探究焦耳定律Word格式.docx

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由以上分析可知，选项ABC错、D正确。

D。

【点评】本题考查了学生对焦耳定律、串联电路电流特点的了解和掌握，知道导线和电熨斗连接方式为串联是本题的关键。

4．当一个电阻的阻值为R时，将它接在电路中通电一段时间，产生的热量为Q．如果要使它产生的热量为2Q，下列办法中可行的是（　　）

A．将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的

B．将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的

C．将电阻变为原来的

，通电时间变为原来的2倍

D．将电压变为原来的

，电阻变为原来的2倍

【分析】根据焦耳定律Q＝I2Rt＝

分析答题。

A、将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的

，由Q＝

可知，产生的热量变为2Q，故A正确；

B、将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的

可知，热量变为原来的四分之一，故B错误；

C、将电阻变为原来的

，通电时间变为原来的2倍，由Q＝

可知，热量变为原来的4倍，故C错误；

D、将电压变为原来的

，电阻变为原来的2倍，由Q＝

可知，热量变为原来的

，故D错误；

【点评】本题考查了判断电阻产生热量的变化，根据题意，应用Q＝

即可正确解题。

5．为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置。

已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量相等。

下列有关此探究活动的各种表述，错误的是（　　）

A．在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的

B．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关

C．比较相同通电时间内a、c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关

D．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多

【分析】

（1）由焦耳定律可知，瓶中电阻丝发热后放出热量，使瓶内液体温度升高，根据温度计示数变化的大小体现出来；

转换法在物理学中有很多应用，主要用来演示一些不易直接观察的物理量的变化；

（2）由甲图可知，两电阻串联，则可知电路中电流一定相等，由焦耳定律可知两瓶中产生的热量应与电阻有关，故可探究电流产生的热量与电阻的关系；

（3）在电阻和通电时间相同的条件下，观察两只温度计示数变化情况，可以探究电流产生的热量与电流的关系；

（4）根据串并联电路的电压特点，分析两电阻在串联和并联时通过的电流大小，再根据焦耳定律判断产生热量的多少。

A、当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而使温度计示数上升，因此可根据温度计示数的大小可知温度升高的多少；

故A正确；

B、甲中两电阻串联，则两电阻中的电流相等，则可知热量应由电阻有关，根据温度计示数的变化判断吸收热量的多少，则可知热量与电阻大小的关系；

故B正确；

C、甲乙两图中，通过电阻R1的电流不同，比较相同通电时间内a，c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关；

故C正确；

D、在电源电压和通电时间相同的条件下：

由串并联电路的电压关系可知，串联使用时各电阻两端电压小于电源电压，并联使用时各电阻两端电压等于电源电压，由Q＝I2Rt，I＝

得，Q＝

，可知各电阻并联时产生的热量多；

两电阻并联时，由Q＝

可知，电压相等，R1＜R2，电阻R1产生的热量多；

故D错误。

【点评】本题探究热量与电流及电阻的关系，要求能正确分析电路，掌握串并联电路的特点，并灵活应用焦耳定律分析解答。

6．将两长度、横截面积相同的电热丝R1、R2串联起来，接在电路中。

如图所示，若R1＞R2，则先被点燃的火柴是：

（　　）

A．电炉丝R1上的火柴

B．电护丝R2上的火柴

C．两电热丝上的火柴同时被点燃

D．无法确定

【分析】在电流和通电时间一定时，电阻越大产生的热量越多，则温度就越高。

因为两电热丝R1、R2串联，所以通过它们的电流和通电时间都相同。

根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，在电流和通电时间一定时，电阻越大产生的热量越多。

因为R1＞R2，所以Q1＞Q2，电炉丝R1的温度高，火柴先被点燃。

【点评】本题考查了学生对焦耳定律的理解和应用，解答时要注意串联时电流和时间都相同。

7．某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，设计了如下电路图，其中正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

【分析】探究电流通过导体产生的热量与电阻关系时，需保证通过电阻的电流相同，电阻不同，然后结合串并联电路电流规律进行分析。

要探究电流通过导体产生的热量与电阻关系，需保证通过电阻的电流相同，电阻不同，因此需让不同阻值的定值电阻串联连接，故ACD错误，B正确。

B。

【点评】本题考查电路图的设计以及控制变量法的应用，关键要明确探究电流通过导体产生的热量与电阻关系，需保证通过电阻的电流相同，电阻不同。

二．填空题（共6小题）

8．已知R1：

R2＝3：

4，当电阻R1、R2串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比U1：

U2＝　3：

4　；

当电阻R1、R2并联在电路中时，在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比Q1：

Q2＝　4：

3　。

（1）两电阻串联时通过它们的电流相等，根据欧姆定律求出R1、R2两端的电压之比；

（2）两电阻并联时它们两端的电压相等，根据Q＝W＝

t求出在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比。

（1）当电R1、R2串联在电路中时，通过两电阻的电流相等，

∵I＝

，

∴R1、R2两端的电压之比：

＝

；

（2）当电阻R1、R2并联在电路中时，两电阻两端的电压相等，

∵Q＝W＝

t，

∴

。

故答案为：

3：

4；

4：

3。

【点评】本题考查了串联电路的电流特点和并联电路的电压特点以及欧姆定律、焦耳定律的灵活应用，灵活运用相关知识是关键。

9．白炽灯是根据电流的　热　效应工作的。

灯丝做成螺旋状是为了　减少　（选填“增大”或“减少”）散热，以便更好地发光。

【分析】电流通过导体时电能转化成内能，把这种现象叫做电流热效应。

白炽灯是将电能转化为内能的，其工作原理是：

电流通过灯丝时产生热量，螺旋状的灯丝可以减小热量散失，并不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000摄氏度以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。

热；

减少。

【点评】此题主要考查的使学生对电流热效应的理解和掌握，考查了学生应用物理知识解决实际问题的能力。

10．小王家电能表上标有“220V20A”字样，他家原有用电器的总功率是1800W，最近新买了一台额定功率为2200W的电热水器，电热水器正常工作1分钟将会产生　1.32×

105　J的热量。

将该电热水器接入家庭电路后，他家的所有用电器　能　同时使用（选择“能”或“不能”）。

（1）利用Q＝W＝pt求出电热水器正常工作1min消耗的电能；

（2）比较用电器总功率和电能表承载功率的大小确定能否同时使用。

（1）电热水器正常工作1分钟产生的热量：

Q＝W＝Pt＝2200W×

60s＝1.32×

105J；

（2）电能表所能承载的电功率：

P＝UI＝220V×

20A＝4400W；

当接入电热水器后用电器总功率：

P′＝1800W+2200W＝4000W。

由于4000W＜4400W，所以能同时使用所用用电器。

1.32×

105；

能。

【点评】本题主要考查学生对于家庭电路中总功率不能过大知识点的理解和电能求解的掌握。

11．一台电动机正常工作时，两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，那么它的电功率是　2200　W，这台电动机1min内产生的热量是　1.2×

104　J。

（1）已知电动机电压与通过电动机的电流，由电功率公式P＝UI可以求出电动机的电功率；

（2）已知通过电动机的电流、线圈电阻。

通电时间，由电功公式W＝I2Rt可以求出电动机产生的热量。

（1）电动机的电功率P＝UI＝220V×

10A＝2200W；

（2）1min电动机产生的热量Q＝W＝I2Rt＝（10A）2×

2Ω×

60s＝1.2×

104J；

2200；

1.2×

104。

【点评】本题考查了求电动机电功率、电动机产生的热量问题，熟练应用电功公式及电功率公式即可正确解题。

12．某电饭煲设有“加热”和“保温”两档，其内部简化电路如图所示，当开关闭合时，电饭煲处于　加热　状态（选填“加热”和“保温”），若R1：

R2＝1：

24，则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比为　1：

25　。

（1）电路电压U一定，由P＝

可知，电阻越大，电功率越小，电饭锅处于保温状态，电阻越小，电饭锅功率越大，电饭锅处于加热状态，分析电路图确定电饭锅的状态；

（2）由欧姆定律、电热公式计算答题。

（1）由电路图可知，当开关S闭合时，R2被S短路，电路电阻最小，由P＝

可知，在电压一定时，电饭锅电功率最大，处于加热状态；

（2）R1：

24，U1：

U2＝220V：

220V＝1：

1，t1：

t2＝5min：

5min＝1：

1，

则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比：

Q1：

Q2＝

t2：

t1＝

：

＝1：

25。

加热；

1：

【点评】分析清楚电路结构、应用电功率公式、欧姆定律、电热公式即可正确解题。

13．已知定值电阻R1：

R2＝2：

3，若把它们并联在同一电路中，通电后，它们的电流之比I1：

I2＝　3：

2　：

若把它们串联在同一电路中，通电1分钟，R1、R2产生的热量之比Q1：

Q2＝　2：

（1）两电阻并联时它们两端的电压相等，根据欧姆定律求出通过的电流之比；

（2）两电阻串联时通过它们的电流相等，根据Q＝I2Rt求出通电1分钟R1、R2产生的热量之比。

（1）因并联电路中各支路两端的电压相等，

所以，两电阻并联时通过的电流之比：

（2）因串联电路中各处的电流相等，

所以，通电1分钟R1、R2产生的热量之比：

2；

2：

【点评】本题考查了串联电路的电流特点和并联电路的电压特点以及欧姆定律、焦耳定律的应用，是一道较为简单的应用题。

三．实验探究题（共2小题）

14．采用如图的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”，接通电源，瓶内的空气被加热后膨胀，使U型管中的液面发生变化，通过观察U型管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。

（1）如图所示的是探究电流产生的热量跟　电流　的关系，通电一段时间　左瓶　（选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多。

（2）让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少。

此时该装置是探究电流产生的热量跟　电阻　的关系，一段时间后电阻丝产生的热量　左瓶　（选填“左瓶”、“右瓶”或“两瓶一样”）多。

（1）电流产生的热量跟电流的大小、电阻的大小、通电时间有关；

探究电流产生热量跟电流关系时，需控制通电时间和电阻相同，改变电流的大小；

探究电流产生热量跟电阻关系时，需控制通电时间和电流相同，改变电阻的大小；

（2）分析图中的实验装置，看电流、电阻和通电时间中，哪些相同、哪些不同，从而判断实验探究电流产生的热量与什么因素有关；

（3）根据焦耳定律的公式Q＝I2Rt判断产生热量的多少。

（1）如图的装置中，右边两个5Ω的电阻并联后与左边5Ω的电阻再串联；

根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I右＝I左，

两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知I右＝I内+I外，比较可知I左＞I内；

两瓶中电阻相等（均为5Ω），通电时间相等，电流不同，故探究的是电流产生的热量跟电流的关系；

通电一段时间后，由于电阻相同、通电时间相同、I左＞I内，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，左瓶内的电阻丝产生的热量多。

（2）让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，右瓶中两根电阻丝对瓶内空气进行加热；

根据并联电路总电阻的计算公式可得，右瓶中两根5Ω电阻丝的总电阻为2.5Ω，小于5Ω，即R左＞R右；

两瓶内电阻丝的总电阻不相等，通电时间相等，电流相等，故探究的是电流产生的热量跟电阻的关系；

通电一段时间后，由于电流相同（即I右＝I左）、通电时间相同、R左＞R右，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，左瓶内的电阻丝产生的热量多。

（1）电流；

左瓶；

（2）电阻；

左瓶。

【点评】本题考查了学生对焦耳定律的理解，注重了探究实验的考查，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型。

15．如图甲是探究电流产生的热量与哪些因素有关的装置，在两个密闭容器中装有质量　相等　（“相等”或“不等”）的空气，并各放置一根阻值不同的电阻丝，此装置可研究电流产生的热量与　电阻　的关系，如图乙是两密闭容器中的电阻丝阻值一样，但在其中一容器外并上一个阻值相同的电阻，此装置研究的是电流产生的热量与　电流　的关系，两个实验都是观察U型管中液面的　高度差　来比较电阻丝产生热量的多少。

如果通过图乙装置左边容器中5Ω的电流为0.8A，则其右边容器中的空气1分钟内最多可从电阻丝吸收　48　J的热量（忽略环境影响）．如果通电一段时间，发现其中一个U形管液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是　空气盒气密性不好　。

（1）根据两个密闭容器的容积和空气密度可知判断质量的关系。

（2）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。

探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间不变；

探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；

探究电流产生热量跟通电时间关系时，控制电流和电阻不变。

（3）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过液面高度差的变化来反映。

（4）根据串并联电路的电流、电压、电阻关系和焦耳定律Q放＝I2Rt解答。

（5）可从漏气、橡胶管没有扎住等方面进行分析。

（1）两个密闭容器的容积和空气密度相同，根据m＝ρV可知空气的质量相同。

（2）①如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，探究电流产生热量跟电阻关系。

②如图乙，两个相同的电阻串联在电路中，通电时间和电阻相同，当给其中一个并联一个电阻时，电阻的电流改变，探究电流产生热量跟电流关系。

（4）图乙装置中一个5Ω的电阻与两个电阻并联后再串联，

根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右＝I左＝0.4A，

两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右＝I1＝I2，

则右边容器中的通过容器中电阻的电流I2＝

I右＝

×

0.8A＝0.4A，

右边容器中空气吸收的热量等于电阻放出的热量，Q吸＝Q放＝（I2）2Rt＝（0.4A）2×

5Ω×

60s＝48J。

（5）其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒气密性不好，有可能漏气。

相等；

电阻；

电流；

高度差；

48；

空气盒气密性不好。

【点评】本题考查了学生对焦耳定律的认识，掌握电流产生热量多少的影响因素，利用控制变量法和转换法探究电流产生热量多少和各影响因素之间的关系。

四．计算题（共3小题）

16．某兴趣小组模拟冬季温房自动化加热和保温的电路，如图所示。

光控开关S因光照改变会自动通断，该电路具有白天保温、晚上加热的特点。

R1、R2为电热丝，a、b间电压U＝24V，R1＝72Ω，晚上电路的发热功率为12W。

（1）保温时S应处于　断开　（选填“闭合”或“断开”）状态；

（2）求R2的阻值；

（3）求该电路白天工作5min所产生的热量。

（1）根据P＝

可知加热时电路中的电阻值最小，则应将R1短路，只有R2连入。

（2）已知晚上电路的发热功率，利用P＝

求出R2的阻值；

（3）利用Q＝W＝Pt＝

t求出产生的热量。

（1）由电路的发热功率P＝

可知，在电源电压不变时，电路中的阻值越小，功率越大，则当闭合开关S将R1短路，只有R2连入。

电路中的功率最大，为加热状态；

当S处于断开状态时，R1、R2串联，电路中的阻值最大，由P＝

可知，功率越小，为保温状态；

（2）晚上电路的发热功率为12W．由于白天保温、晚上加热则晚上电路中只有R2连入；

所以，由P＝

得：

R2＝

＝48Ω；

（3）保温时两电阻串联，则总电阻R＝R1+R2＝72Ω+48Ω＝120Ω；

则白天工作5min所产生的热量为Q＝

t＝

5×

60s＝1440J；

答：

（1）断开；

（2）R2的阻值为48Ω；

（3）该电路白天工作5min所产生的热量为1440J。

【点评】本题考查了电功率公式、焦耳定律的灵活运用，知道纯电阻电路中产生的热量等于消耗的电能。

17．如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1的阻值为10Ω．当开关S闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.4A．求：

（1）通电10s电阻丝R1产生的热量；

（2）电源两端的电压。

（1）根据Q＝I2Rt求出通电10s电阻丝R1产生的热量；

（2）根据串联电路电压特点和欧姆定律求出电源电压。

（1）通电10s电阻丝R1产生的热量：

Q＝I2R1t＝（0.4A）2×

10Ω×

10s＝16J。

（2）由I＝

得，R1两端的电压：

U1＝IR1＝0.4A×

10Ω＝4V，

根据串联电路电压规律可知，电源电压：

U＝U1+U2＝4V+2V＝6V。

（1）通电10s电阻丝R1产生的热量为16J；

（2）电源两端的电压为6V。

【点评】本题考查焦耳定律、欧姆定律和串联电路特点等知识，属于基础性题目，比较简单。

18．如图是一电动机提升物体的示意图，电源电压为120伏。

电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安培，（g取10牛/千克）

（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。

（2）求电动机线圈阻值。

（3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然被卡住，为什么这种情况

下电动机容易烧坏？

（1）电动机工作时将电能转化为机械能和内能，由此根据W＝UIt和W＝Gh＝mgh可计算得到电动机产生热量；

（2）由焦耳定律公式计算电动机线圈阻值；

（3）当电动机被卡住时，电动机可视为纯电阻，从能量转化的角度分析电动机容易烧坏的原因。

（1）由题意可知电动机1s消耗的电能：

W＝UIt＝120V×

5A×

1s＝600J，

消耗电能转化成的机械能对物体做功，所以转化成的机械能：

W机＝Gh＝mgh＝50kg×

10N/kg×

0.9m＝450J，

所以转化成的内能，即产生电热：

Q＝W﹣W机＝600J﹣450J＝150J；

（2）由Q＝I2Rt可得，电动机线圈阻值：

R＝

＝6Ω；

（3）电动机被卡住时，电动机可看成是纯电阻电路，通过电动机的电流过大，将电能全部转化为内能，所以电动机温度过高，所以容易烧坏。

（1）该电动机工作1秒钟所产生的电热为150J。

（2）电动机线圈阻值为6Ω。

【点评】本题考查了电功、电热的计算公式的应用，关键是知道电动知道正常工作时是非纯电阻电路，欧姆定律不成立；

当电动机不转时，是纯电阻电路，欧姆定律仍成立。

五．解答题（共2小题）

19．为了探究“电流产生的热量与电阻大小的关系”，大伟小组采用了如图所示的实验装置，其中R1＜R2。

（1）实验中R1、R2采用　串联　（填“串联”或“并联”）的连接方法使通过它们的电流相等。

（2）在通电时间相同时，两玻璃管内煤油温度上升较高的是　乙　（填“甲”或“乙”）瓶。

由此可知，在通电时间相同，电流一定的情况下，电阻越大，电流产生的热量越　多　。

（填“多”或“少”）

（1）分析电路图可知两电阻的连接方式；

（2）电阻产生的热量被烧杯中的煤油所吸收，煤油温度升高，

由Q＝I2Rt及Q＝mc△t的变形公式可分析出哪个烧瓶温度升高快；

根据煤油温度的升高的大小可知电阻产生的热量多少，由Q＝I2Rt可得出结论。

（1）由电路图知：

电阻R1与R2首尾顺次连接，它们间是串联，

这样可以控制流过两电阻的电流与通电时间相等；

串联。

（2）电阻R1与R2串联，流过它们的电流I及通电时间t都相等，已知R1＜R2，

Q1＜Q2，两烧瓶中的煤油质量m相等，煤油的比热c相等，由△t＝

可知：

△t甲＜△t乙，所以乙烧瓶中煤油温度上升较高；

因为R1＜R2，Q1＜Q2，由此可知，

在通电时间相同，电流一定的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多。

乙，多。

【点评】本题是一道实验题，考查了电路元件的连接方式，判断煤油温度升高的多少，分析实验现象得出实验结论等问题，本实验应用了控制变量法与转换法