九年级物理全册第十八章第4节焦耳定律随堂练习新版新人教版20180818429

第4节焦耳定律
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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，下列说法正确的是 ( )
A．三个用电器产生的热量一样多
B．三个用电器消耗的电能一样多
C．电视机产生的热量最多
D．电风扇产生的热量最多
2．如图所示为某物理兴趣小组探究焦耳定律的部分实验装置。

已知R甲＝5 Ω，R乙＝10 Ω，在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，应将两电阻丝串联在电路。

若电路中的电流为0.3 A，则乙电阻丝在1 min内产生的热量为 J。

3．把一个电阻为44 Ω的电炉接入电压为220 V的电路中，通电10 min产生的热量为J。

连接家庭电路时，要注意检查线路连接处接触情况，若接触不良，电流通过时产生的热量会更多，容易引起火灾。

因为相比接触良好时连接处的电阻 (选填“更大”
或“更小”)。

4． R1、R2分别连接成如图所示的甲、乙两种电路，R1＝2R2，电源电压均为U，图甲电路中R1、R2在相同时间内产生的热量为Q甲1、Q甲2，则Q甲1∶Q甲2＝，图乙中电路中R1、R2在相同时间内产生的热量分别为Q乙1、Q乙2，则Q乙1∶Q乙2＝。

5．如图所示，电源电压为6 V，电阻R0＝10 Ω，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V，滑动变阻器上标有“20 Ω　0.5 A”字样。

则当电路中电流最小时，2 min内电流通过电阻R0产生的热量是 J；为了保证电路安全，滑动变阻器R接入电路的最小阻值为Ω。

6．如图中甲所示是用来研究焦耳定律的实验装置：
(1)实验采用的是 研究方法，实验的设计原理是电流的热效应。

(2)选用图乙中第二组电阻来进行实验，分别在通电时间相同时，调节滑动变阻器，加大电流，发现电流越大，电阻丝放热越 ，说明 。

7．有一个电热水壶，其铭牌数据如表所示。

在1个标准大气压下，它在额定电压下加热7 min 刚好把质量为1 kg 、初温为20 ℃的水烧开。

[c 水＝4.2×103 J/(kg· ℃)，电热丝的阻值保持不变]求：
额定电压 220 V 额定功率 1 000 W 频率
50 Hz
(1)水吸收的热量是多少？
(2)电热水壶在7 min 内所消耗的电能是多少？ (3)由于现在是用电高峰，电网中的实际电压为198 V ，要把同样一壶水烧开，若电热水壶的热效率不变，则需要加热多少秒？(计算结果保留到整数)
参考答案
1． B
【解析】 三个用电器接入家庭电路中时它们两端的电压均为U ＝220 V ，实际功率P 实＝
P 额＝100 W ，由P ＝的变形式W ＝Pt 可知，通电时间相同时，三用电器消耗的电能相同，
W
t
故B 正确；因电风扇中的电动机将电能大部分转化为机械能，电视机将一部分电能转化为光能，电烙铁把电能全部转化为内能，所以，产生热量最多的是电烙铁，故ACD 错误。

故选B 。

2. 54
【解析】 (1)在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，应控制电流和通电时间相同，即需要将两个电阻丝串联接入电路；
(2)乙电阻丝在1 min 内产生的热量：Q 乙＝I 2R 乙t ＝(0.3 A)2×10 Ω×60 s ＝54 J 。

3． 6.6×105 更大
【解析】 (1)电炉通电10 min 产生的热量：Q ＝W ＝t ＝×10×60 s ＝
U 2R （220 V ）2
44 Ω
6.6×105 J ；
(2)连接处接触不良时，该处的电阻会增大，
由焦耳定律的公式Q ＝I 2Rt 知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，所以，电流经过线路连接处时产生的热量增多，容易引起火灾。

4． 2∶1 1∶2
【解析】 (1)由图甲可知，两只电阻R 1、R 2串联，因为串联电路中各处的电流都相等，
所以根据Q ＝I 2Rt 可得，在相同时间内产生的热量之比：＝＝＝＝；
Q 甲1Q 甲2I 2R 1t I 2R 2t R 1R 22R 2R 22
1
(2)由图乙可知，两只电阻R 1、R 2并联，因为并联电路中各并联支路两端的电压相等，所
以根据Q ＝W ＝t 可得，在相同时间内产生的热量之比：
U 2
R
＝＝＝＝。

Q 乙1Q 乙2U 2R 1t
U 2R 2
t R 2R 1R 22R 21
2
5． 48 10 【解析】 由电路图可知，R 与R 0串联，电压表测R 0两端的电压，电流表测电路中的电流。

当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路总电阻：
R 总＝R 最大＋R 0＝20 Ω＋10 Ω＝30 Ω，电路中的最小电流：I min ＝＝＝0.2 A ，
U R 总 6 V
30 Ω
通电时间t ＝2 min ＝120 s ，则电流通过电阻R 0产生的热量：Q ＝I 2Rt ＝(0.2 A)2×10 Ω×120 s ＝48 J ；
当电压表的示数U 0＝3 V 时，电路中的电流最大，因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中最大的电流：I max ＝＝＝0.3 A ，电路中的总电阻：R ′总＝＝
U 0R 0 3 V 10 ΩU I max 6 V
0.3 A
＝20 Ω，
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以滑动变阻器R 接入电路的最小阻值： R min ＝R ′总－R 0＝20 Ω－10 Ω＝10 Ω。

6．(1) 控制变量
(2) 多 当电阻和通电时间一定时，电流越大，放热越多。

【解析】 (1)研究通电导体产生的热量与电流和电阻的关系时，应用控制变量的方法，且该实验应用的是电流的热效应；
(2)根据图乙中第二组可知：两电阻甲串联在电路中，所以通电时间和电流相等，但是调
节滑动变阻器，使电流比第一组中的电流大，和第一组中的电阻甲比较，发现电流越大，电阻丝放热越多。

7．解： (1)在1个标准大气压下水的沸点是100 ℃，则水吸收的热量：
Q 吸＝cm (t －t 0)＝4.2×103 J/(kg· ℃)×1 kg×(100 ℃－20 ℃)＝3.36×105 J ； (2)由P ＝可得，电热水壶在7 min 内所消耗的电能：W ＝Pt ＝1 000 W×7×60 s ＝W t
4.2×105 J ；
(3)要把同样一壶水烧开，水吸收的热量不变，若电热水壶的热效率不变，则消耗的电能相同，
由P ＝可得，电热水壶的电阻：
U 2
R
R ＝＝＝48.4 Ω，
U 2P （220 V ）21 000 W 由W ＝t 可得，实际电压为198 V 时需要的加热时间：t ＝＝
U 2R WR U 2 4.2×106 J ×48.4 Ω（198 V ）2
≈519 s 。