第4节焦耳定律练习.docx

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第4节焦耳定律练习

焦耳定律

（测试时间：

30分钟，满分:

60分）

一、选择题（每题3分，共30分）

1．利用电流热效应工作的用电器是（）

A．电风扇B．电脑C．电冰箱D．电水壶

【答案】D

【解析】当电流通过电阻，由电能转化为内能，产生热量的现象，是电流的热效应；根据奥斯特实验，通电导体周围有磁场，这是电流的磁场效应。

电风扇工作时，主要是电能转化为机械能，故选项A不符合题意；电脑工作时，电能并不是转化为内能，故选项B不符合题意；电冰箱工作时，主要是电能转化为机械能，是电流的磁效应，故选项C不符合题意；电水壶工作时，由电能转化为内能，利用电流热效应来工作的，故选项D符合题意。

2．你认为下列说法中正确的是（）

A.电流产生的热量都是有用的B.近视眼的患者需配戴凸透镜来矫正

C.旗杆顶端的动滑轮是为了方便升旗D.乐音有可能成为噪声

【答案】D

【解析】A.电流产生的热量有些有用，有些没有用；B.近视眼的患者需配戴凹透镜来矫正；C.旗杆顶端的定滑轮是为了方便升旗；D.乐音有可能成为噪声，是正确的。

3．2014年1月，中科院物理研究所铁基高温超导研究成果，荣获国家自然科学一等奖。

假如人们已研制出常温下的超导体，则可用它制作（）

A．远距离大功率输电的导线B．电饭煲的发热电阻丝

C．白炽灯泡的灯丝D．家用保险丝

【答案】A

【解析】超导体是指当温度降到足够低时，导体的电阻会变为零，当电流通过时不会放热，无法将电能转化为内能，而选项B、C、D都是利用电流的热效应工作的，故不符合题意；但可避免了内能的损耗，故适合做输电线路，所以选项A是正确的。

4．甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4，通过的电流之比为2∶1，通电时间之比为1∶2，则电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为（　　）

A．5∶2B．5∶4C．2∶5D．10∶1

【答案】B

【解析】根据焦耳定律Q=I2Rt，

5．电热毯内的电阻丝断了，如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，这样做很不安全，接头处的电阻常称为“接触电阻”．下列关于“接触电阻”的判断正确的是（）

A．接触电阻较大，它与电阻丝的其他部分串联

B．接触电阻较大，它与电阻丝的其他部分并联

C．接触电阻较小，它与电阻丝的其他部分串联

D．接触电阻较小，它与电阻丝的其他部分并联

【答案】A

【解析】接头处容易被烧焦，说明接头处的电功率变大，接触电阻与其它部分的连接方式是串联，通过电阻的电流大小几乎没有变化，则接触电阻应当较大，所以选择A。

6．如图是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，其中，用温度计示数的变化来反映电阻丝产生热量的多少，在下列问题的研究中，也用到这一物理学方法的是（）

A．在研究串联的两个电阻对电流总的阻碍作用时，可用一个电阻来代替这两个电阻

B．在研究平面镜成像时，通过用等大的蜡烛与虚像重合来确定虚像的位置和大小

C．在研究影响动能大小的因素时，通过木块被撞后运动的远近说明钢球动能的大小

D．在研究电压的作用时，通过水压是水流形成的原因类比电压是电流形成的原因

【答案】C

【解析】“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，其中，用温度计示数的变化来反映电阻丝产生热量的多少，这种方法是转换法.A．在研究串联的两个电阻对电流总的阻碍作用时，可用一个电阻来代替这两个电阻，是等效法；B．在研究平面镜成像时，通过用等大的蜡烛与虚像重合来确定虚像的位置和大小，是等效替代法；C．在研究影响动能大小的因素时，通过木块被撞后运动的远近说明钢球动能的大小，是转换法；D．在研究电压的作用时，通过水压是水流形成的原因类比电压是电流形成的原因

是类比法.故选C.

7．将规格都是“220V100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　）

A．电风扇产生的热量最多B．电视机产生的热量最多

C．电烙铁产生的热量最多D．三个用电器产生的热量一样多

【答案】C

【解析】家庭电路的电压是220V，把三个用电器分别接入家庭电路中，三个用电器都正常工作，实际功率相同（等于额定功率）、通电时间相同，根据W=Pt可知消耗的电能相同。

用电器消耗的电能不一定全部转化为内能，所以产生的热量不一定相同。

电视机工作时将一部分电能转化为光能，少量电能转化为内能，电风扇工作时电动机将电能大部分转化机械能，少部分转化为内能，电烙铁工作时将电能全部转化为内能．所以产生热量最多的是电烙铁．故选C．

8．历史上最先精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系的物理学家是（）

A．安培B．伏特C．奥斯特D．焦耳

【答案】D

【解析】焦耳精确地测定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，总结出了著名的焦耳定律。

奥斯特发现了电流的磁效应。

9．下列说法中正确的是（）

A．额定功率越大的用电器，正常工作时消耗的电能就越多

B．家中同时使用的用电器越少，家庭电路中总电流就越大

C．家庭电路中的电能表上的示数显示了家庭电路的总功率

D．电炉子工作时，电炉丝热得发红，而连接电炉子的导线并不太热，是因为电炉丝中电阻比导线中电阻大得多

【答案】D

【解析】根据公式

可知，用电器消耗的电能除了与电功率有关外，还和通电时间有关，A错；家庭电路的电压为220V不变，根据公式

可得，用电器的总功率越大，总电流就越大，B错；电能表上的示数显示的是用户在一段时间内消耗的电能，C错；把把导线也看成用电器，电炉丝与其串联，电流相等，但电炉丝的电阻远远大于导线的电阻，根据

可知电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，D对。

10．电风扇是我们生活中的常用电器，工作时它自身的温度会升高，下列有关它的说法正确的是（）

A、工作时，它将机械能转化为电能。

B、工作时，它的机械能是由电能转化

C、工作时，它的线圈电阻不发热D、工作时，它能降低温度

【答案】B

【解析】电风扇属于电动机，它是将电能转化为机械能的装置，故A不对，B正确；工作时，电流要通过它的线圈，而线圈是有一定电阻的，故线圈会发热；电风扇靠加快液体的蒸发使人感到凉快的，它不能降低周围的温度，故C、D均不对。

二．填空题：

（每空1分，共20分）

11．当1A的电流通过阻值为50Ω的电阻丝，产生的热量为250J，则电阻丝通电的时间为　　s．

【答案】5

【解析】将焦耳定律的公式变形，得到

。

12．如图所示,将R1和R2串联后接在6V的电源上,R1的阻值为10Ω，R2的阻值为20Ω，闭合开关，R1和R2两端电压之比为，通电1min，电阻R1产生的热量为J。

【答案】1:

2；24

【解析】在串联电路中，电阻两端的电压之比等于电阻阻值之比，所以U1∶U2=R1∶R2=10Ω∶20Ω=1∶2；电路电流为I=U/（R1+R2）=6V/30Ω=0.2A；通电1min，电阻R1产生的热量为Q=I2R1t=（0.2A）2×10Ω×60s=24J。

13．两个电阻A和B，在一定温度下，电流与其两端电压的关系如图所示，A电阻为　　Ω，将他们并联后接在电压为2.5V的电源上，通过它们的总电流是　　A，这时A电阻在1s内所产生的热量是　　J．

【答案】5；0.75；1.25．

【解析】由图象可知：

对于电阻A，当两端电压UA=1.5V时，对应电流IA=0.3A，则RA=UA/IA=1.5V/0.3A=5Ω；当将A和B并联后接在电压为U=2.5V的电源上时，由图可知：

通过电阻A的电流是IA=0.5A，通过电阻B的电流是IB=0.25A，则通过干路电流是I=IA+IB=0.5A+0.25A=0.75A；电阻A在t=1s内产生的热量

QA=WA=UIAt=2.5V×0.5A×1s=1.25J．

14．有两个电阻：

R1=3Ω，R2=4Ω，若将它们串联在电路中，则在相同时间内消耗的电能之比W1:

W2=__________；若将它们并联在电路中，则在相同时间内产生的热量之比Q1:

Q2=__________。

【答案】3:

44:

3

【解析】两个电阻串联时，电流和通电时间相同，由纯电阻电路中，W=UIt=I2Rt，可知它们消耗的电能之比W1:

W2=R1：

R2=3:

4；两个电阻并联时，电压和通电时间相同，由纯电阻电路中，Q=I2Rt=U2/Rt，可知它们在相同时间内产生的热量之比Q1:

Q2=R2：

R1=4:

3

15．一台线圈电阻为0.3Ω电动机，接在12V的电源上时，通过电动机的电流为0.5A，在2min内电流产生的热量是J，转化成的机械能是J。

【答案】9，711

【解析】由题意知：

电动机线圈电阻R=0.3Ω，电源电压U=12V，通过的电流I=0.5A，则在t=2min=120s内产生的热量为Q=I2Rt=（0.5A）2×0.3Ω×120s=9J，消耗的电能W=UIt=12V×0.5A×120s=720J，电动机在工作时电能转化为机械能和内能，故转化成的机械能是W机=W－Q=720J－9J=711J。

16．如图是两定值电阻RA和RB中的电流与其两端电压的关系，若将两电阻并联在电压为2V的电路中，干路上电流为　　A，通电相同时间，RA、RB产生的热量之比QA：

QB=　　．

【答案】0.6；2：

1　

【解析】如图所示：

当电压为2V时，通过量定值电阻RA和RB的电流分别为0.4A和0.2A，所以干路电流为：

；

相同时间内RA、RB产生的热量之比：

17．两电阻R1=6Ω，R2=9Ω，当它们串联接在电源电压为3V的电路两端，通过它们的电流I=A，加在R1、R2两端的电压之比U1：

U2=　；当R1、R2并联接在原电路中，通过R1、R2的电流之比I1：

I2=，通过R1、R2的发热之比Q1：

Q2=．

【答案】0.2；2∶3；3∶2；3∶2

【解析】两电阻串联时通过它们的电流相等，根据I=

即通过它们的电流为0.2A；根据欧姆定律和串联电路的电压特点，两电阻两端的电压之比等于电阻之比即U1∶U2=R1∶R2=6Ω∶9Ω=2∶3；

两电阻并联时两端的电压相等，根据欧姆定律求出通过它们的电流之比I1∶I2=

=3∶2，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Q1：

Q2=

3∶2；

18．一台电炉通电后，电炉丝热得发红，与电炉丝连接的导线却不怎么热，这台电炉的额定电压为220V，额定功率为1100W，与电炉丝连接的导线的电阻为0.1Ω，电炉正常工作10min，通过导线的电流为 A，导线上产生的热量是  J。

【答案】5；1500。

【解析】这台电炉的额定电压为U=220V，额定功率为P=1100W，与电炉丝连接的导线的电阻为r=0.1Ω，电炉正常工作时间t=10min=600s，通过导线的电流为I=P/U=1100W/220V=5A，导线上产生的热量Q=I2rt=（5A）2×0.1Ω×600s=1500J。

19．如图所示，电源电压恒为12V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10Ω时，电压表的示数为10V，此时电动机正常工作，则滑动变阻器消耗的功率是　　W；若电动机内部线圈的电阻为2Ω，则通电5min电流通过电动机内部线圈产生的热量是　　J．

【答案】0.4；24.

【解析】由电路图可知，电压表测电动机两端电压，∵串联电路两端电压等于各部分电路两端电压之和，

∴滑动变阻器两端电压

，则

，

则滑动变阻器消耗的功率

；

由焦耳定律得：

电动机内部线圈产生的热量为：

．

三．实验探究题：

（5分）

20．用如图所示的实验装置探究“电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”（图中甲、乙是完全相同的密闭容器，实验前，A、B两“U”形管内液面是相平