焦耳定律 习题含答案Word文件下载.docx
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一台线圈电阻为0.3Ω的玩具电动机，接在12V的电源上时，通过电动机的电流为0.5A，在2min内电流通过线圈产生的热量是______J，电能转化成的机械能是______J．
8.
一根阻值为100Ω的电阻丝通电100s，通过的电流为1A，则电流产生的热量为______J．
9.
大量实验表明，通电导线周围存在______，这一现象叫作电流的磁效应．
三、实验探究题（本大题共5小题，共30.0分）
10.
二个完全相同的烧瓶内装有质量相等的煤油．电阻丝R1=5Ω，R2=10Ω．用如图所示的方案探究“电流大小和通电时间相同，电流通过导体产生的热量与电阻的大小是否有关”．
（1）将二个电阻丝串联起来的目的是使______和______相同．
（2）某实验小组设计了如下的记录实验数据的表格，并填上了实验前已知的信息：
电流
I
通电时间
t
电阻
R/Ω
煤油初温
t1/℃
煤油末温
t2/℃
煤油升高的
温度△t/℃
______
相同
5
10
表格中最后一栏应该设置的项目是______．
（3）实验中发现甲瓶温度计示数变化较小，乙瓶温度计示数变化较大．由此可以得出的结论是______．
（4）通电时间不变，适当减少煤油的质量，对实验带来的好处是______．
11.
如图所示，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝，瓶中插入温度计a、b
（1）利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质量、初温都相同的煤油．闭合开关一段时间，可以通过温度计______情况，判断电阻丝产生热量的多少．此方案是探究______和时间相同时，电流通过电阻丝产生的热量与______大小的关系．
（2）在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且电阻丝的阻值R甲______R乙时，可以比较不同物质的吸热能量．若温度计a比温度计b温度升高得快，则甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲______c乙．
12.
为了探究影响电流产生热量的因素，实验室准备了两个相同的烧瓶（内装质量相等的煤油）、两个带有橡皮塞的粗细均匀的相同温度计，四根不同阻值（R1＞R2
R3=R4）的电阻丝，以及相同的滑动变阻器、开关、导线、电源等．两个实验小组根据提供的实验器材，分别设计了如图甲所示的两个方案．
（1）甲方案可探究电流和通电时间一定时，电流产生的热量跟______关系．
（2）乙方案可探究______和通电时间一定时，电流产生的热量跟______关系．
（3）电阻在一定时间内产生的热量是通过烧瓶中煤油______的多少反映出来的，这种研究问题的科学方法叫做______法．
13.
某同学用如图所示的实验装置来探究“电流的热效应电阻大小的关系”
（1）在A和B两烧瓶中盛有质量、初温均相同的煤油，使A和B中的电阻丝阻值不同，闭合开关一段时间后，通过观察______可判断电流的热效应跟电阻大小关系，这种探究方法叫______（选填“转换法”“类比法”或“控制变量法”）．
（2）实验过程中发现实验现象并不明显，以下原因解释不合理的是______（选填字母代号）
A．电源电压太低B．A和B中的电阻丝阻值相差很大C．装置气密性不好
（3）若用如图装置来进一步测量煤油的比热容，必须在A和B的烧瓶中装入质量、初温均相同的水和煤油，
还必须要使A和B中的电阻丝阻值______（选填“相同”或“不同”）．通电一段时间后发现A和B中温度计升高的示数之比为2：
1，则装水的是烧瓶______（选填“A”或“B”），若水的比热容是4.2×
103J/（kg•℃），则煤油的比热容为______J/（kg•℃），请列举一个有关水的比热容特性的应用实例______．
14.
小明在探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”时，设计了如图甲、乙所示的实验装置，烧瓶内装入质量相等、初温相同的煤油，烧瓶中金属丝A、B的电阻RA＜RB，插入相同的温度计．
（1）在进行甲图所示实验时，小明闭合开关一段时间后，发现两烧瓶中温度计示数均无变化，他将电压表的负接线柱与a接线柱连接，电压表的正接线柱依次与其他接线柱连接，从而检查此两点间有无电压，对应出现的电压表有无示数如表所示．
电路各点间
aj
ai
ah
ag
af
ae
ad
ac
ab
电压表示数
有
无
根据以上信息可判断电路出现的故障是______；
（选填选项前的字母）
A．开关接触不良
B．滑动变阻器短路
C．导线ef
断路
D．金属丝B断路
（2）小明排除电路故障后继续实验，电路接通后，______温度计示数升高得快；
（选填“P1”或“P2”）
（3）在进行甲图所示实验的同时小明还按乙图所示进行实验（两图中滑动变阻器的滑片位置不变），比较P1和P3两支温度计示数变化情况，可探究电流通过导体产生的热量与______是否有关．
四、计算题（本大题共6小题，共48.0分）
15.
一台电热水器的铭牌如表所示，如果水箱中的水初始温度是20℃，（假设消耗的电能全部被水吸收，转化为水的内能）[已知：
c水=4.2×
103J/（kg•℃）]求：
（1）电热水器在正常工作时的电流是多大？
（保留一位小数）
（2）热水器装满10kg的水后，把水箱中的水加热到70℃，要吸收多少热量？
额定电压/V
220
容积/L
频率/Hz
50
超温保护/℃
120
额定功率/kW
3
（3）这个过程，电热水器正常工作至少多长时间？
但实际上加热时间总是比你所求得结果长得多，请你写出产生这种现象的原因．（写出一个即可）
16.
如图所示是家用电热壶及铭牌，假设电热壶电阻丝的电阻不变，水的比热容c水=4.2×
103J/（kg•℃），水的密度1.0×
103kg/m3．求
（1）电热壶电阻丝的电阻；
（2）不考虑热损失，电热壶正常工作时，把1L水从30℃加热到100℃所需要的时间；
（3）当电压为198V时，电热壶的实际功率．
17.
为了测定额定功率为1600W的电热水器的效率，物理兴趣小组的同学在热水器中加入质量为2kg的水，让热水器正常工作5min，测得水温从20℃上升到70℃，求：
（c水=4.2×
103
J/（kg．℃），天然气的热值为4×
107J/m3）
（1）水吸收了多少热量；
（2）该热水器正常工作时的效率；
（3）若此过程改用天然气来加热，则至少需要多少m3天然气（设该热水器的效率不变）．
18.
如图所示是湖北襄阳一位25岁农民自建的“屋顶发电站”，太阳晒一晒就能发电，这组光伏发电设备白天有阳光照射时每小时可发电1.75×
108J，若夏天太阳光平均每天照射的时间为10h．则
（1）若每天得到的电能有60%用来加热水，可以使多少kg的水温度升高50℃[c水=4.2×
103J/（kg•℃）]
（2）若每天得到的电能全部由燃烧天然气获得，则需要完全燃烧多少m3的天然气？
（天然气的热值q=3.5×
（3）请你说出一点太阳能的好处．
19.
家用电磁炉以其高效、节能成为新一代智能灶具，如图所示是某品牌电磁炉的铭牌，请你结合铭牌中相关的数据回答下列有关问题：
（1）1标准大气压下，锅内装有2.5L温度为20℃的水，给电磁炉通电7min能把水加热到沸腾，水至少吸收多少热量[水的密度为1.0×
103kg/m3，水的比热容为4.2×
103J/（kg•℃）]？
（2）正常工作时通过电磁炉的电流为多少？
（3）此电磁炉烧开水时的效率是多少？
（答案保留1位小数）
20.
某家庭把一只标有“220V
1000W”的电水壶接入照明电路，将质量为5kg的水由20℃加热到60℃，不计热量损失，c水=4.2×
103J/（kg•℃），求：
（1）水吸收的热量；
（2）电水壶电热丝的电阻；
（3）电水壶工作的时间．
【答案】
B
A
D
9；
711
1×
104
磁场
电流；
通电时间；
质量/kg；
电流相等，通电时闻相同时，电流产生的热量与电阻有关；
加热时间短
升高；
电阻；
=；
小于
温度升高；
转换
温度计示数；
转换法；
B；
相同；
2.1×
103；
热水袋中装水取暖
C；
P2；
电流
解：
（1）由P=UI可得，电热水器在正常工作时的电流：
I=
=
≈13.6A；
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×
103J/（kg•℃）×
10kg×
（70℃-20℃）=2.1×
106J；
（3）不考虑热损失时电热水器的加热时间最短，
由Q=W=Pt可得，需要的最少加热时间：
t′=
=700s，
因为热量会以热传递的形式转移给容器、空气等，所以实际上加热时间总是比所求得结果长得多．
答：
（1）电热水器在正常工作时的电流是13.6A；
（2）热水器装满10kg的水后，把水箱中的水加热到70℃，要吸收2.1×
106J的热量；
（3）这个过程，电热水器正常工作至少700s；
热量会以热传递的形式转移给容器、空气等．
（1）由电热壶的铭牌可知，额定功率P=1000W，额定电压U=220V，
由P=
可得，电热壶电阻丝的电阻：
R=
=48.4Ω；
（2）水的体积：
V=1L=1×
10-3m3，
由ρ=
可得水的质量：
m=ρV=1×
103kg/m3×
10-3m3=1kg；
水从30℃加热到100℃，水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×
1kg×
（100℃-30℃）=2.94×
105J；
不考虑热损失，则电热壶消耗的电能：
W=Q吸=2.94×
电热壶正常工作时的功率为1000W，由P=
可得需要的时间：
t=
=294s；
（3）当电压为198V时，电热壶的实际功率：
P实=
=810W．
（1）电热壶电阻丝的电阻为48.4Ω；
（2）不考虑热损失，电热壶正常工作时，把1L水从30℃加热到100℃所需要的时间为294s；
（3）当电压为198V时，电热壶的实际功率为810W．
（1）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0），
=4.2×
2kg×
（70℃-20℃）
105J．
（2）由P=
得：
热水器正常工作5min所消耗的电能：
W′=Pt′=1600W×
5×
60s=4.8×
η=
×
100%=
100%=87.5%．
（3）由于该热水器的效率不变，若此过程改用天然气来加热，则Q放=
=4.8×
由q=
V=
=1.2×
10-2m3．
（1）水吸收了4.2×
105J的热量；
（2）该热水器正常工作时效率为87.5%；
（3）至少需要1.2×
10-2m3天然气．
（1）一天得到的电能：
W=1.75×
108J/h×
10h=1.75×
109J，
水吸收的热量：
Q=1.75×
109J×
60%=1.05×
由Q=cm△t得水的质量：
m=
=5×
103kg；
（2）由Q放=Vq得天然气的体积：
=50m3；
（3）使用太阳能，无污染，并且利用天然能源，取之不尽，用之不完，可以节约有限的化石能源．
（1）若每天得到的电能有60%用来加热水，可以使5×
103kg的水温度升高50℃；
（2）需要完全燃烧50m3的天然气；
（3）无污染；
取之不尽，用之不完．
（1）由密度公式ρ=
可知水的质量：
m=ρV=1.0×
2.5×
10-3m3=2.5kg，
在1标准大气压下，水的沸点是100℃，
Q=cm（t-t0）=4.2×
2.5kg×
（100℃-20℃）=8.4×
（2）由电磁炉铭牌知其额定电压220V，额定功率2100W，
由P=UI可得，正常工作时通过电磁炉的电流：
≈9.5A；
（3）由P=
可得，烧水时电磁炉工作消耗电能：
W=P额t=2100W×
7×
60s=8.82×
105J，
所以电磁炉烧水时的效率：
100%≈95.2%．
（1）水至少吸收8.4×
105J的热量．
（2）正常工作时通过电磁炉的电流9.5A．
（3）此电磁炉烧水时的效率是95.2%．
（1）由题水吸收的热量：
5kg×
（60℃-20℃）=8.4×
可得电水壶电热丝的电阻：
（3）电水壶接入照明电路中正常工作，不计热量损失，Q吸=W=Pt，
所以电水壶工作的时间：
=840s．
（1）水吸收的热量为8.4×
（2）电水壶电热丝的电阻为48.4Ω；
（3）电水壶工作的时间为840s．
【解析】
电风扇和洗衣机主要是把电能转化为机械能；
电视机主要把电能转化为光和声音；
只有电饭煲是把电能转化为内能，是利用电流的热效应，故B符合题意．
故选B．
要解答本题需掌握：
电流的热效应就是把电能转化为内能．
本题主要考查学生对：
电流的热效应，以及电能和其它形式能的相互转化，是一道基础题．
如图，通过电阻的电阻相同，通电时间相同，由于两个电阻并联后与左边的电阻串联，则通过电阻的电流不同，根据控制变量法可知：
电阻的导体的长度、电阻相同，通电时间相同，所以探究的是电流产生热量跟电流的关系．
分析各个电阻的连接方式，然后根据串联、并联电路的电流特点，结合欧姆定律的应用分析．
本题考查了学生对焦耳定律的认识，注意该实验中控制变量法和转换法的应用，是中考物理常见题型．
根据焦耳定律Q=I2Rt可知，当电流和通电时间相同时，电阻R越大，电流通过R产生的热量越多；
电炉丝与导线串联，它们的通电时间和电流大小都相同，由于导线的电阻远小于电炉丝的电阻，因此电炉丝产生的热量远远大于导线．所以，电炉丝热得发红，而导线却不怎么热，故A正确，BCD错误．
故选A．
电炉丝和连接的导线串联在电路中（通过的电流相等），通电时间是相同的，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，根据焦耳定律分析判断．
本题考查串联电路的规律，应明确两电阻串联时，电路中的电流是相等的；
同时应注意该现象的根本原因是因为发热量不同造成的．
A、收音机工作时，主要将电能转化为声能，不合题意；
B、电熨斗工作时，主要将电能转化为内能，符合题意；
CD、电风扇和洗衣机主要是依靠电动机工作，将电能转化为机械能，不合题意．
电流做功的过程，实际上就是能量转化的过程，消耗电能转化成其它形式的能．
本题考查了用电器中的能量转化，要知道电风扇、洗衣机主要部件是电动机，把电能转化为机械能．
A、电风扇利用电动机带动工作，即将电能主要转化为了动能，故错误；
B、电视机工作时将电能转化为光能和声能，故错误；
C、洗衣机利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应．故错误；
D、电饭锅是利用了电流的热效应来加热的，故D正确．
故选D．
当电流通过电阻时，电流作功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应．一方面，利用电流的热效应可以为人类的生产和生活服务；
另一方面，电流的热效应也有一些不利影响．任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应．
主要考查电流的热效应、电流的磁效应和电流的化学效应在生活中的应用实例，只有认真把握它们的定义，才能真正区分它们利用的是哪一个效应．体现了物理来源于生活，又服务于社会的理念．
A、微波炉主要是把电能转化为电磁波，不是利用电流热效应，故A错误；
B、电熨斗是将电能转化为内能，是利用电流的热效应，故B正确；
C、电风扇是将电能转化为机械能，不是利用电流热效应，故C错误；
D、洗衣机主要是把电能转化为机械能，不是利用电流热效应，故D错误．
电流具有热效应、磁效应和化学效应；
电流的热效应，以及电能和其它形式能的相互转化．是一道基础题．
电动机工作2min消耗的电能：
W=UIt=12V×
0.5A×
2×
60s=720J，
在2min内线圈产生的热量：
Q=I2Rt=（0.5A）2×
0.3Ω×
120s=9J；
电能转化成的机械能：
W机械=W-Q=720J-9J=711J．
故答案为：
711．
（1）已知电压与电流，由功的公式W=UIt可求出电动机消耗的电能；
（2）利用焦耳定律公式Q=I2Rt可求出电动机线圈产生的热量；
（3）电动机消耗的电能与电动机线圈产生的热量之差等于电动机转化的机械能．
本题考查了电动机消耗电能、线圈产生的热量、电动机转化机械能的计算，要知道电动机消耗的电能等于电动机线圈产生的热量与转化的机械能之和．
电流产生的热量：
Q=I2Rt=（1A）2×
100Ω×
100s=1×
104J．
104．
知道通过电阻丝的电流、电阻丝的阻值和通电时间，根据焦耳定律公式Q=I2Rt求出电流产生的热量．
本题考查了学生对焦耳定律的了解和掌握，只要记住公式Q=I2Rt即可正确解答，属于基础性题目，比较简单．
丹麦物理学家奥斯特在1820年发现：
通电导线周围存在着磁场，这是电流的磁效应．
磁场．
奥斯特实验：
在静止的小磁针上方，放一根与磁针平行的导线，给导线通电时磁针将偏转，说明了通电导体周围存在磁场．
本题是一道基础题，掌握基础知识即可正确解题，平时要注意基础知识的学习．
（1）由图可知，两电阻串联，电流和通电时间相等，阻值R1的电阻丝两根，阻值R2的电阻丝两根（R1＞R2），电阻不等，由此可知，甲图可以探究当电流和通电时间相同时，电流产生热量跟电阻的关系；
（2）在探究电流大小和通电时间相同，电流通过导体产生的热量与电阻的大小是否有关时，应控制煤油的质量相等，故最后一栏为“质量/kg”；
（3）实验中采用两电阻串联的方式，目的是为了控制两电阻丝中的电流相同．通电一定时间后，甲瓶中温度计示数高，由此得出的实验结论是：
（4）通电时间不变，适当减少煤油的质量，由Q=cm△t可知，升高相同的温度，吸热比较少，加热时间短．
（1）电流；
（2）质量/kg；
（3）电流相等，通电时闻相同时，电流产生的热量与电阻有关；
（4）加热时间短．
（1）图中，两电阻串联，电路中的电流和通电时间相等，根据Q=I2Rt可判断产生热量与什么物理量有关；
（2）在探究电流大小和通电时间相同，电流通过导体产生的热量与电阻的大小是否有关时，应控制煤油的质量相等；
（3）实验中采用控制变量法，探究电流通过导体产生的热量与电阻间关系时，控制通电时间和电流大小相同，将两电阻丝串联在电路中，控制电流相同；
（4）根据Q=cm△t分析．
采用控制变量法是探究实验常用的方法，本实验可通过控制电流、通电时间不变，只改变电阻，然后看热量的变化．
（1）电流通过导体产生的热量不易直接观察，本实验中通过温度计示数的变化显示电流产生热量的多少．探究电流产生的
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