资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
15.4 焦耳定律
一、单选题
1．甲、乙两电热丝的电阻之比为4∶3，通过的电流之比为1∶2，则相同时间内产生的热量之比为（　　）
A．1∶3 B．3∶1 C．2∶3 D．3∶2
2．已知一台直流电动机两端的电压为9V，通过电动机的电流为2A，线圈的电阻为，则在1内电动机消耗的电能及产生的热量分别为（　　）
A．120J；120J B．1080J；120J
C．1080J；1080J D．900J；120J
3．一台电动机正常工作时的电压为380V，内部线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s产生的热量为（　　）
A．3800J B．72200J C．200J D．760J
4．探究电流热效应现象的科学家是（　　）
A．焦耳 B．法拉第 C．欧姆 D．安培
5．下列连接方法中，闭合开关后，在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最少的是（　　）
A． B．
C． D．
6．如图所示，已知电阻R1=20Ω、R2=10Ω，当开关闭合后，下列说法正确的是（　　）
A．通过R1与R2的电流之比为2∶1
B．R1与R2两端的电压之比为1∶1
C．R1与R2消耗的电功率之比为1∶1
D．相同时间内R1与R2产生的热量之比为2∶1
二、填空题
7．周末，小华在家运用劳动课上学习的烹饪技能为家人制作美食，在客厅看电视的妹妹闻到了香味，说明分子在不停地做　 　。小华家有一个额定电压为、额定电流为的电热水壶，该电热水壶正常工作产生的热量为　 　J。
8．家庭装修中遇到导线不够长时，有的装修师傅把两根导线连接起来使用，但连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是因为与别处相比，连接处接触电阻较　 　，电能转化为热的功率较　 　。
9．一台电动机正常工作时，其两端的电压为100V，通过的电流为5A。若此电动机线圈的电阻为2Ω，那么这台电动机正常工作2min消耗的电能是　 　J，则该电动机的效率是　 　。
10．电炉是利用电流的　 　效应来工作的，标着“220V 1000W”的电炉，正常工作5min产生　 　J热量，当其两端电压为110V时，该电炉的实际功率为　 　W。
11．电热器是利用电流的　 　效应来工作的。某发热元件的阻值为400Ω，通过的电流为1A，通电10min产生的热量是　 　J。
12．两个电阻A和B，在一定温度下，电流与其两端电压的关系如图所示，A电阻为Ω，将他们并联后接在电压为2.5V的电源上，通过它们的总电流是A，这时A电阻在1s内所产生的热量是J。
三、计算题
13．如图所示的电路中，电源电压恒为6V，R为定值电阻，小灯泡L上标有“6V，3.6W”的字样，闭合开关S后，电流表的示数为0.8A，设灯丝电阻不受温度影响。求：
（1）灯泡的额定电流；
（2）通电50s，定值电阻R产生的热量。
14．某品牌电热水壶的铭牌内容如下，根据提供的信息计算：
X牌电热水壶
额定电压 220V
额定功率 1100W
容积 3L
超温保护器 熔断温度110℃
（1）电热水壶正常工作时的电阻和电流是多少？
（2）当电热水壶装满水时，将水从 20℃烧开需要吸收多少热量？
[C水=4.2×103J/（kg ℃），1L=10﹣3m3，气压为一标准大气压，电热水壶吸收的热量忽略不计]
（3）若售货员宣传该电热水壶烧开一壶水仅需要5分钟，可信吗？请通过计算说明理由
15．如图甲为小亮家新购的一款智能养生壶和其电路简图如图乙所示，该壶有“加热”和“保温”两档，R2=356Ω，该养生壶名牌的部分数据如下表。求：
电养生壶的铭牌
额定电压 220V
频率 50Hz
加热功率 1100W
保温功率 　
容积 1.5L
（1）养生壶是利用电流的　 　效应工作的，当开关S掷到　 　（选填“1”或“2”）时，养生壶处于加热状态；
（2）“保温”档正常工作时电功率是　 　W；
（3）小亮将养生壶加满水后单独工作，水从20℃加热到70℃，测得家中如图丙所示的电能表转盘转了300r，则养生壶的烧水效率是　 　；
（4）在家用电器调查活动中，小亮发现电热器的电源线都比较短，上网查询后发现，按照国家规定的标准，电热水壶使用的电源线不能过长，横截面积不能过小，请利用所学的物理知识进行解释　 　。[已知ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg·℃）]
四、综合题
16．李明得到一个国外生产的电热暖手器，铭牌表示额定值的字样中，能看清楚的只有“24 W”这几个字.为了能正确使用该用电器，他把一只标有“600Ω 0.4A”的定值电阻与电热暖手器和开关串联起来，连接到家庭照明电路中，然后进行如下实验观察：将开关接通后，电能表转盘转动137圈恰好用了100s；断开开关后，电能表转盘在1 min内恰好转了80圈；观察电能表上标有3000r/(kW·h)字样；他在做实验的时间内，家中其他用电器的使用情况没有变化.请根据以上数据，计算电热暖手器的额定电压是多少.你在计算过程中忽略了什么因素的影响？由此导致的计算结果是偏大还是偏小？
五、科普阅读题
17．为了方便同学们饮水，某学校新进了一批即热式节能饮水机，如图甲所示。烧开的水很烫不经处理不能立即饮用，这款即热式节能饮水机可使烧开的水能立即饮用，是什么原理呢？经查阅资料，同学们得知即热式节能饮水机中加入了一个热交换套管很好地解决了这一问题，它的奥秘在于将进水管与出水管套在一起，利用进水管中的冷水给出水管中的开水降温。同时，进水管中的冷水被预热后送到加热腔中用电加热器烧开，而普通的饮水机只是将水烧开直接饮用，因此这种饮水机更加节能，其原理图如图乙所示。若一定质量温度为20℃的自来水经热交换套管后被预热成80℃的热水流进加热腔，同时有相同质量的100℃的开水从加热腔流进热交换套管，变成可供直接饮用的温开水流出，则：
（1）加热腔中的电加热器加热时是将 　 　能转化为 　 　能；
（2）通过计算说明，可供直接饮用的温开水的温度是多少（不计热损失）？
（3）该校有10台这种饮水机，每台饮水机每天可以将50L的水加热，若电加热器的效率均为90%，则这10台即热式节能饮水机与普通饮水机相比，每天共节约电能多少J？
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】焦耳定律的应用
2．【答案】B
【知识点】电功的计算；焦耳定律的应用
3．【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
4．【答案】A
【知识点】焦耳定律的应用
5．【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
6．【答案】D
【知识点】串联电路的电流规律；欧姆定律及其应用；电功率的计算；焦耳定律的应用
7．【答案】无规则运动；
【知识点】焦耳定律的应用；分子热运动
8．【答案】大；大
【知识点】焦耳定律
9．【答案】6104；90%
【知识点】热机的效率；电功的计算；焦耳定律的应用
10．【答案】热；；250
【知识点】电功率的计算；焦耳定律的应用；电流的热效应
11．【答案】热；2.4×105J
【知识点】焦耳定律；电流的热效应
12．【答案】5,0.75,1.25
【知识点】串联电路和并联电路的辨别；欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
13．【答案】（1）0.6A；（2）60J
【知识点】电功率的计算；焦耳定律的应用
14．【答案】（1）根据P=UI可得电热水壶额定电流为：
I===5A，
由I=可得：
R==44Ω；
（2）（2）由ρ=得水的质量为：
m=ρV=1000kg/m3×3×10﹣3 m3=3kg，
水吸收的热量为：
Q=cm△t=4.2×103∕（kg ℃）×3kg×（100℃﹣20℃）=1.008×106J；
（3）（3）由P=得电热水壶在额定功率下提供的热量为：
Q=W=Pt=1100W×5×60s=3.3×105J
因为W＜Q，
所以5min中烧开一壶水不可信．
【知识点】电功与热量的综合计算
15．【答案】（1）热；1
（2）121
（3）87.5%
（4）养生壶的电源线越长、横截面积越小则电源线总电阻R越大，养生壶自身加热功率P很大，所以通过电源线的电流I也很大，根据Q=I2Rt可知，电源线中会产生很大的热量，容易引起电源线燃烧
【知识点】影响电阻大小的因素；电功率的计算；焦耳定律的应用；电功与热量的综合计算
16．【答案】接通开关时，电能表测出的是所有用电器在100s内消耗的总电能
W' =
断开开关后，电能表测出的就是李明家其他用电器在60s内消耗的电能
W=
断开开关前、后的功率分别为
P'= =1644W
P= = 1600W
所以，实验支路的串联(总)功率为
P串=P'-P=1644W- 1600W=44W
实验支路的总电阻为R串= = 1100Ω
电热暖手器的电阻为R=R串-R定= 1100Ω- 600Ω = 500Ω
所以，电热暖手器的额定电压为U额= ≈109V
在上述计算中，忽略了温度对电阻的影响。
在实验测试中，电热暖手器的实际电压为
U实=U- =220V- ×600V= 100V，小于其额定电压.由于电流的热效应，温度升高，电阻增大，电热暖手器在额定电压下(正常)工作时，其电阻会大于500Ω，故其实际的额定电压U额= 也会大于测量值109V，因此忽略温度对电阻的影响，会导致计算结果偏小
【知识点】焦耳定律；焦耳定律的应用；电流的热效应
17．【答案】（1）电；内
（2）解：由题意，20℃的自来水经热交换套管后被预热成80℃，同时相同质量的100℃的开水从加热腔流进热交换套管后变为温开水流出，
所以，不计热损失时，根据热平衡方程，冷水吸收的热量和热水放出的热量相等，
由Q=cmΔt可得：cm（80℃-20℃）=cm（100℃-t），
解得：t=40℃；
（3）解：由 得，水的质量：
m′=ρV=10×1.0×103kg/m3×50×10-3m3=500kg，
这种热水器节约的能量等于预热水吸收的能量，水吸收的热量：
Q吸=cm′（t2-t1）
=4.2×103J/（kg ℃）×500kg×（80℃-20℃）
=1.26×108J，
由 可得，节约的电能：
【知识点】电流的热效应；电功与热量的综合计算
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑