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1、
微專題8 焦耳定律的理解與應(yīng)用
類型1 焦耳定律的理解
1. (2019北京)下列用電器中,利用電流熱效應(yīng)工作的是( )
A. 計(jì)算器 B. 電熱水壺 C. 收音機(jī) D. 電冰箱
2. (2019順德區(qū)三模)如圖,此裝置可用于探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與________的關(guān)系,若把P、Q接在電源兩端,經(jīng)過一段時(shí)間,A、B兩容器相比,A中的電阻產(chǎn)生的熱量__________(選填“較多”“相同”或“較少”),該實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是__________.
第2題圖
類型2 焦耳定律的計(jì)算
3. (2019自貢)把一個(gè)標(biāo)有“10 V 3 W”的小燈泡和定值電阻R串聯(lián)
2、后接在電壓為12 V的電源上(如圖所示),小燈泡恰能正常發(fā)光.該電路工作10 s定值電阻產(chǎn)生的熱量是( )
第3題圖
A. 60 JB. 36 J
C. 30 JD. 6 J
4. (2019云南省卷)一只標(biāo)有“6 V 3 W”的小燈泡,接在電源電壓為12 V的電路中,為使其正常發(fā)光,應(yīng)________(選填“串”或“并”)聯(lián)一個(gè)電阻(小燈泡燈絲電阻不變),該電阻通電20 s,產(chǎn)生的熱量是________J.
5. (2019畢節(jié))電熱水壺上標(biāo)有“220 V 800 W”,小明發(fā)現(xiàn)燒水過程中熱水壺的發(fā)熱體部分很快變熱,但連接的電線卻不怎么熱,是因?yàn)閷?dǎo)線的電阻比發(fā)熱體的電阻__
3、______;在額定電壓下,熱水壺?zé)?10 s,這段時(shí)間內(nèi)電熱水壺發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量為________J,若發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量全部被水吸收,能將________ kg的水從20 ℃升高至100 ℃.[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
類型3 探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)
6. (2019昆明)在“探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,提供了如圖所示的實(shí)驗(yàn)器材,其中R1>R2.
實(shí)驗(yàn)一:探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系
第6題圖
(1)請(qǐng)按照?qǐng)D中的電路圖將對(duì)應(yīng)實(shí)物圖連接完整;
(2)電路中電阻絲的連接方式是為了控制____________;電阻絲放出熱量的多少,
4、通過____________來進(jìn)行判斷;
(3)閉合開關(guān),經(jīng)過一定時(shí)間,用電阻絲R1加熱的煤油溫度升高了Δt1,用電阻絲R2加熱的煤油溫度升高了Δt2,那么Δt1________Δt2(選填“大于”“等于”或“小于”).
實(shí)驗(yàn)二:探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系
(4)閉合開關(guān),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,使電路中的電流變成實(shí)驗(yàn)一中電流的2倍,且通電時(shí)間相同.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):用電阻絲R1(或R2)加熱的煤油,溫度升高量Δt1′(或Δt2′)________2Δt1(或2Δt2)(選填“大于”“等于”或“小于”),該實(shí)驗(yàn)說明電流產(chǎn)生的熱量與電流________正比例關(guān)系.
(5)你認(rèn)為做這個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)
5、生誤差的主要原因是_________________________________________.
參考答案及解析
微專題8 焦耳定律的理解與應(yīng)用
1. B 【解析】電熱水壺是利用電流的熱效應(yīng)制成的加熱設(shè)備,B符合題意,故選B.
2. 電阻 較多 控制變量法 【解析】由圖示實(shí)驗(yàn)可知,兩阻值不同的電阻絲串聯(lián),通過電阻絲的電流與通電時(shí)間相等而電阻阻值不同,此裝置可以探究:電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系;由于A中的電阻絲阻值較大,將此裝置接到電源兩端,通電一段時(shí)間,電流在A容器中產(chǎn)生的熱量較多.該實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法.
3. D 【解析】由于小燈正常發(fā)光,所以其
6、電壓UL為10 V,而由串聯(lián)電路電壓規(guī)律可得UR=U-UL=2 V , 電路電流為I===0.3 A,所以產(chǎn)生的熱量Q =URIt=2 V×0.3 A×10 s=6 J.故選D.
4. 串 60 【解析】標(biāo)有“6 V 3 W”字樣的小燈泡,其正常發(fā)光時(shí)兩端的電壓為6 V,所以將其接在電源電壓為12 V的電路中,使其正常發(fā)光時(shí),因串聯(lián)分壓,所以應(yīng)串聯(lián)一個(gè)電阻,由P=UI可得燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為IL===0.5 A,此時(shí)電阻兩端的電壓是UR=U-UL =12 V-6 V=6 V,故電阻的阻值是R====12 Ω;通電20 s,該電阻產(chǎn)生的熱量是Q=IRt=(0.5 A)2×12 Ω×20 s=
7、60 J.
5. 小 1.68×105 0.5 【解析】電熱水壺的發(fā)熱體與電線串聯(lián),通過它們的電流及時(shí)間相等,但電熱水壺的發(fā)熱體的電阻比電線的電阻大得多,由焦耳定律Q=I2Rt可知,電熱水壺的發(fā)熱體比電線產(chǎn)生的熱量就多很多,故與之相連的電線卻不怎么熱;在額定電壓下,燒開一壺水用時(shí)210 s,這段時(shí)間內(nèi)電熱水壺發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量:Q=Pt=800 W×210 s=1.68×105 J;水吸收的熱量:Q吸=Q放=1.68×105 J,由Q吸=cmΔt得水的質(zhì)量:m===0.5 kg.
6. (1)如答圖所示 (2)電流相同 溫度的升高量 (3)大于 (4)大于 不是 (5)有熱量損失
第6
8、題答圖
【解析】(1)由電路圖可知,兩電阻絲串聯(lián),滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)接入電路的阻值變大,故將電阻絲R1與電阻絲R2串聯(lián)起來,滑動(dòng)變阻器的左下接線柱與開關(guān)的右接線柱串聯(lián),如答圖所示;(2)圖中兩電阻絲串聯(lián),是為了使通過兩電阻絲的電流大小相等;通電后電流通過對(duì)電阻絲做功,產(chǎn)生熱量被煤油吸收,使煤油的溫度升高,通過觀察溫度計(jì)的示數(shù)變化來判斷電流產(chǎn)生的熱量的多少;(3)由于R1>R2,由Q=I2Rt可知,在通電時(shí)間和通過的電流相等時(shí),電阻R1產(chǎn)生的熱量比R2多,即Q1>Q2,再由Q=cmΔt的變形公式Δt=得,Δt1>Δt2;(4)由焦耳定律Q=I2Rt可知,在電阻和通電時(shí)間一定時(shí),導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的2次方成正比,當(dāng)電流變?yōu)樵瓉淼?倍,產(chǎn)生的熱量是原來的4倍,從而升高的溫度也是原來的4倍,所以Δt1′>2Δt1(或Δt2′>2Δt2);(5)這個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要原因是有熱量損失.
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