R1的阻值增大,因此應減小R2的最大阻值。14.解：（1）當開關S1、S2都閉合時,滑動變阻器R2被短路,定值電阻R1和燈L并聯,電流表A1測量R1的電流,電流表A2測量干路電流。電壓表V1測量電源電壓。電壓表V1示數為6 V,小燈泡恰好正常發光,則燈L的額定電壓為6 V,R1兩端電壓也為6 V,由圖乙可得通過R1的電流為0.5 A,則R1的阻值R1=UI1=6V0.5A=12 。因為干路電流為I=1.25 A,由并聯電路電流特點知通過燈L的電流,即燈L的額定電流為IL=I-I1=1.25 A-0.5 A=0.75 A,則燈L的額定功率PL=UIL=6 V0.75 A=4.5 W,燈L的電阻RL=UIL=6V0.75A=8 。（2） 當開關S1、S2都斷開時,燈L和滑動變阻器R2串聯,電壓表V2測量R2兩端的電壓,為了保證電壓表V2的安全,滑動變阻器R2兩端的電壓最大為3 V,此時燈L兩端的電壓為UL=U-U2大=6 V-3 V=3 V,此時電路中的電流I小=ULRL=3V8=0.375 A,滑動變阻器接入電路的最大阻值R2大=U2大I小=3V0.375A=8 。為保證電流表A1的安全,電流不能超過0.6 A,電路中總電阻最小為R串=6V0.6A=10 ,滑動變阻器的最小電阻R2小=R串-RL=10 -8 =2 ,則滑動變阻器允許連入電路的阻值范圍是28 。（3）由已知,當開關S1、S2都斷開時,在各表均正常工作情況下,小燈泡L消耗的最大功率是在電流最大時,此時電路中電流I大=0.6 A,小燈泡消耗的最小功率是在滑動變阻器接入電路電阻最大時,此時電路中電流I小=0.375 A,燈L消耗的最大功率與最小功率之比P大P小=I大2RLI小2RL=I大2I小2=（0.6 A）2（0.375 A）2=6425,電路發熱最少時,即電路電阻最大,電流最小時,電路電阻為R總=R2大+RL=8 +8 =16 ,此時通電80 s電路產生的熱量Q=I小2R總t=（0.375 A）216 80 s=180 J