15.3電熱器 電流的熱效應（一）-焦耳定律（原卷版）

15.3電熱器電流的熱效應（一）——焦耳定律1．將電能輸送到幾百千米之外的用戶，在輸電線上會有能量的損耗，這主要是由于電流的效應引起的。某段輸電線路的總電阻為0.5Ω，輸送電流為100A，每輸電1min這段線路便會損耗J的電能。2．為了探究“電流通過導體產生的熱量跟什么因素有關”，小明將兩段阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并設計了如圖所示的甲、乙兩套裝置，所用蓄電池電壓相等且保持不變，R1＜R2，各燒瓶的煤油質量相等，初溫相同；甲裝置可以探究電熱與是否有關；通電時間相同，比較a和c可以探究電熱與的關系；在相同的通電時間內，四個燒瓶中（填序號）溫度計示數(shù)最高。3．如圖是探究焦耳定律的實驗裝置，已知R1＝5Ω，R2＝R3＝10Ω，只閉合S1可以探究電流產生熱量與的關系，若通過R1的電流為0.2A，1min內R2產生的熱量為J。閉合S1和S2，左側U形管內液柱的高度差比右側更大，表明（填“電流”或“電阻”）對電流通過導體產生的熱量影響更大。4．如圖是探究電流通過導體產生的熱量與（選填“電流”或“電阻”）關系的實驗裝置，實驗中用U形管內液面的反映導體產生熱量的多少。通電一段時間后，容器（選填“甲”或“乙”）內電阻絲產生的熱量較多。某小組在利用該圖裝置實驗時，發(fā)現(xiàn)左右兩側U形管液面上升高度相同，與其他小組的實驗現(xiàn)象都不同，經檢查容器氣密性良好，請你分析實驗現(xiàn)象不同的原因：（寫出一條，合理即可）。5．如圖所示，兩個密閉容器中接入電熱絲R1、R2，右邊容器上方接入電熱絲R3，在通電時間相同的情況下，觀察兩個U形管中液面高度的變化。本實驗是根據(jù)（選填“氣體”或“液體”）的熱脹冷縮來反映電流產生的熱量多少，已知R1＝6Ω，R3＝10Ω，為了研究電流產生的熱量與電流的關系，則R2＝Ω。若將R3和R2并聯(lián)接入右邊密閉容器中，則可研究電流產生的熱量與的關系。6．如圖是“探究電流通過導體產生的熱量與電阻大小關系”的實驗，實驗過程中要控制和通電時間相同，通過比較U形管中，來判斷導體產生熱量的多少。實驗中電源電壓保持不變，為了讓導體產生更多熱量，使實驗現(xiàn)象更明顯，R1、R2應選擇阻值為（填“5Ω和10Ω”或“10Ω和20Ω”）的兩個電阻完成實驗。7．用如圖所示的裝置探究影響電流熱效應的因素，三個相同的錐形瓶內均裝有質量相等的煤油，電阻絲R1、R2、R3浸沒在煤油中，其中R1＝R3＝6Ω、R2＝3Ω。閉合開關前，記錄下煤油的初溫度t0；接通電源，同時閉合開關S1、S2，記錄下電流I，通電相同時間，記錄下煤油的末溫度t，結果如表所示，則R1、R2所在錐形瓶中的煤油升溫所吸收的熱量之比為。比較①③可知，導體產生的熱量與有關；比較（選填序號）可知，導體產生的熱量與電阻有關。若要探究導體產生的熱量與通電時間的關系，應進行的操作是：。序號電阻電流I/A初溫度t0/℃末溫度/℃①R11.02030②R21.02024③R31.520448．如圖所示，a，b，c，d，e，f是6個裝有等量相同溫度的水的相同容器，容器中放有同樣的電阻絲繞成的線圈，各線圈的圈數(shù)如圖所示，同時通電一段時間后：①圖（a）3個容器中的水溫從高到低的順序是；②圖（b）3個容器中的水溫從高到低的順序是。9．如圖甲所示為小明家的電能表，若小明家此時只有電爐在燒水，該電能表的轉盤在5min內轉了60轉，則這段時間內小明家消耗的電能為kW?h，可以算得電爐子的功率為W，小明觀察到圖乙電爐絲熱得發(fā)紅，而跟電爐絲連接的導線卻發(fā)熱不明顯，可以通過比較圖丙實驗中的（選填“A、B、C”）兩個液柱高度可解釋說明這種情況。10．如圖是“探究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關”的實驗裝置，在兩個相同的燒瓶中裝有質量（相等/不等）的（同種/不同）液體，瓶中各放置一根電熱絲，且R甲＞R乙，這樣的裝置可以研究電流產生的熱量與的關系；實驗中通過觀察來比較電阻絲產生熱量的多少；如果所用液體僅有水和煤油，為使實驗現(xiàn)象明顯些，應選擇來進行實驗。11．用如圖的裝置探究“影響電流熱效應的因素”，電阻絲R1和R2分別密封在兩只完全相同的燒瓶中，且R1＜R2，瓶中裝有質量相等的煤油。下列說法正確的是（）A．該裝置用來探究電流熱效應與電流大小的關系 B．閉合開關后，裝R1電阻絲的燒瓶中溫度計示數(shù)上升較快 C．實驗中，通過溫度計示數(shù)的變化來比較電阻絲產生熱量的多少 D．觀察實驗現(xiàn)象可知：在其它條件相同時，電阻越大產生的熱量越少12．如圖是探究焦耳定律的實驗裝置，兩個燒瓶中裝著等質量、等溫度的煤油，電阻阻值R1＞R2。閉合開關一段時間后，記錄兩支溫度計的示數(shù)。下列說法中正確的是（）A．閉合開關，電阻兩端的電壓關系為U1＜U2 B．通電1min后R2所在的燒瓶溫度計示數(shù)更高 C．溫度計示數(shù)的變化可反映電阻產生熱量的多少 D．該裝置只能探究電流產生的熱量與電阻大小的關系13．如圖是研究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關的實驗，下列分析正確的是（）A．本次探究實驗中用到了控制變量法和等效替代法 B．此實驗必須把甲、乙兩圖接在電壓相同的電源兩端實驗結論才具有科學性 C．為了探究電熱與電流的關系，應該選擇乙實驗 D．通電相同的時間，甲裝置中左邊U形管的高度差更大14．將規(guī)格都是“220V100W”的一臺電風扇、一臺電視機和一個電熱毯分別接入220V電路中正常工作，通電時間相同，下列說法中錯誤的是（）A．它們產生的熱量相同 B．它們消耗的電能相同 C．它們的工作電流相同 D．它們的實際功率相同15．小余在探究某個科學問題時，把阻值均為5Ω的兩段電熱絲R1、R2分別放在兩個完全相同的燒瓶中，燒瓶中分別盛有質量和初溫均相同的不同液體（絕緣體），并連接成了如圖所示的實驗電路（兩溫度計完全相同）。接通電路進行實驗（忽略熱損失），則下列說法正確的是（）A．該裝置能用來探究電流通過導體產生的熱量跟導體電阻的關系 B．該裝置能用來探究電流通過導體產生的熱量跟流過導體電流的關系 C．某時刻A溫度計示數(shù)比B溫度計的大，則電熱絲R1產生的熱量比R2的多 D．某時刻A溫度計示數(shù)比B溫度計的大，則左側燒瓶中液體的比熱容比右側的小16．最近成都氣溫驟降，小伙伴們紛紛開啟御寒模式，小明將家中的電熱毯拿出來準備使用，但卻發(fā)現(xiàn)電熱毯內的電阻絲斷了，他爸爸把斷了的電阻絲擰在一起，電熱毯仍能使用，但小明利用剛剛學習的電學知識判斷，這么做會產生安全隱患，甚至造成火災，其原因是（）A．電阻絲連接處電阻較大，造成局部過熱 B．電阻絲連接處電阻較小，造成局部過熱 C．電阻絲連接處電流比其他處電流大，造成局部過熱 D．電阻絲連接處電流比其他處電流小，造成局部過熱17．小明在一次野炊活動中，將中間剪得較窄的口香糖錫箔紙（可看做導體）接在干電池正負兩極上，如圖所示，錫箔紙較窄處最先燃燒。長度相同的錫箔紙較寬處與較窄處相比較，下列判斷正確的是（）A．較窄處電阻較小 B．較窄處電流較大 C．較窄處電壓較大 D．較窄處電功率較小18．如圖所示是一款劣質墻壁插座，由于插頭與插座接觸不牢，導致插頭連接處比別處更容易發(fā)熱，加速老化，甚至引起火災。則下列關于連接處更容易發(fā)熱的形成原因的說法正確的是（）A．插座沒接地線形成的 B．沒安裝空氣開關形成的 C．連接處的電流比別處大形成的 D．連接處接觸不牢電阻變大形成的9．如圖所示，給電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅，而用手觸摸與之連接的導線卻不覺得燙手，這是因為（）A．電流通過導線時沒有產生熱效應 B．通過電爐絲的電流比通過導線的電流大得多 C．電爐絲的電阻比導線的電阻小得多 D．電爐絲的電功率比導線的電功率大得多20．如圖是探究“影響電流熱效應的因素”的實驗裝置，電阻絲R1和R2分別密封在兩只完全相同的燒瓶中，且R1＞R2，瓶中裝有質量相等的煤油。開關閉合，電路接通一段時間后，下列對兩燒瓶的對比分析和判斷正確的是?（）A．因為通過兩電阻絲的電流相等，所以兩電阻絲兩端的電壓相等 B．因為通過乙瓶電阻絲的電流大，所以乙瓶的溫度計示數(shù)變化快 C．因為甲瓶中煤油的比熱容要小，所以甲瓶的溫度計示數(shù)變化快 D．因為甲瓶中電阻絲產生的熱量多，所以甲瓶的溫度計示數(shù)變化快21．用如圖所示的實驗裝置探究“電流通過導體產生的熱量與電阻的關系”。（1）實驗中通過觀察來比較電流產生的熱量的多少。（2）為了便于比較兩種電阻絲通過電流后產生熱量的多少，甲、乙兩瓶中要裝入、的同種液體。（3）瓶中液體不用鹽水的原因是。22．用如圖1所示的裝置探按“電流通過導體產生的熱量與電流的關系”。相同燒瓶內裝滿了煤油。（1）燒瓶中裝入的煤油是（填“導體”或“絕緣體”）。（2）請根據(jù)實物電路，在虛線框內畫出對應的電路圖。（3）為達到實驗目的，采用探究方法是，選用的兩電阻絲R1和R2的阻值應，通過R1的電流通過R2的電流。（4）通電一段時間后，乙燒瓶中玻璃管內液面上升的高度較大，說明。（5）小紅用如圖2所示的裝置，進一步探究“電流通過導體產生的熱量與電流的關系”。經多次實驗測量，收集實驗數(shù)據(jù)，繪制了燒瓶中玻璃管內液面上升的高度h與電流I的關系圖像。根據(jù)焦耳定律可知，圖中能正確反映h﹣I關系的是。23．實驗桌上有如下器材：符合實驗要求的電源、滑動變阻器、開關、停表各一個，導線若干，兩個保溫容器中裝有初溫相同，質量相等的煤油。小一為了探究電流產生的熱量與哪些因素有關，設計了如圖所示的電路。（1）小一先“探究通過導體電流產生的熱量與電阻是否有關”，此時定值電阻R1的阻值R2的阻值。（選填“＝”或“≠”）（2）小一接著“探究電流通過導體產生的熱量與電流是否有關”，他先將滑動變阻器的滑片調到某一位置，閉合開關通電1min，讀出電流表的示數(shù)I及甲保溫容器中溫度計示數(shù)的變化。接下來他繼續(xù)進行實驗，請你補全實驗步驟。（3）在實驗中，若忽略能量損耗，認為電流通過導體產生的熱量完全被煤油吸收，此時可以用溫度計示數(shù)的變化Δt反映電流產生熱量的大小，其原理是：。24．小明利用如圖所示裝置探究電流通過導體時產生熱量的多少與電阻大小的關系．已知甲、乙燒瓶裝有質量相同的煤油，燒瓶中都浸泡著一段鎳鉻合金絲，且R1＜R2（假設實驗過程中沒有任何熱量的損失）。（1）閉合開關后，通過兩段金屬絲的電流I1I2；（選填“＞”“＝”或“＜”）（2）閉合開關一段時間之后，小明發(fā)現(xiàn)煤油的溫度變化太慢，他想煤油的溫度升高更快一點，以下建議可行的是：；A．兩燒瓶的煤油都減小相同的質量；B．滑動變阻器的滑片P向B端滑動；C．把R1與R2改為并聯(lián)；D．更換電壓更高的電源；E．增大R1與R2的阻值；F．改用精確度更高的溫度計（3）通電一段時間后，小明發(fā)現(xiàn)乙燒瓶中溫度計的示數(shù)較大，表明其它條件相同時，電流通過金屬絲時產生的熱量跟電阻的關系是；（4）小明將該裝置改成比較不同物質吸熱情況的實驗裝置，兩個相同的燒瓶中裝有質量相等的物質A和物質B，A和B在相同時間內吸收的熱量相同，每隔1min記錄一次它們的溫度，測得數(shù)據(jù)如表，請回答下列問題：時間/min012345A溫度/℃202428323640B溫度/℃202224262830①實驗中裝在燒瓶中的兩段鎳鉻合金絲的阻值應（選填“相同”或“不同”）；②若物質A和B升高相同的溫度，則（選填“A”或“B”）吸熱多，你判斷的依據(jù)是；③依據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，利用公式，可推出cAcB（選填“＜”、“＝”或“＞”）；④若物質B的比熱容cB＝4.2×103J/（kg?℃），根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可求出cA＝J/（kg?℃）。25．小亮用圖甲所示的實驗裝置，探究“電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關”。圖中兩個相同的透明貯氣盒內封閉著質量相同的空氣，盒內、外電阻均為10Ω。（1）在實驗中，通過觀察玻璃管中液體柱左右移動來反映導體。（2）探究一：探究導體產生熱量與電阻的關系實驗。他用圖乙中的A盒代替甲圖中右盒，閉合開關后，通電2min，