18.4 焦耳定律

第4节焦耳定律
1．[2018·山东潍坊]最先精确确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系的物理学家是( )
A．欧姆 B．焦耳
C．奥斯特 D．法拉第
2．[2018·湖南邵阳]将规格都是“220 V180 W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是( )
A．电冰箱产生的热量最多
B．电脑产生的热量最多
C．电热毯产生的热量最多
D．三者产生的热量一样多
3．[2018·北京]下列用电器中，利用电流热效应工作的是( )
A．电暖气 B．计算器
C．电视机 D．笔记本电脑
4．[2019·北京朝阳区]下列情况中，属于防止电热危害的是( )
A．白炽灯泡 B．用电饭锅煮饭
C．冬天用电暖气取暖 D．电脑机箱内有小风扇
5.
[2018·广东深圳]如图为“探究焦耳定律”的实验装置。

两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧
玻璃管中液面比左侧高。

下列说法正确的是( )
A ．通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法
B ．右侧电阻丝的阻值比左侧小
C ．通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D ．该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
6．[2018·广东深圳]把两根阻值相同的电热丝串联接入电路，烧开一壶水所用时间为t 0，若将这两根电热丝并联接入同一电路，则烧开同一壶水所需的时间为(不计热量损失)( )
A ．t 0 B.12t 0 C.14
t 0 D ．2t 0 7．[2018·山东日照]利用甲、乙两图可以研究电流通过导体时产生热量的多少跟哪些因素有关。

在保证各电路两端电压不变，通电相同时间后( )
A ．甲图中，左右两电阻发热量之比为2∶1
B ．甲图中，左右两电阻发热量之比为1∶4
C ．乙图中，左右两电阻发热量之比为4∶1
D ．乙图中，若将右侧容器上面的电阻拆除，右侧发热电阻的发热量变为原来的4倍
8．[2018·四川泸州]家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一个洗衣机在220 V电路中正常工作时通过的电流为2 A，电动机线圈电阻为4 Ω，则每分钟电流通过线圈产生的热量为( ) A．960 J B．7.26×105 J
C．2.64×104 J D．440 J
9．[2018·贵州黔南州]1840年，英国物理学家___________最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。

从能量转化的角度看，电热器的电热丝工作时是将电能转化为__________能。

10．[2018·辽宁辽阳]如图所示实验装置，可用来探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与_______________的关系。

将装置接在电压为3 V的电源上，通电2 min，电流通过电阻R2产生的热量为_____________J。

11．[2017·辽宁本溪]图甲是用来探究“电流通过导体产生热量多少与电流大小关系”的实验装置，装置中R1、R2的阻值应_____________(选填“相等”或“不相等”)。

若R1＝10 Ω，R2＝5 Ω，实验时通过R2的电流为 2 A,1 min内电流通过R2产生的热量为______________J；只将R1和R2连入如图乙所示装置，在相同时间里，电流通过R1和R2产生的热量之比为_____________。

12. [2018·四川成都]如图所示，电热水壶上标有“220 V 1 800 W”字样，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻____________。

在额定电压下，烧开一壶水用时 3 min 20 s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为________________J。

13．[2018·甘肃兰州]探究“通电导体产生的热量Q与电阻R的关系”，他们选用了以下实验器材：两个完全相同的烧瓶，烧瓶内分别装有质量和初温相同的水和煤油，相同的温度计A和B，阻值分别为R1、R2的电阻丝(R1＜R2)，还有满足实验要求的电源、滑动变阻器、电流表、开关和导线。

他们设计了如图所示的实验电路，进行如下实验：闭合开关，通电一段时间后，记下温度计A的示数为t1，温度计B的示数为t2，发现t1＜t2。

请根据以上叙述回答下列问题：
(1)实验中是通过观察_________________来反映电流产生热量的多少。

(2)请指出实验过程中存在的问题：_______________________________________。

(3)实验改进后得出的结论是：_______________________________________________。

14. [2017·湖南株洲]一台电风扇通电后电流I随时间t变化的图象如图所示，电流稳定后正常工作，设它正常工作一段时间内线圈产生的热量为Q1。

后因机械故障叶片停止了转动，仍通电相同时间，线圈产生的热量为Q2。

忽略温度对电阻的影响，则( )
A．Q1＝Q2
B．Q1＞Q2
C．Q1＜Q2
D．条件不足，无法比较Q1和Q2的大小
15．[2018·福建漳州]在如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1＝20 Ω。

闭合开关S，移动滑动变阻器R2的滑片到中点c时，电流表的示数为0.4 A；移动滑片P至最左端a时，电流表的示数为0.3 A。

则滑片P在最左端a时，通电4 s滑动变阻器产生的热量是( )
A．24 J B．7.2 J C．32 J D．12.8 J
16．[2019·湖南邵阳]小蕾同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。

(1)实验中通过观察两个U形管中的______________变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，这种实验方法叫______________。

(2)图甲所示的装置___________(选填“a”或“b”)容器中电流产生的热量较多。

(3)图乙所示的实验装置用来研究电流通过电阻丝产生的热量与_____________的关系，通电一段时间，_______(选填“c”或“d”)容器中电流产生的热量多。

由图乙所示的实验现象可以得到的结论：______________________________________。

(4)在家用电热水壶烧同一壶开水时，若通电时间不够长，水就不能烧开，是因为电流通过导体产生的热量多少与_____________有关。

17．[2018·山东临沂]小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆，内部由加热系统和按摩系统两部分组成。

加热系统的加热电阻额定电压为220 V，额定功率为605 W。

问：
(1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6 kg初温为20 ℃的水，加热系统的加热电阻正常工作 15 min 将水加热到40 ℃，此加热过程中水吸收的热量是多少？消耗的电能是多少？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)当小明家的实际电压是200 V时，加热电阻工作的实际功率是多少？
(3)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是 12 V(按摩系统将交
流电压转换为12 V)，工作电流为4 A，其电阻为0.5 Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？
18．电饭锅是家庭常用的电器，它既有加热功能，又有保温功能。

如图甲所示为某型号电饭锅的简化电路图，S1是一个磁钢式限温开关，可以实现通断电自动控制，R1和R2均为发热体加热电阻。

把电饭锅接入220 V的家庭电路中，在电饭锅工作的30 min内，电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示。

求：
(1)加热电阻R1的阻值；
(2)电饭锅在这30 min内的最大电功率；
(3)电饭锅在这30 min内产生的热量。

19．电动汽车是我国重点发展的项目，已经走进我们的家庭。

已知某款电动汽车满载时，人和车总质量为1500 kg，电动汽车工作时的电路原理如图，在电动汽车行驶时，通过改变调速电阻(变阻器)来调节电动机的转速，改变汽车的速度。

当汽车行驶速度最大时，电压表示数为200 V，电流表示数为15 A。

(1)若电动汽车以最大车速行驶1 h，电动机消耗的电能是多少？
(2)已知电动机线圈的电阻为1 Ω，求电动机的效率。

(3)调节调速电阻，电流表示数为9 A时，若电动机效率不变，求电动机两端电压。

20．[2017·重庆渝中区]如图甲是电热水龙头，即开即热、冷热兼用。

如图乙是它的电路原理图，R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带动开关S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，它的有关技术参数如下表。

求：
(1)电热丝R1的阻值；
(2)热水挡的功率看不清了，小明关闭了他家的其他用电器，当水龙头放热水时，正常工作3 min，发现家中标有2 000 r/(kW·h)的电能表转动了420转，则烧热水的功率是多少？
(3)当S接2时，若水龙头进水口的温度为20 ℃，出水口的温度
为30 ℃，1 min出水2 kg，此时该水龙头的电热效率是多少？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
参考答案
1．B 2.C 3.A 4.D 5.D 6.C 7.C 8.A
9．焦耳内10.电阻24 11.相等 1 2002∶1
12.小 3.6×105
13.温度计示数的变化没有控制烧瓶中的液体的种类相同电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关；电阻越大，产生的热量越多14.C 15.B
16．(1)液面高度差转换法(2)b(3)电流c当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多(4)通电时间
17. 5.04×105 5.445×105 500W 8W
18. 220 Ω 880 W 9.9×105 J
19. 1.08×107 92.5% 120 V
20．(1)24.2 Ω(2)4 200 W(3)70%。