九年级物理全册 第十八章 第4节焦耳定律随堂练习 新人教版
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第4节焦耳定律
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 Ω0.5 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
(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 =W
t
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,
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 =U 2R t =(220 V )244 Ω
×10×60 s =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 2
Rt 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 2
Rt 可得,在相同时间内产生的热量之比:Q 甲1Q 甲2=I 2R 1t I 2R 2t =R 1R 2=2R 2R 2=2
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 =U 2
R t 可得,在相同时间内产生的热量之比:
Q 乙1Q 乙2=U 2R 1t
U 2R 2
t =R 2R 1=R 22R 2=1
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 =U R 总=6 V
30 Ω
=0.2 A ,
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 2
Rt =(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 =U 0R 0=3 V 10 Ω=0.3 A ,电路中的总电阻:R ′总=U 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 =W
t
可得,电热水壶在7 min 内所消耗的电能:W =Pt =1 000 W×7×60 s=4.2×10