第18.4節(jié)焦耳定律（考點(diǎn)分層）

第18.4節(jié)焦耳定律（解析版）（作業(yè)量：30分鐘）【題型基礎(chǔ)練習(xí)】※題型一.電流的熱效應(yīng)1．如圖所示的用電器中，主要利用電流的熱效應(yīng)工作的是（）A．

筆記本電腦 B．

空氣凈化器C．

電熱壺 D．

洗衣機(jī)【答案】C【詳解】A．筆記本電腦工作時(shí)，主要是電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，不是利用電流的熱效應(yīng)，故A不符合題意；B．空氣凈化器工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是利用電流的熱效應(yīng)，故B不符合題意；C．電熱壺工作時(shí)，主要是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流的熱效應(yīng)，故C符合題意；D．洗衣機(jī)工作時(shí)，主要是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是利用電流的熱效應(yīng)，故D不符合題意。故選C。2．如圖所示的四種用電器中，主要利用電流熱效應(yīng)工作的是（）A．

洗衣機(jī) B．

路由器C．

電暖氣 D．

掃地機(jī)【答案】C【詳解】AD．洗衣機(jī)和掃地機(jī)都將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故AD不符合題意；B．路由器是將電能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，故B不符合題意；C．電暖氣將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以利用了電流熱效應(yīng)工作，故C符合題意。故選C?！}型二.探究電流熱效應(yīng)的影響因素3．小明用如圖所示的裝置做“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)。（其中甲、乙是完全相同的密閉容器，閉合開關(guān)前，A、B兩U形管內(nèi)液面相平）。由于電流產(chǎn)生的熱量不易直接測量，因此在實(shí)驗(yàn)中是通過觀察___________來顯示甲、乙容器內(nèi)空氣溫度的變化。通過對比觀察，發(fā)現(xiàn)___________（選填“甲”或“乙”）容器中導(dǎo)體的電阻產(chǎn)生的熱量較多，由此可知，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量多少與___________有關(guān)。

【答案】U形管中液面的高度差乙電阻【詳解】[1]實(shí)驗(yàn)中是通過觀察U形管中液面的高度差來顯示甲、乙容器內(nèi)空氣溫度的變化，像這種用能直接觀測的量來顯示不容易直接觀測的量的方法叫轉(zhuǎn)換法。[2][3]由圖知，B管的液面高度差比A管的液面高度差大，說明乙容器中氣體膨脹程度較大，溫度上升得較高，因此乙容器中電阻產(chǎn)生的熱量較多；由于兩電阻采用串聯(lián)的方式，這樣連接的目的是，控制通過兩電阻絲的電流和通電時(shí)間相等，由圖可知，乙容器中電阻大于甲容器中電阻，且乙容器中電阻產(chǎn)生的熱量較多，由此可得:在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。4．在研究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中：

（1）如圖甲所示，兩個(gè)密封的透明容器中裝有相等質(zhì)量的空氣，將兩個(gè)容器中5Ω和10Ω的電阻絲串聯(lián)接到電源兩端。電阻絲串聯(lián)的目的是保證___________相同，U形管中液面高度的變化反映___________。通電10s，觀察到圖中兩側(cè)U形管液面高度的變化不同，這表明電流產(chǎn)生的熱量與___________有關(guān)；（2）如圖乙所示，將兩段5Ω電阻絲并聯(lián)，是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與___________的關(guān)系。通電10s，左側(cè)U形管中液面高度的變化比右側(cè)U形管中液面高度的變化___________（選填“大”或“小”）。繼續(xù)通電10s，兩側(cè)U形管液面高度都要比前10s變化得大，這表明電流產(chǎn)生的熱量與___________有關(guān)?！敬鸢浮侩娏髅荛]空氣溫度的變化（或電流產(chǎn)生熱量的多少）電阻電流大通電時(shí)間【詳解】（1）[1][2]將電阻絲串聯(lián)的目的是保證通過兩電阻的電流相等，本實(shí)驗(yàn)利用了轉(zhuǎn)換法，通過U形管中液面的高度差來反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。[3]通過兩個(gè)電阻的電流相同，觀察到圖中兩側(cè)U形管液面高度的變化不同，這表明電流產(chǎn)生的熱量與電阻的大小有關(guān)。（2）[4]圖乙所示，將兩段5Ω電阻絲并聯(lián)，可以使通過兩個(gè)電阻的電流不同，故可以研究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系。[5]通過左側(cè)的電阻的電流大于右側(cè)，故通電10s，左側(cè)U形管中液面高度的變化比右側(cè)U形管中液面高度的變化大。[6]繼續(xù)通電10s，通電時(shí)間變大，兩側(cè)U形管液面高度都要比前10s變化得大，這表明電流產(chǎn)生的熱量與通電的時(shí)間有關(guān)。※題型三.焦耳定律的公式及應(yīng)用5．如圖所示，電源電壓恒為6V，定值電阻R1＝20Ω。閉合開關(guān)S，電流表A2的示數(shù)為0.9A。求：（1）R1的電功率為多少瓦？（2）通電10s，R1和R2一共產(chǎn)生多少焦耳的熱量？

【答案】（1）1.8W；（2）54J【詳解】解：（1）R1的電功率為（2）該電路為純電阻電路產(chǎn)生的電熱和消耗的電能相等，則答：（1）R1的電功率為；（2）通電10s，R1和R2一共產(chǎn)生的熱量?！}型四.焦耳電功率的比值問題6．甲、乙兩個(gè)電爐子，產(chǎn)生的熱量相同，所用時(shí)間之比為1∶2，通過兩個(gè)電爐絲的電流之比為2∶1，則電阻絲阻值之比為（）A．1∶4 B．4∶1 C．2∶1 D．1∶2【答案】D【詳解】根據(jù)題意由得故D符合題意。故選D。7．如圖所示，在串聯(lián)電路中有兩個(gè)裝有等質(zhì)量煤油的密閉燒瓶A、B，兩個(gè)燒瓶中分別放有加熱電阻絲RA和RB，閉合開關(guān)后經(jīng)過一段時(shí)間燒瓶A、B中的溫度計(jì)示數(shù)分別為40℃和60℃。已知溫度計(jì)初始溫度均為20℃。則電阻RA和RB的比值為（）A．1∶2 B．2∶3 C．2∶1 D．3∶2【答案】A【詳解】由題意知兩電阻絲串聯(lián)，電流相同，通電時(shí)間相同，但電阻阻值不同，A、B的質(zhì)量相同，則吸收的熱量之比由題意可知，吸收的熱量等于電阻產(chǎn)生的熱量，根據(jù)焦耳定律得故選A?！}型五.焦耳定律的計(jì)算問題8．一只電烙鐵的額定電壓是220V，在額定電壓下工作時(shí)的電阻是1210Ω，求：（1）電烙鐵的額定功率有多大？（2）電烙鐵在額定電壓下通電10min產(chǎn)生多少熱量？（3）當(dāng)實(shí)際電壓只有額定電壓的80%時(shí)，電烙鐵的電阻保持不變，此時(shí)電烙鐵的實(shí)際功率是多少？【答案】（1）40W；（2）2.4×104J；（3）25.6W【詳解】解：（1）電烙鐵的額定功率（2）電烙鐵在額定電壓下通電10min產(chǎn)生的熱量Q=W=Pt=40W×10×60s=2.4×104J（3）實(shí)際電壓U實(shí)=80%U=80%×220V=176V電烙鐵的實(shí)際功率答：（1）電烙鐵的額定功率有40W；（2）電烙鐵在額定電壓下通電10min產(chǎn)生的熱量為2.4×104J；（3）當(dāng)實(shí)際電壓只有額定電壓的80%時(shí)，電烙鐵的電阻保持不變，此時(shí)電烙鐵的實(shí)際功率是25.6W。9．某電熱水壺有加熱和保溫兩擋，簡化電路如圖所示。其中、為電熱絲（不考慮其電阻變化）。已知該壺的額定電壓為220V，只閉合開關(guān)S1時(shí)處于保溫?fù)?，電路中的電流?.5A；同時(shí)閉合S1、S2時(shí)處于加熱擋。（1）求電熱絲的阻值；（2）只閉合開關(guān)S1時(shí)，求電熱水壺的電功率；（3），求使用加熱擋時(shí)電熱水壺在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

【答案】（1）；（2）；（3）【詳解】解：（1）只閉合開關(guān)S1時(shí)處于保溫?fù)?只有接入電路，電路中的電流為0.5A，電熱絲的阻值為（2）只閉合開關(guān)S1時(shí)，電熱水壺的電功率（3）同時(shí)閉合S1、S2時(shí)處于加熱擋，與并聯(lián)，通過的電流為通過干路的電流為電熱水壺在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為答：（1）電熱絲的阻值為；（2）只閉合開關(guān)S1時(shí)，電熱水壺的電功率為；（3）使用加熱擋時(shí)電熱水壺在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為?！眷柟烫岣呔毩?xí)】10．甲、乙兩只電熱杯及其銘牌如圖所示，若它們的電阻不隨溫度的變化而改變，則下列說法中正確的是（

）

A．甲的電阻小于乙的電阻B．乙電熱杯消耗的電能一定比甲電熱杯多C．若將乙接在電壓為110V的電路中，它的實(shí)際功率為250WD．若將兩電熱杯串聯(lián)后接在電壓為220V的電路中，相同時(shí)間內(nèi)甲產(chǎn)生的熱量較多【答案】D【詳解】A．兩電熱杯的額定電壓相同，甲的額定功率較小，根據(jù)可知，甲的電阻較大，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)W=Pt可知，用電器消耗電能的多少與時(shí)間和功率有關(guān)，只知道功率不知道時(shí)間，所以無法比較消耗電能的多少，故B錯(cuò)誤；C．乙的電阻將乙接入110V的電路中，它的實(shí)際功率故C錯(cuò)誤；D．若將兩電熱杯串聯(lián)后接在電壓為220V的電路中，通過它們的電流相等，甲的電阻大，根據(jù)Q=I2Rt可知，相同時(shí)間內(nèi)甲產(chǎn)生的熱量較多，故D正確。故選D。11．如圖所示是小強(qiáng)家的電暖氣的銘牌，該電暖氣有高溫和低溫兩個(gè)檔位。若電暖氣始終在額定電壓下工作，則下列說法中正確的是（）電暖氣

型號(hào)額定電壓220V

額定頻率50Hz額定功率高溫檔1100W低溫檔100WA．電暖氣在高溫檔時(shí)，消耗的電能較多B．電暖氣在高溫檔時(shí)，電路中的電流是5AC．電暖氣在低溫檔時(shí)，接入電路的總電阻為484ΩD．電暖氣在低溫檔時(shí)，每小時(shí)消耗的電能為1100kW·h【答案】BC【詳解】A．高溫?fù)醯墓β瘦^大，但通電時(shí)間不確定，由W=Pt可知，消耗的電能不一定多，故A錯(cuò)誤；B．由P=UI可知，高溫?fù)鯐r(shí)的電流為故B正確；C．由可知，當(dāng)電暖氣在低溫?fù)鯐r(shí)接入電路的總電阻為故C正確；D．當(dāng)電暖氣在低溫?fù)鯐r(shí)每小時(shí)消耗的電能為W=P高t=0.1W×1h=0.1kW·h故D錯(cuò)誤。故選BC。12．小晨同學(xué)要“探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”，準(zhǔn)備了如下器材：兩個(gè)保溫?zé)?，燒瓶?nèi)裝有質(zhì)量相等、初溫相同的煤油，溫度計(jì)和阻值分別為和的電熱絲，且，如圖所示，還有滿足實(shí)驗(yàn)要求的學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、秒表各一個(gè)，電流表兩塊，開關(guān)、導(dǎo)線若干，關(guān)于此實(shí)驗(yàn)說法正確的是（）

A．在探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻大小的關(guān)系時(shí)，必須要將兩電熱絲串聯(lián)在電路中B．將其中一個(gè)電熱絲接入電路中，可以探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系C．實(shí)驗(yàn)過程中通過加熱時(shí)間長短反映電流通過電熱絲產(chǎn)生熱量的多少D．電流通過電熱絲產(chǎn)生的熱量一定比通過電熱絲產(chǎn)生的熱量多【答案】B【詳解】A．探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻大小的關(guān)系，保持電流不變，改變電阻的大小，可以將兩電阻絲并聯(lián)在電路中，一個(gè)支路接入電流表，另一個(gè)支路接入變阻器和電流表，通過移動(dòng)變阻器的滑片使另一個(gè)支路的電流和一個(gè)支路的電流相等，故A錯(cuò)誤；B．將其中一個(gè)電熱絲接入電路中，通過移動(dòng)變阻器的滑片改變電路中的電流，可以探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系，故B正確；C．實(shí)驗(yàn)中，通過觀察溫度計(jì)的示數(shù)變化大小來比較電流通過電阻產(chǎn)生熱量的多少，故C錯(cuò)誤；D．通電時(shí)間和電流大小未知，電流通過電熱絲產(chǎn)生的熱量不一定比通過電熱絲產(chǎn)生的熱量多，故D錯(cuò)誤。故選B。13．如圖所示，兩個(gè)透明容器中密閉著等量的空氣，A，B兩U形管內(nèi)的液面相平，電阻絲的電阻，小明用圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量Q跟什么因素有關(guān)，下列說法正確的是（）

A．此實(shí)驗(yàn)在探究電熱Q與電阻R是否有關(guān)B．通過的電流和通過的電流大小之比為2∶1C．電阻兩端的電壓和兩端的電壓相等D．通電后，A管的液面將會(huì)比B管的液面低【答案】B【詳解】由題可知，電阻絲的電阻R1=R2=R3；A．由圖可知，右側(cè)兩個(gè)電阻并聯(lián)后再和左側(cè)電阻串聯(lián)，容器中兩個(gè)電阻絲的阻值相等，由串并聯(lián)電路電流的規(guī)律可知通過兩個(gè)容器內(nèi)電阻絲的電流不相等，探究電熱與電流的關(guān)系，故A錯(cuò)誤；B．裝置中R2、R3并聯(lián)后再與R1串聯(lián)，通過R1的電流I1=I2+I3而I2=I3所以通過的電流和通過的電流大小之比為2∶1，故B正確；C．通過的電流和通過的電流不相等，兩個(gè)電阻的阻值相同，由U=IR可知電阻兩端的電壓和兩端的電壓不相等，故C錯(cuò)誤；D．左右兩容器中的電阻相同，而通過電阻R1的電流大于R2的電流，通電時(shí)間相同，由Q=I2Rt可知，A容器中電阻R1產(chǎn)生的熱量多，則A管的液面將會(huì)比B管的液面高，故D錯(cuò)誤。故選B。14．在如圖所示的電路中，電源電壓恒為6V，定值電阻R1=4Ω。閉合開關(guān)S后，電壓表的示數(shù)為2V，則（）

A．電路中的電流為2AB．定值電阻R2的阻值為2ΩC．定值電阻R1消耗的電功率為2WD．通電1min定值電阻R2產(chǎn)生的熱量為120J【答案】D【詳解】A．由圖可知，R1、R2串聯(lián)，電壓表測量R1兩端的電壓，電流表測電路的電流，已知U1=2V，通過R1的電流根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，電路中的電流為0.5A，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知，R2兩端的電壓U2=UU1=6V2V=4V根據(jù)歐姆定律可知故B錯(cuò)誤；C．定值電阻R1消耗的電功率為P=U1I1=2V×0.2A=0.4W故C錯(cuò)誤；D．通電1min定值電阻R2產(chǎn)生的熱量為Q=W=U2I2t=4V×0.5A×60s=120J故D正確。故選D。15．如圖所示，電源電壓為12V且保持不變，小燈泡L的規(guī)格為“6V3W”，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為12Ω，電流表的量程為0~3A。當(dāng)開關(guān)S1、S2都斷開時(shí)，小燈泡L恰能正常發(fā)光，則下列說法正確的是（）

A．R1的阻值為24ΩB．當(dāng)開關(guān)S1、S2都斷開時(shí)，在10min內(nèi)電流通過R1所產(chǎn)生的熱量是1.8×103JC．當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，要使電流表能安全使用，變阻器接入電路的阻值不得小于6ΩD．當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，R2消耗的電功率的變化范圍是12~24W【答案】BCD【詳解】A．由得，燈泡正常發(fā)光時(shí)，燈泡的電流當(dāng)開關(guān)S1、S2都斷開時(shí)，小燈泡L與電阻R1串聯(lián)，燈泡恰能正常發(fā)光，此時(shí)電阻R1電壓為電流為由歐姆定律得，電阻R1阻值故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)開關(guān)S1、S2都斷開時(shí)，在10min內(nèi)電流通過R1所產(chǎn)生的熱量是故B正確；C．當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電阻R1與滑動(dòng)變阻器R2并聯(lián)，燈泡短路，電流表測量干路電流，電流表的量程為0~3A，要使電流表能安全使用，干路電流最大為3A，電阻R1電流為此時(shí)滑動(dòng)變阻器的最大電流為由歐姆定律得，變阻器接入電路的阻值不得小于故C正確；D．當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，當(dāng)R2接入最大電阻時(shí)，電功率最小為當(dāng)R2電流最大為2A時(shí)，消耗的電功率最大，為則R2消耗的電功率變化范圍是12~24W，故D正確。故選BCD。16．如圖所示電路中，閉合開關(guān)，在甲、乙兩處接上電壓表時(shí)，甲、乙電表示數(shù)之比為3∶2，此時(shí)與______（填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）；若將甲、乙兩處換成電流表，并將開關(guān)S斷開，則甲、乙兩電表示數(shù)之比為______；若電源電壓為6V，，兩電表為電流表，斷開開關(guān)S通電10s后，產(chǎn)生的電熱為______J?！敬鸢浮看?lián)1∶336【詳解】[1]電壓表自身電阻非常大，識(shí)別電路時(shí)電壓表所在支路可以看作斷路。由電路圖可知，當(dāng)開關(guān)S閉合，甲、乙兩表為電壓表時(shí)，此時(shí)與串聯(lián)。[2]甲電壓表測串聯(lián)總電壓，乙電壓表測R2兩端電壓，兩表的示數(shù)之比U甲∶U乙=3∶2因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以有由分壓原理有若將甲、乙兩處換成電流表，并將開關(guān)S斷開，兩電阻并聯(lián)，電流表A乙測干路的電流，電流表A甲測R2的電流，根據(jù)并聯(lián)電路電壓相等，由U=IR可知在電壓相等時(shí)，電流與電阻成反比，故通過兩電阻的電流之比為可得出由并聯(lián)電路電流的規(guī)律得出甲、乙兩電表示數(shù)之比則甲、乙兩電表示數(shù)之比為1∶3。[3]若電源電壓為6V，，兩電表為電流表，斷開開關(guān)S，兩電阻并聯(lián)，通電10s后，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律，則產(chǎn)生的電熱為17．小明用如圖甲所示裝置探究兩種液體的吸熱能力，兩燒瓶中的電阻絲相同。甲實(shí)驗(yàn)中，必須取質(zhì)量相等的A、B兩種液體。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)描繪出A、B兩種液體的溫度隨加熱時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，分析圖乙可知___________（選填“A”或“B”）的吸熱能力更強(qiáng)。若加熱過程中無熱量損失，已知A的比熱容為2.4×103J/(kg·℃)，則B的比熱容為___________J/(kg·℃)；若在甲、乙兩瓶中，液體是質(zhì)量相同的同種液體，甲乙電阻絲的阻值不同，則該裝置可用來探究電流產(chǎn)生的熱量與___________的關(guān)系。

【答案】A1.2×103電阻【詳解】[1]A、B兩種液體的溫度隨加熱時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，加熱5分鐘，A升溫20℃，B升溫40℃，根據(jù)比較吸熱能力的第2種方法，可知A的吸熱能力更強(qiáng)。[2]已知A的比熱容為2.4×103J/(kg·℃)，根據(jù)Q=cmΔt在吸熱和質(zhì)量相同條件下，比熱容與升高的溫度成反比，則B的比熱容為1.2×103J/(kg·℃)。[3]在甲、乙兩瓶中，電阻絲串聯(lián)，通過的電流和時(shí)間相等，液體是質(zhì)量相同的同種液體，電阻絲的阻值不同，則該裝置可用來探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系。18．下圖是燈泡L和電阻R的電流隨電壓變化的圖像。由圖像可知，電阻R的阻值為_________Ω。若將燈泡L和電阻R并聯(lián)在電壓為2V的電源兩端，則它們在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為____________；若將它們串聯(lián)在4V的電源兩端，此時(shí)電路中的電流為___________A。

【答案】205:20.15【詳解】[1]由圖像可知，通過電阻R的電流與電壓成正比，當(dāng)電阻R兩端的電壓為2V時(shí)，通過電阻的電流為0.1A，由可知，電阻R的阻值[2]將燈泡L和電阻R并聯(lián)在電壓為2V的電源兩端，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以由圖像可知，通過電阻R的電流為0.1A，通過燈泡L的電流為0.25A，則此時(shí)燈泡L的電阻由可知，L和R在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比[