图K17-10
A.a B.b
C.cD.三个相同
13.计算电流通过电风扇产生的热量,下列公式选用正确的是( )
A.UItB.
t
C.I2RtD.前面三个都可以
14.[2018·钦州]电炉工作时,根据焦耳定律可知,相同时间内电炉丝产生的热量比导线多,所以电炉丝热得发红而连接电炉丝的导线不太热,其原因是( )
A.电炉丝的电阻较大
B.电炉丝与导线是并联的
C.电炉丝的横截面积大
D.通过电炉丝的电流较大
15.[2019·自贡]把一个标有“10V 3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上(如图K17-11所示),小灯泡恰能正常发光。
该电路工作10s,定值电阻产生的热量是( )
图K17-11
A.60JB.36J
C.30JD.6J
16.如图K17-12所示,阻值为R的电阻丝,用四种方法分别接在电压为U或2U的电源上。
闭合开关后,在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最多的是( )
图K17-12
17.某电热器有两根电阻丝,在同一电源上,要烧开同一壶水,只用第一根电阻丝时,需要6min。
只用第二根电阻丝时需要12min。
若把两根电阻丝并联起来仍接在原电源上,烧开这一壶水,则需要( )
A.18minB.9min
C.4minD.2.4min
三、计算题
18.[2019·天水]如图K17-13甲所示是家用电暖器,利用电热给煤油加热取暖。
图乙为其简化的电路原理图,已知电阻R1>R2,铭牌见下表所示。
在电暖器跌倒时,跌倒开关S自动断开,切断电源,保证安全。
电暖器有“高温挡”“中温挡”和“低温挡”三个挡位,解答下列问题:
[已知c煤油=2.1×103J/(kg·℃),ρ煤油=0.8×103kg/m3]
(1)煤油温度升高20℃时,吸收了多少焦耳的热量?
(2)R1的阻值是多少?
(写出必要的文字说明)
(3)某同学用两个阻值和R1、R2均相同的电热丝串联,制成一个新的电热器,将它接在家庭电路中工作11min,产生的热量是多少?
额定电压
220V
煤油体积
25L
功率选择
1500W/1100W/400W三挡可调
操作方式
手动
图K17-13
四、实验与探究题
19.[2019·昆明]在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中,提供了如图K17-14乙所示的实验器材,其中R1>R2。
图K17-14
实验一:
探究电流产生的热量与电阻的关系。
(1)请按照图甲所示的电路图将图乙中对应实物图连接完整。
(2)电路中电阻丝的连接方式是为了控制 ;电阻丝放出热量的多少,通过
来进行判断。
(3)闭合开关,经过一定时间,用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1,用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2,那么Δt1 (选填“大于”“等于”或“小于”)Δt2。
实验二:
探究电流产生的热量与电流的关系。
(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电路中的电流变成实验一中电流的2倍,且通电时间相同。
实验发现:
用电阻丝R1(或R2)加热的煤油,温度升高量Δt1'(或Δt2') (选填“大于”“等于”或“小于”)2Δt1(或2Δt2)。
该实验说明电流产生的热量与电流 正比例关系。
(5)你认为做这个实验产生误差的主要原因是 。
【参考答案】
1.焦耳 内
2.电饭锅 电流的热效应 电能转化为内能
3.< <
4.多 25
[解析]右边容器中的U形管液面高度差较大,故右边的电阻产生的热量多,这表明,在相同时间内,电流相同的情况下,电阻越大,电流通过导体时产生的热量越多;电阻产生的热量为Q=I2Rt=(0.5A)2×10Ω×10s=25J。
5.电流 41
6.电阻和通电时间 1∶2
7.0.7 168
[解析]由图知R与L并联,电流表测干路电流,灯L正常发光,
所以,U=UR=UL=4V,
由P=UI可得通过灯泡的电流:
IL=
=0.5A,
由欧姆定律可得通过R的电流:
IR=
=0.2A,
由并联电路的电流特点可得电流表示数:
I=IL+IR=0.5A+0.2A=0.7A。
通电1min电路中产生的热量:
Q=W=UIt=4V×0.7A×60s=168J。
8.小 3.6×105
9.9×104 9
[解析]由图知,电水壶的额定功率为1500W,所以正常工作1min产生的热量:
Q=W=Pt=1500W×60s=9×104J。
由ρ=
可得水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×2.0×10-3m3=2kg,
这些热量的84%被冷水吸收,即Q吸=84%Q,
由Q=cmΔt得水升高的温度:
Δt=
=9℃。
10.2200 3.96×105
11.C [解析]两电阻串联,通过两电阻的电流和通电时间相等,而电阻不同,故可探究电流产生的热量与电阻的关系,A、B错误;根据Q=I2Rt,电流与通电时间相同,因R112.C 13.C 14.A 15.D 16.D
17.C [解析]t1=6min,t2=12min,
烧开同一壶水,则Q水吸=Q1放=Q2放=Q并放,即
Q水吸=
t1=
t2=
t3;
代入数据,得R1∶R2=t1∶t2=6min∶12min=1∶2,t1∶t3=R1∶R并,R并=
R1,则t3=
·t1=
×6min=4min。
18.解:
(1)煤油质量m=ρ煤油V=0.8×103kg/m3×25×10-3m3=20kg,
煤油温度升高20℃时吸收的热量
Q吸=c煤油mΔt=2.1×103J/(kg·℃)×20kg×20℃=8.4×105J。
(2)由于R1>R2,由P=
可知,当电压一定时,电阻越大,功率越小,所以S、S1闭合,只有R1工作时,电路中电阻最大,功率最小,P低=400W。
所以R1的阻值为R1=
=121Ω。
(3)结合
(2)的分析可知,当S、S2闭合时,只有R2工作,此时为中温挡,P中=1100W,则R2的阻值为R2=
=44Ω。
新电热器电阻丝的总电阻为R串=R1+R2=121Ω+44Ω=165Ω,
产生的热量为Q=
t=
×11×60s=1.936×105J。
19.
(1)如图所示
(2)电流相等 温度计升高的示数
(3)大于 (4)大于 不成 (5)有热量损失
[解析](3)根据Q=I2Rt可知,在电流和通电时间相等时,电流通过导体产生的热量与电阻成正比,因为R1>R2,所以Q1>Q2;根据Q=cmΔt可知,在煤油的比热容和质量相等时,温度变化量与热量成正比,所以Δt1>Δt2。
(5)在实验过程中,电流通过导体产生的热量没有完全被煤油吸收,所以实验产生误差的主要原因是有热量损失。