五四制魯科版物理九年級(jí)上冊(cè)14.5焦耳定律素養(yǎng)提升練含解析

第第頁(yè)五四制魯科版物理九年級(jí)上冊(cè)14.5焦耳定律素養(yǎng)提升練（含解析）第十四章電功率

第五節(jié)焦耳定律

基礎(chǔ)過(guò)關(guān)全練

知識(shí)點(diǎn)1電流的熱效應(yīng)

1.【新獨(dú)家原創(chuàng)】家用電器是我們生活中不可缺少的物品,下列電器中,不是利用電流的熱效應(yīng)工作的是()

2.(2023山東東營(yíng)實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)時(shí),兩個(gè)相同的透明容器中密封著質(zhì)量相等的空氣,用電阻絲R1、R2對(duì)容器中的空氣進(jìn)行加熱,R1小于R2,如圖所示。

(1)R1、R2串聯(lián)的目的是保證相同,U形管液面的高低反映了。

(2)通電10s后,觀察到圖中U形管中液面高度的變化不同,說(shuō)明電流產(chǎn)生的熱量與有關(guān)。

(3)在探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系時(shí),將一段導(dǎo)線(xiàn)與電阻絲R2并聯(lián),通電10s后,左側(cè)U形管中液面高度的變化比(2)中左側(cè)U形管中液面高度的變化(選填“大”或“小”)。

知識(shí)點(diǎn)2焦耳定律

3.【道德修養(yǎng)】(2022云南中考)如圖是今年“3·15”晚會(huì)上曝光的劣質(zhì)導(dǎo)線(xiàn),不良商家為了降低成本,將多芯銅導(dǎo)線(xiàn)的根數(shù)從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的32根減為26根,導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)橫截面積減小。對(duì)于長(zhǎng)度相等的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線(xiàn)和劣質(zhì)導(dǎo)線(xiàn),劣質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)的電阻(選填“較大”或“較小”),若在通有相同電流的情況下,相同時(shí)間內(nèi)劣質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的熱量(選填“較多”或“較少”)。

知識(shí)點(diǎn)3電熱的利用與防止

4.【中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化】(2022遼寧撫順、葫蘆島中考節(jié)選)“葫蘆烙畫(huà)”是從民間進(jìn)入課堂的手工技藝,傳承了非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。如圖是小明同學(xué)用電烙鐵在葫蘆上烙畫(huà)的情景。電烙鐵溫度升高,利用了電流的效應(yīng)。

5.【新素材·現(xiàn)代科技】(2022山東濱州中考)石墨烯是一種新材料,具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性,石墨烯還具有很好的韌性,且可以彎曲。北京冬奧會(huì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館的最低溫度可達(dá)-30℃左右,利用石墨烯制作的智能溫控加熱羽絨服可幫助工作人員抵御寒冷,有效提升保暖效果?？梢?jiàn)這種材料具有密度(選填“較大”或“較小”)、電阻(選填“較大”或“較小”)的特點(diǎn)。

能力提升全練

6.(2022山東聊城中考,10,★☆☆)如圖所示是“探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置,兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣,通電一段時(shí)間后,左側(cè)U形管中液面高度差比右側(cè)的大。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()

A.U形管中液面高度的變化反映了電阻產(chǎn)生熱量的多少

B.通過(guò)左、右兩邊容器中電阻絲的電流相同

C.右邊容器中的電阻R2比左邊容器中的電阻R1小

D.通電時(shí)間相同,兩個(gè)容器中空氣吸收的熱量相同

7.(2022北京中考,14,★★☆)(多選)額定電壓相同的電熱水壺、電烤箱和電飯鍋正常工作過(guò)程中消耗的電能W和通電時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。關(guān)于這三個(gè)用電器,下列判斷正確的是()

A.正常工作時(shí),電熱水壺比電烤箱產(chǎn)生的熱量少

B.正常工作時(shí),電熱水壺比電飯鍋的功率大

C.正常工作時(shí),通過(guò)電飯鍋的電流最小

D.在一個(gè)月內(nèi),電熱水壺消耗的電能一定最多

8.(2023山東臨沂蘭山模擬,16,★☆☆)如圖所示是物理興趣小組發(fā)明的泡沫切割器,主要由輸出電壓為3V的電源和阻值為6Ω的電熱絲構(gòu)成。則該切割器在正常工作時(shí)通過(guò)電熱絲的電流是A,電熱絲1min內(nèi)放出的熱量是J。

9.(2022山東煙臺(tái)中考,20,★☆☆)如圖所示,電源電壓不變,燈泡L標(biāo)有“6V6W”字樣。閉合開(kāi)關(guān)S1,燈泡L正常發(fā)光,此時(shí)燈泡L的電阻為Ω;再閉合開(kāi)關(guān)S2,前后兩次電流表的示數(shù)之比為2∶3,則電阻R的阻值為Ω,電阻R在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為J。

10.(2022山東威海中考,19,★★☆)如圖所示,電源電壓恒為12V,R0=60Ω,滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“50Ω2A”,電流表的量程為0~0.6A,小燈泡上標(biāo)有“6V3W”字樣,不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合,S1、S2斷開(kāi)時(shí),小燈泡正常發(fā)光,則通電1min電流通過(guò)滑動(dòng)變阻器產(chǎn)生的熱量為J;當(dāng)S、S1、S2都閉合時(shí),為了保證電路中各元件的安全,滑動(dòng)變阻器允許接入電路中的最小阻值為Ω。

11.(2023河南太康模擬,20,★★☆)如圖所示為一款有高、低溫兩擋的蒸汽電熨斗的電路原理圖(虛線(xiàn)框內(nèi)為蒸汽電熨斗的發(fā)熱部位)。R1、R2為電熱絲,其中R2=60.5Ω。工作時(shí),水升溫并汽化成水蒸氣,從而熨燙衣服。(電路中僅考慮R1、R2的阻值)

(1)閉合開(kāi)關(guān)S1,當(dāng)開(kāi)關(guān)S2(選填“閉合”或“斷開(kāi)”)時(shí),電熨斗處于高溫?fù)酢?/p>

(2)若電熨斗低溫?fù)鹾透邷負(fù)醯碾姽β手仁?∶5,則R1的電阻是多少

(3)當(dāng)電熨斗處于高溫?fù)鯐r(shí),通電1min產(chǎn)生的熱量是多少

素養(yǎng)探究全練

12.【物理觀念】閱讀材料,回答問(wèn)題。

遠(yuǎn)距離輸電

輸電要用導(dǎo)線(xiàn),如果導(dǎo)線(xiàn)很短,電阻很小可忽略,而遠(yuǎn)距離輸電時(shí),導(dǎo)線(xiàn)很長(zhǎng),電阻較大,不能忽略。

導(dǎo)線(xiàn)有電阻,電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)就要發(fā)熱,那么如何減少輸電線(xiàn)上電功率的損耗呢發(fā)電廠輸出的電功率是一定的,它決定于發(fā)電機(jī)組的發(fā)電能力。根據(jù)P=UI,若提高輸電電壓U,那么線(xiàn)路中的電流I一定會(huì)減小。輸電線(xiàn)上損失的電功率為ΔP=I2R,所以減小輸電線(xiàn)的電阻和減小輸電電流都可以大大降低電能的損失。

從減少輸電線(xiàn)路上的電功率損耗和節(jié)省輸電導(dǎo)線(xiàn)所用材料兩個(gè)方面來(lái)說(shuō),遠(yuǎn)距離輸送電能要采用高電壓或超高電壓。但也不能盲目提高輸電電壓,因?yàn)檩旊婋妷涸礁?輸電架空線(xiàn)的建設(shè)對(duì)所用各種材料的要求就越嚴(yán)格,線(xiàn)路的造價(jià)就越高。

絕緣子是應(yīng)用在輸電線(xiàn)路上的一種特殊的絕緣控件,它主要起到支持和固定導(dǎo)線(xiàn)的作用,通常由玻璃或陶瓷制成。

從發(fā)電站輸出的電能,一般都要通過(guò)升壓變壓器提升電壓,根據(jù)輸送距離的遠(yuǎn)近,常采用10千伏、35千伏、110千伏、220千伏的高壓輸電,甚至采用1000千伏以上的特高壓輸電。到達(dá)用戶(hù)處再用降壓變壓器逐級(jí)降低電壓。

(1)減小輸電線(xiàn)上電能損失的方法有。

A.增大輸電線(xiàn)的橫截面積

B.減小輸電線(xiàn)的長(zhǎng)度

C.提高輸電電壓

D.縮短供電的時(shí)間

(2)絕緣子無(wú)需具備的特性是。

A.機(jī)械強(qiáng)度高B.耐低溫

C.耐腐蝕D.透光性好

(3)若輸電電壓提高為原來(lái)的2倍,則線(xiàn)路上的功率損耗將降為原來(lái)的。

(4)用電高峰時(shí)期,家庭電路的電壓會(huì)(選填“升高”“不變”或“降低”)。

(5)若發(fā)電廠輸出功率為2×107W,輸電線(xiàn)的電阻為5Ω,若控制線(xiàn)路損失功率為輸出功率的4%,則應(yīng)將輸電電壓提高到。

答案全解全析

基礎(chǔ)過(guò)關(guān)全練

1.A電風(fēng)扇工作時(shí)主要把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,不是利用電流的熱效應(yīng)工作的;電暖器、電飯鍋、電熨斗工作時(shí)把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,是利用電流的熱效應(yīng)工作的,故A符合題意。

2.(1)通過(guò)電阻絲R1、R2的電流電阻絲產(chǎn)生熱量的多少(2)電阻(3)大

解析(1)R1、R2串聯(lián),由于串聯(lián)電路中電流處處相等,故其目的是保證通過(guò)電阻絲R1、R2的電流相同,兩個(gè)相同的透明容器中密封著質(zhì)量相等的空氣,U形管與容器相連,密封空氣受熱會(huì)使U形管液面的高度發(fā)生變化,則U形管液面的高低反映了電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。

(2)通電10s后,觀察到圖中U形管中液面高度的變化不同,說(shuō)明兩個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量不同;實(shí)驗(yàn)中,通電時(shí)間和電流相同,而電阻不同,說(shuō)明電流產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān)。

(3)在探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系時(shí),控制電阻相同,將一段導(dǎo)線(xiàn)與電阻絲R2并聯(lián),此時(shí)通過(guò)R1的電流變大,則通電10s左側(cè)產(chǎn)生的熱量變多,左側(cè)U形管中液面高度的變化比(2)中左側(cè)U形管中液面高度的變化大。

3.較大較多

解析導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體材料、長(zhǎng)度、橫截面積有關(guān)。在導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度相同時(shí),橫截面積越小,電阻越大,所以劣質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)電阻比標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線(xiàn)電阻大。根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知,電流、通電時(shí)間相同時(shí),導(dǎo)體電阻越大,產(chǎn)生的熱量越多。

4.熱

解析電流通過(guò)電烙鐵的發(fā)熱體時(shí)會(huì)使其溫度升高,這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。

5.較小較小

解析根據(jù)Q=I2Rt知,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過(guò)導(dǎo)體的電流的平方成正比,石墨烯作填料能夠有效提升涂料的導(dǎo)電性利用的就是其電阻較小、電流較大的特點(diǎn);其次,石墨烯是一種超輕材料,故其密度很小。

能力提升全練

6.D根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置可知,電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量使容器中的空氣受熱膨脹,從而導(dǎo)致U形管中的液面高度差發(fā)生變化,雖然產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察,但可以通過(guò)U形管中液面高度差的變化來(lái)反映,A正確;由圖可知,兩阻值不同的電阻絲串聯(lián),通過(guò)兩電阻絲的電流大小相等,B正確;由圖可知,左側(cè)U形管中液面高度差比右側(cè)U形管中液面高度差大,說(shuō)明在相同時(shí)間內(nèi)電流在左側(cè)容器中產(chǎn)生的熱量較多,則左側(cè)容器中空氣吸收的熱量多,又知兩電阻絲串聯(lián),電流相同,根據(jù)Q=I2Rt可知,圖中左側(cè)容器中的電阻絲阻值較大,C正確,D錯(cuò)誤。

7.BC三個(gè)用電器在工作過(guò)程中主要將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,根據(jù)Q=W=Pt可知,工作時(shí)間未知,無(wú)法判斷用電器產(chǎn)生熱量的多少,A錯(cuò)誤。根據(jù)P=,結(jié)合題圖可知,當(dāng)通電時(shí)間相同時(shí),電熱水壺消耗的電能最多,因此電熱水壺的功率最大,B正確。當(dāng)用電器正常工作時(shí),用電器兩端電壓達(dá)到額定電壓,且三個(gè)用電器的額定電壓相同,結(jié)合題圖可知電飯鍋的功率最小,根據(jù)I=可知,通過(guò)電飯鍋的電流最小,C正確。各用電器一個(gè)月內(nèi)的工作時(shí)間未知,因此無(wú)法判斷各用電器消耗電能的多少,D錯(cuò)誤。

8.0.590

解析切割器在正常工作時(shí)通過(guò)電熱絲的電流為I===0.5A;電熱絲1min內(nèi)放出的熱量Q=I2Rt=(0.5A)2×6Ω×60s=90J。

9.61230

解析閉合開(kāi)關(guān)S1,燈泡L正常發(fā)光時(shí),電源電壓U=UL=6V,燈泡電阻為RL===6Ω;再閉合開(kāi)關(guān)S2,燈泡L與電阻R并聯(lián),電流表測(cè)干路電流,前后兩次電流表的示數(shù)之比為2∶3,即=,因?yàn)橥ㄟ^(guò)燈泡的電流不變,為IL===1A,則IR=0.5A,定值電阻R===12Ω;電阻R在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt=(0.5A)2×12Ω×10s=30J。

10.18030

解析當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合,S1、S2斷開(kāi)時(shí),小燈泡與變阻器R串聯(lián),此時(shí)小燈泡正常發(fā)光,所以小燈泡兩端電壓UL=6V,小燈泡的功率PL=3W;由P=UI可得串聯(lián)電路中的電流I=IL===0.5A,由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為UR=U-UL=12V-6V=6V,則通電1min電流通過(guò)滑動(dòng)變阻器產(chǎn)生的熱量為Q=W=URIt=6V×0.5A×60s=180J。當(dāng)S、S1、S2都閉合時(shí),燈泡被短路,R0與R并聯(lián),電流表測(cè)干路中的電流,電流表的量程為0~0.6A,為了保證干路中的電流表不被燒壞,則干路電流最大為0.6A,此時(shí)通過(guò)R0的電流為I0===0.2A,由并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知,通過(guò)滑動(dòng)變阻器的最大電流為IR=I總大-I0=0.6A-0.2A=0.4A,滑動(dòng)變阻器允許接入電路中的最小阻值R小===30Ω。

11.解析(1)電熨斗處于高溫?fù)鯐r(shí)電路的總功率最大,由P=可知,電源電壓一定時(shí),電路的總電阻越小,電功率越大,由電路圖可知,當(dāng)S1、S2都閉合時(shí),R1與R2并聯(lián),電路的總電阻最小,此時(shí)電熨斗處于高溫?fù)酢?2)由電路圖可知,當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí),電路中只有R1連入電路,電路的總電阻較大,由P=可知,此時(shí)電熨斗處于低溫?fù)?所以低溫?fù)豕β蔖低溫=,高溫?fù)豕β蔖高溫=P1+P2=+,由題知,電熨斗低溫?fù)鹾透邷負(fù)醯碾姽β手仁?∶5,即P低溫∶P高溫=∶=1∶5,所以∶=1∶4,即R1∶R2=4∶1,所以R1=4R2=4×60.5Ω=242Ω。(3)當(dāng)電熨斗處于高溫?fù)鯐r(shí),通電1min產(chǎn)生的熱量Q=W=P高溫t=t=×60s=6×104J。

素養(yǎng)探究全練

12.(1)AC(2)D(3)(4)降低

(5)50000V

解析(1)根據(jù)文中信息可知,提高輸電電壓、減小輸電電阻、減小輸電電流都可以大大降低輸電的電能損失,故可以增大輸電線(xiàn)的橫截面積、提高輸電電壓,減小輸電線(xiàn)的長(zhǎng)度雖可減小輸電損失,但不符合實(shí)際,B不可行;縮短供電的時(shí)間可以減小輸電隕失,但不符合實(shí)際,D不可行。

(2)根據(jù)絕緣子的作用知,絕緣子需要機(jī)械強(qiáng)度高、耐低溫、耐腐蝕等特點(diǎn),不需要好的透光性,故D符合題意