《焦耳定律》同步练习
◆ 选择题
1.电阻丝剪掉十分之一后，接入原来电路，则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（ ）
A.10：9 B.1：10 C.10：1 D.9：10
2.下列用电器属于利用电流热效应工作的是（ ）
A.电饭锅 B.电风扇 C.计算机 D.电视机
3.计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是（ ）
A.UIt B.U2Rt
C.I2Rt D.前面三个都可以
◆ 填空题
4.阻值为60Ω的电阻丝，通过它的电流为1A，该电阻丝在5min的时间内共产生 ______ J的热量。
5.如图装置，在两相同烧瓶内装满等量煤油，瓶塞上各插入一根粗细相同的玻璃管，瓶内装入粗细、材料相同的电阻丝R甲和R乙，R甲长度大于R乙，闭合开关，经过一段时间t1后，甲玻璃管液面上升高度h甲 ______ （选填“大于”或“小于”）乙玻璃管液面上升高度h乙，断开开关，当两根玻璃管液面回到原来高度后，向右移动滑片，再闭合开关，则甲玻璃管液面上升高度h甲加所需时间t2 ______ （选填“大于”或“小于”）t1。
◆ 实验探究题
6.小明为了探究“导体的发热功率跟电阻的大小关系”，做了如下实验：图中两个烧瓶盛上等量的煤油，并插入温度计以显示煤油的温度。A、B两瓶中分别浸泡了一段长短、粗细均相同
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的铜丝和镍铬合金丝，将它们串联起来接到电源上。请回答：
（1）将铜丝和镍铬合金丝串联的目的是： ______ 。
（2）通电一段时间后，可以观察到B瓶中温度计的示数高，表明 ______ 丝的发热功率较大。
（3）通电后，温度计的示数升高，这种现象是由电流的 ______ 效应引起的，这时煤油的内能 ______ （选填“增加”、“减小”或“不变”）
（4）实验表明：在 ______ 相同的情况下， ______ ，产生热量越多。
7.利用如图所示的电路装置，探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。接通电源，两容器内的空气被加热后膨胀，使U形管的液面发生变化，通过观察U形管的液面变化情况，比较瓶内电阻丝的发热多少？
（1）此装置可以探究电流产生的热量跟 ______ 的关系，一段时间后， ______ 容器内电阻丝产生的热量较多（选填“左”或“右”）。
（2）如果通过R1的电流为2A，那么10s内通过R1的电流产生的热量是 ______ J。
◆ 计算题
8.如图所示是一款新上市的全自动馒头机，它安装有扭力电机和面装置，可以模拟人手揉面。这款馒头机只需一键操控，即可完成混合食材、揉面、成型、发酵、升温、蒸制、焖烧的手工馒头制作全过程，两个小时就能做出安全、放心、松软的“手工馒头”。根据下表所示相关数据，请你完成下列问题：
额定电压
加热功率
电机功率
220V
880W
110W
（1） 馒头机用来加热馒头，这是利用了电流的 ______ 效应工作的。
（2）馒头机正常加热时，通过加热电阻的电流是多大？通电2min加热电阻产生的热量是多少？
（3）正常工作时，馒头机混合食材、揉面、成型时电机工作30min，发酵、升温、蒸制、焖烧时加热电阻工作1.5h；请问正常状态下蒸一次馒头，该馒头机总共消耗的电能是多少kW•h？
（4）若在用电高峰期用该馒头机蒸馒头，实际电压只有200V，计算此时馒头机的实际加热电功率（结果保留整数）。
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答案与解析
◆ 选择题
1. 解：电阻丝剪掉110后，电阻变为原来的910，即现在电炉丝和原来的电炉丝的电阻关系：
R现在：R原来=910R：R=9：10，
因电流通过电炉丝做功消耗电能全部转化为内能，且电源的电压不变，
所以，由Q=W=U2Rt可知，在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比：
Q现在：Q原来=U2R现在t：U2R原来t=R原来：R现在=10：9。
故选A。
电阻丝剪掉110后，电阻变为原来的910，知道仍然接在原来的电源两端，所加电压不变，利用Q=W=U2Rt分析判断。
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本题考查了学生对焦耳定律、并联电路的电压关系、影响电阻大小的因素的了解和掌握，为防止因颠倒而出错，记住规律：在并联电路中，除了电压相等外，各电阻的电流、电功、电功率、电热都与电阻成反比。
2. 解：
A、电饭锅将电能转化为内能，利用了电流的热效应，符合题意；
B、电风扇主要是把电能转化为机械能，是利用了电流的磁效应，不合题意；
C、计算机主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，不合题意；
D、电视机主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，不合题意。
故选A。
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。
主要考查电流的热效应在生活中的应用实例，只有认真把握它的定义，才能真正区分它们。体现了物理来源于生活，又服务于社会的理念。
3. 解：
电功的计算公式：W=UIt是用来计算用电器消耗电能的；
焦耳定律公式：Q=I2Rt是用来计算电流产生热量的；
电动机是非纯电阻电路，工作时将电能转化为机械能和内能，计算产生热量只能用Q=I2Rt来计算。
用电器如果将电能只转化为内能，则Q=W=UIt=I2Rt=U2Rt是通用的。
故选C。
电动机消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，由此分析解答。
本题考查了电功公式和焦耳定律的应用，要注意电动机是非纯电阻用电器消耗的电能和产生的热量不相等。
◆ 填空题
4. 解：该电阻丝在5min的时间内产生的热量：
Q=I2Rt=（1A）2×60×5×60s=1.8×104J。
故答案为：1.8×104。
知道电阻丝的阻值和通过的电流，根据Q=I2Rt求出该电阻丝在5min的时间内产生的热量。
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本题考查了焦耳定律的应用，是一道基础题目。
5. 解：
粗细、材料相同的电阻丝R甲和R乙，R甲长度大于R乙，则R甲＞R乙；
两电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，因为甲瓶中电阻丝的电阻大于乙瓶中电阻丝的电阻，电流通过甲瓶中电阻丝产生的热量多，使甲瓶中的煤油温度上升的高，由此得出，当通过的电流和通电时间相同时，导体的电阻越大、电流产生的热量越多，故甲玻璃管液面上升高度h甲大于乙玻璃管液面上升高度h乙；
向右移动滑片，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电流减小，在电阻相同、放出热量相同的情况下，电流越小，根据焦耳定律可知，所用的时间越长，即t2大于t1。
故答案为：大于；大于。
由焦耳定律可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关。
实验时因为甲瓶中电阻丝的电阻大于乙瓶中电阻丝的电阻，电流通过甲瓶中电阻丝产生的热量多，使甲瓶中的煤油温度上升的高。
焦耳定律Q=I2Rt，即当通过导体的电流一定，通电时间一定时，导体产生的热量与导体的电阻有关，电阻越大，产生的热量越多。所以是利用控制变量法来设计、分析实验，从而得出实验结论。
◆ 实验探究题
6. 解：（1）本实验探究的是导体的发热功率跟电阻大小的关系，因为导体的发热功率不仅与电阻的大小有关，还与通过导体的电流及通电时间的长短有关，故而本实验中两个导体要串联在电路中以保证通过两个合金丝的通电电流和通电时间相等；
（2）通电一段时间后，通过观察可以看出到B瓶中温度计的示数较高，表明B烧瓶中的煤油吸收的热量多，即在电流和通电时间相同的情况下镍铬合金丝的发热功率较大；
（3）通电后，温度计的示数升高，这种现象是由于电流通过导体要发热引起的，是电流的热效应；这时煤油的内能因吸收热量而增加物体的内能；
（4）两段合金丝是串联，则电流相等，通电时间相等，不同的是导体的电阻值，所以实验表明：在电流相同的情况下，导体的电阻越大，产生热量越多。
故答案为：（1）控制电流和通电时间相同；（2）镍铬合金丝；（3）热；增加；（4）电流；电阻越大。
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（1）在实验时，应做到所研究的铜丝和镍铬合金丝串联连接到电路中，用以保证通过二者的电流和通电时间相等；
（2）在本实验中，导体体现在烧瓶中煤油温度的高低上，因此温度计示数的高低表明发热功率的大小；
（3）实验中电流通过电阻丝产生热量的现象是电流的热效应，物体温度升高标志内能增加；
（4）根据控制变量法，两段合金丝是串联，则电流相等，通电时间相等，由Q=I2Rt知，电热与电阻的关系。
本题考查了运用控制变量法研究电流通过导体时的发热功率与电阻的关系。电热属于电流的热效应，由电能转化煤油的内能。电能转化煤油内能的多少是通过温度计的示数变化体现的，注意这是转换法的利用。
7. 解：（1）由图示实验可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻阻值不同，此装置可以探究：电流产生的热量与电阻的关系；由于右侧中的电阻丝阻值较大，将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在右侧容器中产生的热量较多；
（2）R110s内产生的热量：
Q=I2Rt=（2A）2×5Ω×10s=200J。
故答案为：（1）电阻；右；（2）200。
（1）分析图示装置与实验控制的变量分析答题；
（2）根据Q=I2Rt可求热量。
本题考查了焦耳定律以及实验现象分析，应用控制变量法分析清楚图示实验情景即可正确解题。
◆ 计算题
8. 解：
（1）电流通过导体时会产生热量，所以馒头机用来加热馒头，这是利用了电流的热效应；
（2）由P=UI可知，通过加热电阻的电流：
I=P热U=880W220V=4A；
通电2min加热电阻产生的热量：
Q=W=P热t=880W×2×60s=1.056×105J；
（3）共同消耗的电能：
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W总=P热t热+P电t电=880×10-3kW×1.5h+110×10-3kW×0.5h=1.375kW•h；
（4）由P=UI=U2R可知，加热电阻的电阻值：
R=U2P热=(220V)2880W=55Ω；
实际加热功率为：
P热′=U实2R=(200V)255Ω≈727W。
故答案为：（1）热；
（2）馒头机正常加热时，通过加热电阻的电流是4A；通电2min加热电阻产生的热量是1.056×105J；
（3）蒸馒头过程共消耗的电能是1.375kW•h；
（4）馒头机的实际加热电功率为727W。
（1）根据电流的热效应来分析；
（2）根据I=PU计算电流；根据Q=W=Pt计算产生的热量；
（3）根据W=Pt分别计算出电机和加热电阻工作消耗的电能，得出整个过程消耗的电能；
（4）根据P=U2R得出实际的加热电功率。
本题主要考查了电功率的计算，要熟练掌握有关的公式，做到合理的应用，注意根据表格数据获取有用的信息。
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