第10天 焦耳定律劉芳同學(xué)有兩段電熱絲，電阻分別是R1、R2（R1R2)，她將這兩段電熱絲在電路中串聯(lián)起來(lái)，分別放入兩個(gè)相同的容器中，兩個(gè)容器中裝有相同質(zhì)量的水，如圖所示。當(dāng)她將開(kāi)關(guān)閉合后，關(guān)于甲乙兩個(gè)容器中水溫的變化，下面的說(shuō)法中正確的是A甲容器中的水溫度上升的快B乙容器中的水溫度上升的快C甲、乙容器中的水溫度上升的一樣快D條件不足，無(wú)法判斷【參考答案】A【知識(shí)補(bǔ)給】電熱的綜合計(jì)算1歐姆定律和電熱計(jì)算時(shí)，要特別注意它們的使用范圍是純電阻電路，即用電器工作時(shí)，消耗的電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，如電烙鐵、燈泡等。焦耳定律（Q=I2Rt）適用于所有的電路。如果電流通過(guò)導(dǎo)體的電能全部轉(zhuǎn)化為熱，電流通過(guò)導(dǎo)體的消耗電能的功率就等于電能轉(zhuǎn)化為熱量的功率，即P=UI=I2R。2在熱、電綜合計(jì)算時(shí)，注意Q=I2Rt和Q=cmt、Q=qm的結(jié)合。如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同，燃料的質(zhì)量相同，燒杯內(nèi)的液體質(zhì)量也相同，下列說(shuō)法不正確的是A比較不同液體的比熱容，可以選擇甲丙兩圖B比較不同液體的比熱容，可以選擇乙丙兩圖C比較不同燃料的熱值，可以選擇乙丙兩圖D比較不同燃料的熱值，不可以選擇甲乙兩圖（2018·長(zhǎng)春校級(jí)期中）導(dǎo)線(xiàn)接頭處往往容易發(fā)熱的主要原因是A接觸處電阻小電流變大，相同時(shí)間產(chǎn)熱多B接觸處電阻大電流變小，相同時(shí)間產(chǎn)熱多C接觸處電阻大電流相同，相同時(shí)間產(chǎn)熱多D以上說(shuō)法都不對(duì)（2018·河北檢測(cè)）兩條電阻絲串聯(lián)在電路中，在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較多的是A通過(guò)電流較大的電阻絲B電壓較小的電阻絲C電壓較大的電阻絲D電阻較小的電阻絲（2018·內(nèi)蒙古校級(jí)模擬）如圖是探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面的高度的變化反應(yīng)密閉空氣溫度的變化，下列說(shuō)法正確的是A該裝置是為了探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系B將左邊容器中的電阻絲由5 換成10 ，就可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系C通電一段時(shí)間后，左側(cè)U形管中液面的高度差比右側(cè)的大D該實(shí)驗(yàn)裝置是利用U形管中液體的熱脹冷縮來(lái)反應(yīng)電阻絲放出熱量的多少的（2018·婁底期末）如圖所示的家用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是A筆記本電腦B電水壺C電視機(jī)D電風(fēng)扇2017年4月26日上午，中國(guó)第二艘航空母艦在中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司大連造船廠(chǎng)舉行下儀式。這艘航母仍舊為常規(guī)動(dòng)力，滑躍式起飛，據(jù)悉我國(guó)后面的航母將采用彈射起飛，目前我國(guó)在葫蘆島建有電在磁彈射研究裝置。彈射器（系統(tǒng)）由個(gè)子系統(tǒng)組成：能量貯存系統(tǒng)；能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；彈射系統(tǒng)；監(jiān)視系統(tǒng)。根據(jù)資料，完成下面問(wèn)題（1）電磁彈射系統(tǒng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)要求在秒內(nèi)充滿(mǎn)所需的能量，為此航母上專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了盤(pán)式儲(chǔ)能交流發(fā)電機(jī)（旋轉(zhuǎn)磁極）。最大輸出電壓1 600 V，輸出電流為5 000 A，效率為90%，發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)圈的電阻為8毫歐，求：發(fā)電機(jī)的輸出功率多大？每一次儲(chǔ)能時(shí)，發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)圈將會(huì)產(chǎn)生多少熱量？如果發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)圈總質(zhì)量為50 kg，這些熱量全部被發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)圈吸收，它的溫度變化多少？c線(xiàn)圈=0.4×103 J/（kg·）（2）根據(jù)（1）中計(jì)算結(jié)果，發(fā)電機(jī)最好選用_做定子線(xiàn)圈A導(dǎo)體B絕緣體C半導(dǎo)體D超導(dǎo)體（3）整個(gè)電磁彈射系統(tǒng)中，彈射體是電磁彈射系統(tǒng)的核心組成部分，是一種把輸入的電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，從而在一定距離內(nèi)推動(dòng)艦載飛機(jī)加速到規(guī)定彈出速度的功率執(zhí)行部件。它和_的工作原理相同。A發(fā)動(dòng)機(jī)B電動(dòng)機(jī)C電磁起重機(jī)D電視機(jī)（2018·長(zhǎng)春校級(jí)期中）探究“電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)。如圖甲和乙所示，兩個(gè)透明容器中密閉著等質(zhì)量的空氣，兩容器中的電阻絲串聯(lián)起來(lái)，連接到電源兩端，通電一定時(shí)間后，比較兩個(gè)U形管中液面高度差的變化。（1）在圖甲中，通過(guò)兩電熱絲的電流_；是探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體_的關(guān)系。（2）在圖乙中，是探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過(guò)導(dǎo)體_的關(guān)系。（3）實(shí)驗(yàn)中，我們是通過(guò)觀(guān)察U形管中液面的_來(lái)比較各容器中電熱絲產(chǎn)生熱量的多少的。某簡(jiǎn)易電吹風(fēng)簡(jiǎn)化電路如圖所示，其主要技術(shù)參數(shù)如下表，在家庭電路使用中：額定電壓220 V額定功率熱風(fēng)時(shí)：990 W冷風(fēng)時(shí)：110 W（1）當(dāng)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)時(shí)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流多大？若電動(dòng)機(jī)電阻R1為1 ，則40 s內(nèi)電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量是多少焦？（2）當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電熱絲R2的電功率是多少瓦？電熱絲R2的電阻值是多少歐？幾千年來(lái)中國(guó)的廚藝最講究的就是“火候”二字?，F(xiàn)在市場(chǎng)上流行如圖1所示的新型電飯鍋，采用“聰明火”技術(shù)，電腦智能控溫、控壓，智能化控制食物在不同時(shí)間段的溫度，以得到最佳的口感和營(yíng)養(yǎng)，其簡(jiǎn)化電路如圖2甲所示。R1和R2均為電熱絲，S1是自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)把電飯鍋接入220 V的電路中，在電飯鍋工作的30 min內(nèi)，電路中總電流隨時(shí)間變化的圖象如圖2乙所示。求：（1）S和S1都閉合時(shí)電飯鍋的電功率；（2）電熱絲R2的阻值；（3）這30 min內(nèi)電飯鍋產(chǎn)生的熱量。小王家新買(mǎi)的電熱淋浴器的銘牌如下表所示。小王按說(shuō)明書(shū)要求給淋浴器裝滿(mǎn)水，通電50 min，觀(guān)察到淋浴器上溫度計(jì)示數(shù)由23 上升到45 。求：（1）在加熱過(guò)程中，水箱中水吸收的熱量是多少?c水=4.2×103 J/(kg·)（2）電熱淋浴器加熱過(guò)程中消耗的電能是多少?（3）比較（1）、（2）兩問(wèn)計(jì)算結(jié)果，你認(rèn)為違背能量守恒嗎?為什么?C【解析】將電阻絲的兩個(gè)斷頭接上后，接頭處是兩根導(dǎo)線(xiàn)相切，由于接觸的部位很少，很細(xì)，電阻就較大。根據(jù)焦耳定律公式QI2Rt知，在電流、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，溫度越高，因此接頭處燒焦就是因?yàn)殡娮柽^(guò)大造成的。故選C。C【解析】串聯(lián)電路中電流處處相等，所以故A錯(cuò)誤；在串聯(lián)電路中，根據(jù)公式U=IR可知，電阻越大，電阻兩端的電壓就越大，再根據(jù)可知，在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量就越多。故C正確，BD錯(cuò)誤。故選C。C【解析】AC、裝置中一個(gè)5 的電阻與兩個(gè)5 的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，右端兩個(gè)電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I右I左，兩個(gè)5 的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知I右I1+I2，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I1I2，所以右邊容器中的通過(guò)電阻的電流是左側(cè)通過(guò)電流的一半，即是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，不是探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；由QI2Rt可知，左邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；因此通電一段時(shí)間后，玻璃管左側(cè)液面高度差更大，故A錯(cuò)誤，C正確；B、將左邊容器中的電阻絲換成10 的電阻絲后，變成了一個(gè)10 的電阻與兩個(gè)5 的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，右端兩個(gè)電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I右I左，兩個(gè)5 的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知I右I1+I2，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I1I2，所以右邊容器中的通過(guò)電阻的電流是左側(cè)通過(guò)電流的一半，雖然左右電阻不等，但是左右的電流也不相等，所以不是探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，故B錯(cuò)誤；D、該實(shí)驗(yàn)裝置是利用U形管中空氣的熱脹冷縮來(lái)反映熱的多少，雖然產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀(guān)察，但可以通過(guò)U形管液面高度差的變化來(lái)反映，故D錯(cuò)誤。故選：C。B【解析】AC、筆記本電腦、電視機(jī)主要把電能轉(zhuǎn)化為光能與聲能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故AC不符合題意；B、電飯鍋主要把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用了電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，故B符合題意；D、電風(fēng)扇主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故D不符合題意。故選B。（1）8 000 000 W 9 000 000 J 405 （2）D （3）B（1）相等 電阻 （2）電流 （3）高度差【解析】（1）圖甲中兩電阻串聯(lián)，通過(guò)兩電熱絲的電流相同，而電阻的大小不同，所以該實(shí)驗(yàn)是探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻關(guān)系的；（2）在圖乙中兩電阻串聯(lián)，容器中兩電阻的大小相同，而通過(guò)左邊電阻中的電流是右邊電阻中電流的2倍，所以乙圖是探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過(guò)導(dǎo)體的電流關(guān)系。（3）在該實(shí)驗(yàn)中，我們是通過(guò)觀(guān)察U形管中液面的高度差來(lái)比較各容器中電熱絲產(chǎn)生熱量的多少的。（1）10 J；（2）55 （1）660 W （2）220 W （3）9.9×105 J【解析】（1）S和S1都閉合時(shí)，電阻R1與R2并聯(lián)；由乙圖可知此時(shí)電流值Imax=3 A，則功率Pmax=UImax=220 V×3 A=660 W。（2）開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)時(shí)，電路中只有R1工作，由乙圖可知通過(guò)R1的電流值I1=2 A，則根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知電阻R1與R2并聯(lián)時(shí)I2=Imax-I1=3 A-2 A=1 A，根據(jù)歐姆定律得。（3）只有R1工作時(shí)功率P1=UI1=220 V×2 A=440 W；由乙圖可知t=10 min+（20 min-15 min）=15 min=900 s，t=（15 min-10 min）+（30 min-20 min）=15 min=900 s，則Q=W=Pmaxt=660 W×900 s=594×105 J，Q=W=P1t=440 W×900 s=396×105 J，30 min內(nèi)電飯鍋產(chǎn)生的熱量Q=Q+Q=5.94×105 J+3.96×105 J=9.9×105 J。（1）4.62×106 J （2）4.8×106 J （3）不違背，因?yàn)橄牡碾娔軟](méi)有全部被水吸收【解析】（1）由可得，水的質(zhì)量m=V=1.0×103 kg/m3×50×103 m350 kg，水吸收的熱量Q吸c(diǎn)m（tt0）4.2×103 J/(kg·)×50 kg×(45 23 )4.62×106 J。（2）消耗的電能WPt1 600 W×50×60 s4.8×106 J。（3）比較（1）、（2）兩問(wèn)計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)水吸收的熱量小于消耗的電能。這是因?yàn)殡娏鳟a(chǎn)生的熱有一部分散失了，并沒(méi)有完全被水吸收，水吸收的熱量加上散失的能量，仍等于電流產(chǎn)生的熱量，所以沒(méi)有違背能量守恒。7