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课时训练(十六) 焦耳定律
(限时25分钟)
|基础巩固|
一、单项选择题
1.[2016·鄂尔多斯]如图K16-1所示的实验中,三个相同的烧瓶A、B、C内都盛有质量和初温相等的液体,其中A、B烧瓶中装的是水,C烧瓶中装的是煤油,A、B、C烧瓶中电阻丝的阻值分别为RA、RB、RC,且RA>RB=RC。闭合开关,通电一段时间后,下列关于该实验探究的说法,错误的是(均不计热量损失,c水>c煤油) ( )
图K16-1
A.电流通过导体时,电能转化成内能,这种现象叫电流的热效应
B.在A、B两烧瓶中,相同的时间内,A烧瓶中的电阻产生的热量多
C.B、C两烧瓶可探究不同物质的吸热能力
D.B、C两烧瓶加热相同的时间,B瓶中温度计的示数大
2.[2018·宜昌]两个定值电阻R1、R2并联接在电路中,如图K16-2甲所示,通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示,闭合开关S,则R1、R2产生的热量之比为 ( )
图K16-2
A.2∶1 B.1∶2 C.4∶1 D.1∶4
3.[2018·深圳]如图K16-3甲所示,闭合开关后,在滑片P由b端向a端移动的过程中,电压表示数U随滑动变阻器接入电路的阻值变化的关系图像如图乙所示,下列说法错误的是 ( )
图K16-3
A.电源电压是6 V
B.R2的最大阻值是20 Ω
C.R1的电阻是10 Ω
D.当滑片P移动到中点时,10 s内电流通过R1产生的热量是18 J
二、填空题
4.[2018·攀枝花]规格均为“220 V 500 W”的电吹风和电熨斗,都在额定电压下工作2 min, 产生的热量多,产生的热量为 J。
5.[2018·成都]某电热水壶上标有“220 V 1800 W”,小明发现烧水过程中电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。
6.[2018·荆门]有一台电动机,额定电压3 V,额定电流1 A,电动机线圈电阻0.5 Ω。这台电动机正常工作1 min,消耗的电能为 J,产生的热量为 J,输出的机械能为 J。
三、实验探究题
7.[2018·河北]用如图K16-4甲所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。相同烧瓶内装满了煤油。
图K16-4
(1)烧瓶中装入的煤油是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
(2)请根据实物图甲,在图乙所示的虚线框内画出对应的电路图。
(3)为达到实验目的,选用的两电阻丝R1与R2的阻值应 ,通过R1的电流 通过R2的电流。
(4)通电一段时间后,乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大。说明 。
(5)小红用如图丙所示的装置,进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像。根据焦耳定律可知,图丁中能正确反映h-I关系的是 。
[拓展] (6)用Q=I2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量,能用Q=UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗?回答: 。请用实例说明原因:
。
四、计算题
8.[2018·黔三州]图K16-5甲为某款新型电饭煲,额定电压为220 V,它采用了“聪明火”技术,智能化控制不同时间段的烹饪温度,以得到食物最佳的营养和口感。图乙为其电路原理图,R1和R2为电阻不变的电热丝,S是自动控制开关。将电饭煲接入220 V电路中,在电饭煲工作的30 min内,它消耗的电功率随时间的变化如图丙所示。求:
(1)5~10 min内,电饭煲的功率。
(2)20~30 min内,电饭煲产生的总热量。
图K16-5
|挑战自我|
9.如图K16-6甲所示是某型号的浴室防雾镜,其背面粘贴有等大的电热膜。使用时,镜面受热,水蒸气无法凝结其上,便于成像,下表是该防雾镜的相关数据。
(1)求防雾镜正常工作时的电流。
(2)经测试,在-10 ℃环境下,正常工作400 s使镜子的平均温度升高了40 ℃,求电热膜给镜子加热的效率。[玻璃的比热容为0.75×103 J/(kg·℃)]
(3)如图乙所示,小明给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器R,能使电热膜的功率在原功率的25%~100%之间变化,以满足不同季节使用的需要。请求出滑动变阻器的最大阻值至少为多少。
图K16-6
面积大小
110 dm2
镜子质量
1.1 kg
额定电压
220 V
额定功率
1 W/dm2
【参考答案】
1.D 2.A 3.D
4.电熨斗 6×104
5.小 3.6×105
6.180 30 150
7.(1)绝缘体
(2)如图所示
(3)相等 小于
(4)在电阻和通电时间相同的条件下,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多
(5)A
(6)不能 因为用Q=UIt计算出来的是电路产生的总功,而总功除了用电器产生的热量,另外一部分可能转化为其他能量,例如电风扇电路产生的总功一部分转化为电热,一部分转化为机械能
8.解:(1)由图丙可知5~10 min内,电饭煲的功率P1=660 W。
(2)由图丙可知20~30 min内,电饭煲的功率P2=440 W,
工作时间t2=30 min-20 min=10 min=600 s,
由Q=W=Pt可得,20~30 min内电饭煲产生的总热量
Q2=P2t2=440 W×600 s=2.64×105 J。
9.解:(1)防雾镜正常工作时的功率为P=1 W/dm2×110 dm2=110 W,
正常工作时的电流I=PU=110W220V=0.5 A。
(2)正常工作400 s,镜子吸收的热量
Q吸=cmΔt=0.75×103 J/(kg·℃)×1.1 kg×40 ℃=3.3×104 J,
此过程中电热膜产生的热量Q=W=Pt时=110 W×400 s=4.4×104 J,
电热膜的加热效率η=Q吸Q=3.3×104J4.4×104J=75%。
(3)由P=U2R可知,电热膜的电阻为
R0=U2P=(220V)2110W=440 Ω,
当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,通过电热膜的电流最小,此时电热膜的功率最小,为
P最小=110 W×25%=27.5 W;
由P=I2R可知,此时通过它的电流
I小=P最小R0=27.5W440Ω=0.25 A,
电路中的总电阻为R总=UI小=220V0.25A=880 Ω,
则滑动变阻器的最大阻值至少为R=R总-R0=880 Ω-440 Ω=440 Ω。
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