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课时训练十八焦耳定律限时40分钟|基础巩固|一、选择题1.【2018柳州】如图K18-1所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（图K18-12.电炉通电一段时间后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热，这主要是因为（A. 通过导线的电流大于通过电炉丝的电流B.导线的电阻远大于电炉丝的电阻C.通过导线的电流小于通过电炉丝的电流D.导线的电阻远小于电炉丝的电阻3.将规格都是“220 V100 W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入同一家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（A. 三个用电器产生的热量相同B.电风扇产生的热量最多C.电烙铁产生的热量最多D.电视机产生的热量最多4.如图K18-2所示，是“探究电流热效应”的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是（图K18-2A. U甲U乙，Q甲Q乙B.U甲U乙，Q甲Q乙C.U甲U乙，Q甲Q乙D.U甲U乙，Q甲Q乙5.【2018宜昌】两个定值电阻R1、R2并联在电路中。如图K18-3甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则R1、R2产生的热量之比为（图K18-3A. 21B.12C.41D.146.【2019岳阳】如图K18-4所示，电源电压恒定不变，闭合开关后，滑动变阻器的滑片P由b端移到某点c的过程中，电压表的示数由4 V变为3 V，电流表的示数由0.2 A变为0.3 A，由此可知（图K18-4A. 电源电压为7 VB.R1的阻值为20 C.电路消耗的最小功率为1.2 WD.滑片P在b端时，10 s内R1产生的热量为12 J二、填空题7.【2019贵阳】22岁的中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，这是一百多年来对物质超导零电阻特性的又一重大发现。若未来实现石墨烯超导输电，根据定律推断输电线路可实现电能零耗损。8.电流通过导线时，导线发热是能转化为能，这种现象叫。计算机内都装有小风扇，它工作时把热空气驱走，这是为了 。9.【2019齐齐哈尔】如图K18-5所示是探究电流通过导体产生的热量与电阻关系的实验装置。通电前，两侧U形管中水面相平，深度均为8 cm，则8 cm深水柱产生的压强为Pa。通电后，当电路中电流为0.8 A时，通电时间为50 s，电阻R2产生的热量为J。（水1.0 103 kg/m3，g取10 N/kg图K18-510.把一个电阻为44 的电炉接入电压为220 V的电路中，通电10 min产生的热量为J。连接家庭电路时，要注意检查线路连接处接触情况。若接触不良，电流通过时产生的热量会更多，容易引起火灾。因为相比接触良好时连接处的电阻（选填“更大”或“更小”。11.家庭浴室中常用的暖灯型浴霸由四只标有“200 V750 W”的同规格发热灯组成，当四只灯泡同时正常工作100 s时，产生的总热量是J，此过程能使浴室内10 kg空气的温度从10 上升到25 ，空气的比热容为1.0103 J/（kg，则浴霸加热浴室内空气的能量转化率是。三、实验探究题12.【2019黄石】（1为探究影响电阻大小的因素，甲同学利用同一种合金材料的a、b、c三条电阻丝进行实验，a、b长度相同，b、c粗细相同，如图K18-6甲所示。连接电路，分别接通a、b、c，电流表的三次示数如图乙所示，根据示数可以得出以下结论图K18-6比较a、b两次电表示数，可以得出电阻大小跟导体有关。比较b、c两次电表示数，可以得出电阻大小跟导体有关。由实验可以得出三个电阻丝的阻值Ra、Rb、Rc从大到小关系是。（2乙同学利用这套实验器材试图对电热与电阻的关系进行探究考虑到没有计时工具，他用小木棍蘸取等量蜡烛油分别粘放在a、b、c电阻丝的中点处，然后使a、b、c电阻丝能同时通电发热。乙同学是想利用来反映电阻丝发热量的大小。乙同学选择的电路图如图丙所示，采取的是三个电阻丝（选填“串联”或“并联”的连接方式，请你将未完成的电路连线补充完整。接通电路，观察到三个电阻丝上的小木棍掉落的先后顺序是 。结合实验现象和甲同学实验得到的电阻大小关系，乙同学推测出通电时间相同的情况下，电阻大的电阻丝产生的电热（选填“多”或“少”，发现该结论与已学的焦耳定律不符。请你帮助他进行解释在相同的通电时间内，当时，电阻大的电热就多;当时，电阻大的电热就少。四、综合应用题13.如图K18-7所示是一种电热壶，其铭牌标志如下表所示。现将一满壶20 的水在额定电压下烧开需要5 min，已知外界气压为1个标准大气压，水的比热容c水4.2103 J/（kg。求（1 水吸收的热量。（2电热壶的效率。（3 小明发现在用电高峰时烧开一满壶20 的水需要6 min 3 s，那么此时实际电功率约是多少。（结果保留一位小数图K18-7型号WSJ60额定电压220 V额定功率800 W水壶容积500 mL14.【2018滨州】图K18-8甲是一家用电暖器，有“低温”“中温”“高温”三挡，铭牌见下表（“高温”挡功率空出。图乙为其简化的电路原理图，S是自我保护开关，电暖器跌倒，S自动断开，切断电源，保证安全。闭合S1时为“低温”挡，请完成下列问题（1“低温”挡正常工作时的电阻是多少（2“高温”挡正常工作时的总电流是多少（3若某房间内空气质量为60 kg，空气的温度为10 ，设定空气的比热容为1.1103 J/（kg且保持不变，用该电暖器的“高温”挡正常工作20 min，放出热量的50被房间内的空气吸收，那么可使此房间的空气温度升高多少摄氏度额定电压220 V额定功率低温挡550 W中温挡1100 W高温挡频率50 Hz图K18-8|能力提升|一、选择题1.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V，线圈电阻为2 ，线圈中电流为10 A。这台电动机正常工作1 s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（A. W3800 J，Q200 JB.W3800 J，Q3800 J C.W72200 J，Q200 JD.W72200 J，Q3800 J 2.用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10 min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来接在原来的电路中，则烧开同样一壶水的时间是（不计热量损失（A. 2.5 minB.5 minC.20 minD.40 min3.一台“220 V1000 W”的电炉，想把它改装后接到110 V的电源上，但功率保持不变，以下哪个措施是正确的（A. 将电炉丝截掉一半后接入电路B.将电炉丝截掉三分之一接入电路C.将电炉丝分成等长的两段，然后并联接入电路D.将电炉丝截掉四分之一后接入电路4.【2019常州】如图K18-9甲所示的电路中，电源电压恒定，灯泡L的电阻随温度变化而变化，R0为定值电阻，滑动变阻器Rx的规格为“20 2.5 A”。闭合开关S，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，移动滑动变阻器的滑片P从A端至B端，U2与U1的关系如图乙所示。当滑片P滑到B端时，灯L恰好正常发光。下列结果中正确的是（图K18-9A. 电路中最大电流为1 AB.定值电阻R0的阻值为16 C.灯L正常发光时的电阻为4 D.灯L的额定功率为24 W5.【2019荆州】共享电动车不仅环保节能而且为人们的出行带来了很大方便。已知某品牌共享电动车的电动机线圈内阻一定，转轴卡住不能转动时，线圈两端电压为48 V，通过的电流为12 A。当电动车在水平地面上以18 km/h的速度匀速直线行驶时，线圈两端电压仍然为48 V，通过的电流为2 A，则下列说法正确的是（A. 电动机线圈电阻为24 B.电动机的机械功率为96 WC.电动机的效率是66.7D.电动车前进时受到的阻力为16 N6.如图K18-10所示的电路中，电源电压保持不变，当开关S1、S2都闭合时，电压表V1、V2的示数之比为53;当开关S1闭合、S2断开时，电压表V1、V2的示数之比为32。在后一种情况下的全部通电时间内，电阻R1与R3产生的热量之比为（图K18-10A. 23B.13C.31D.217.【2019青岛改编】如图K18-11所示是一个电加热器的工作原理图，其中R1和R2是阻值不变的发热电阻;表中是它的部分参数。当电加热器正常工作时，下列说法正确的是（图K18-11额定电压220 V额定加热功率990 W额定保温功率110 WA. 只闭合开关S，加热器的功率为 990 WB.开关S闭合，S1 由断开到闭合，电路中的电流变大，R2的功率变大C.加热器在保温状态下工作10 min，产生3.3104 J的热量D.电阻R1与R2的阻值之比为 18二、填空题8.【2019绥化】如图K18-12所示是探究电流通过导体时产生的热量与关系的实验装置。通电一段时间后，左侧容器和右侧容器中的电阻丝产生的热量之比为。图K18-129.【2019宜宾】如图K18-13甲所示电路中，已知定值电阻R1 20 ，开关闭合后，两个完全相同的电流表A1、A2指针均指在同一位置，如图乙所示，则此时通过R1的电流为A，在10 s内R2产生的热量为 J。图K18-1310.【2019贵港】家用电吹风的简化电路如图K18-14所示，主要技术参数如下表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是 ，正常工作吹热风5 min电热丝产生的热量是J。图K18-14热风温度5075 额定功率热风时1000 W冷风时120 W额定电压220 V质量0.5 kg11.【2019毕节】电热水壶上标有“220 V800 W”字样，小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻;在额定电压下，电热水壶烧水210 s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为 J，若发热体产生的热量全部被水吸收，能将 kg的水从20 加热至100 。【c水4.2103 J/（kg】三、实验探究题12.【2018河北】用如图K18-15甲所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。相同烧瓶内装满了煤油。图K18-15（1烧瓶中装入的煤油是（选填“导体”或“绝缘体”。（2请根据实物图甲，在图乙所示的虚线框内画出对应的电路图。（3为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应，通过R1的电流通过R2的电流。（4通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明 。（5小红用如图丙所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像。根据焦耳定律可知，图丁中能正确反映h-I关系的是。【拓展】 （6用QI2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量，能用QUIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗回答 。请用实例说明原因 。四、综合应用题13.【2019包头】如图K18-16所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220 V的电源和阻值R88 的电热丝组成，控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻R020 、开关S、滑动变阻器R2（取值范围080 和热敏电阻R1组成，R1阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路中电流I50 mA时，衔铁被吸合切断工作电路;当控制电路中电流I40 mA时，衔铁被释放接通工作电路。（1工作电路正常工作时，R在1 min内产生的热量是多少（2当温度为60 ，滑动变阻器R250 时，衔铁恰好被吸合，则控制电路的电源电压是多少（3若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少（4若控制电路电源电压不变，要想让该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变R2的阻值。图K18-16温度/90806660504640363534R1/10204050708010012013015014.如图K18-17甲所示，电源电压保持不变，R2为020 的滑动变阻器，电流表A1的量程为00.6 A，电流表A2的量程为03 A，电压表V1的量程为015 V，电压表V2的量程为03 V，不考虑温度对灯丝电阻的影响，定值电阻R1的I-U关系图像如图乙所示。（1当开关S1、S2都闭合时，电流表 A2示数为1.25 A，电压表V1示数为6 V，小灯泡L恰好正常发光，求定值电阻R1的阻值和小灯泡的额定功率。（2当S1、S2都断开时，为保证各表的安全使用，求滑动变阻器允许连入电路的阻值范围。（3当S1、S2都断开时，在各表均能正常工作的情况下，小灯泡L消耗的最大功率与最小功率之比是多少该电路通电80 s至少能产生多少热量 图K18-17【参考答案】基础巩固1.B2.D【解析】电炉丝与导线串联,通过它们的电流I和通电时间t相等,由于QI2Rt,R电炉丝R导线,即电阻越大,相同时间内产生的热量越多。3.C4.C5.A6.C【解析】因电源电压不变,则有U4 V0.2 AR1,U3 V0.3 AR1,联立解得R110 ,U6 V。当滑片滑到b端时,电路中的电流最小,消耗的总功率最小为PUI小6 V0.2 A1.2 W；滑片在b端时,10 s内R1产生的热量QI小2R1t（0.2 A）210 10 s4 J。综上可知C正确。7.焦耳 8.电内电流的热效应散热（或防止电热带来的危害,给计算机降温） 9.80032010.6.6105更大【解析】电炉通电10 min产生的热量QWU2Rt（220V）2441060 s6.6105 J；连接处接触不良时,会使该处的电阻增大,由焦耳定律的公式QI2Rt知,在电流、通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量越多,温度越高,所以,电流经过线路连接处时产生的热量增多,容易引起火灾。11.310550【解析】四只灯泡同时正常工作时的总功率PP额4750 W43000 W,它们同时正常工作100 s时,发热灯加热产生的总热量QWPt3000 W100 s3105 J。浴室内空气吸收的热量Q吸cmt1.0103 J/（kg）10 kg（25 -10 ）1.5105 J,浴霸加热浴室内空气的能量转化率Q吸Q1001.5105 J3105 J10050。12.（1）横截面积（或粗细）长度RaRbRc（2）小木棍掉落的时间并联如图所示c、b、a少电流相同（或串联）电压相同（或并联）【解析】（2）用小木棍蘸取等量蜡烛油分别粘放在a、b、c电阻丝的中点处,然后使a、b、c电阻丝能同时通电发热,吸热多的蜡烛油先熔化,则小木棍先掉落,因此可利用小木棍掉落的时间来反映电阻丝发热量的大小。由图丙可知,三个电阻丝并联接入电路。已知三个电阻丝阻值从大到小关系是RaRbRc,由QWU2Rt可得,三个电阻丝产生的热量关系为QcQbQa,所以观察到小木棍掉落的先后顺序是c、b、a。由乙同学的实验可得出通电时间相同的情况下,电阻大的电阻丝产生的电热反而少了,在相同的通电时间内,当通过电阻的电流相同时,电阻大的电热就多；在相同的通电时间内,当电阻的电压相同时,电阻大的电热就少。13.解（1）由铭牌知V水500 mL50010-6 m3,m水水V水1.0103 kg/m350010-6 m30.5 kg,Q吸c水m水t4.2103 J/（kg）0.5 kg（100 -20 ）1.68105 J。（2）电热壶在额定电压下工作5 min消耗电能W电Pt时800 W560 s2.4105 J,Q吸W电1001.68105 J2.4 105 J10070。（3）由题意可知,都是烧开一满壶20 的水,则水吸收的热量相同,则电热壶在用高峰时也应消耗W电2.4105 J的电能,t时6 min 3 s363 s,故P实W电t时2.4105 J363s661.2 W。14.解（1）由题图可知,闭合S、S1时,电路为R1的简单电路,处于低温挡,电暖器功率为550 W,家庭电路电压为220 V,则R1U2P1（220V）2550W88 。（2）分析电路图可知,开关S2闭合时为中温挡,开关S1、S2同时闭合时,电路中电阻最小,功率最大,电暖器处于高温挡,此时R1和R2并联连入电路,总功率为PP1P2550 W1100 W1650 W,则电路中的电流为IPU1650W220V7.5 A。（3）t20 min1200 s,电暖器高温挡工作20 min放出的热量是Q放WPt1650 W1200 s1.98106 J,则空气吸收的热量为Q吸Q放1.98106 J509.9105 J,升高的温度t温Q吸cm9.9105 J1.1103 J/（kg）60kg15 。能力提升1.A【解析】电动机消耗的电能WUIt380 V10 A1 s3800 J；产生的热量QI2Rt（10 A）22 1 s200 J。2.A3.C4.D【解析】由图甲可知,灯泡、电阻R0、滑动变阻器串联连接,电压表V1测量R0两端电压,电压表V2测量灯泡和定值电阻R0两端总电压。当滑动变阻器的滑片位于A端时两电压表示数均小于滑片位于B端时的示数,则图乙上点（12,16）对应的是滑片在A端时两电压表示数,点（24,36）对应的是滑片在B端时两电压表示数。当滑片滑到B端时,电压表V2示数为36 V,则电源电压为36 V,此时灯泡正常发光,灯泡两端的额定电压为36 V-24 V12 V；当滑片位于A端时,电路的总电阻最大,电路中的电流最小,滑动变阻器两端的电压为U滑U总-U236 V-16 V20 V,则此时的电流为IU滑Rx大20V201 A,则电路中最小电流为1 A,故A错误。定值电阻R0阻值为R0U1I12V1A12 ,故B错误。当滑片位于B端时,灯泡正常发光,此时的电流为IBU1BR024V122 A,则灯泡正常发光时的电阻RLULIL36V-24V2A12V2A6 ,故C错误。灯L的额定功率P额UL2RL（12V）2624 W,故D正确。5.D【解析】因电动机转轴卡住不能转动时为纯电阻用电器,则由IUR可得,电动机线圈的电阻RUI48V12A4 ,故A错误。当在水平地面上以v18 km/h5 m/s的速度匀速直线行驶时,电动车为非纯电阻用电器,此时电动机消耗的电功率PMUI48 V2 A96 W,电动机线圈电阻消耗的热功率PRI2R（2 A）24 16 W,则电动机的机械功率P机械PM-PR96 W-16 W80 W,故B错误。电动机的效率W机械WM100P机械tPMt100P机械PM10080W96W10083.3,故C错误。因电动车在水平地面上匀速直线行驶时处于平衡状态,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,所以由PWtFstFv可得,受到的阻力fFP机械v80W5m/s16 N,故D正确。6.D【解析】开关S1、S2都闭合时,R3被短路,R1与R2串联,电压表V1测的是电源电压,电压表V2测的是R2两端的电压,因为电压表V1、V2示数之比为53,根据串联分压原理可知R1R223；当开关S1闭合,S2断开时,三个电阻串联,此时电压表V1测的仍是电源电压,电压表V2测的是R2和R3两端的总电压,因为两表示数之比为32,所以（R2R3）R121,联立可解得R1R321。根据QI2Rt可知,当电流、通电时间相同时,产生的热量Q与R成正比,所以在后一种情况下,电阻R1与R3产生的热量之比为Q1Q3R1R321。7.B8.电流419.1.2 7210.552.6410511.小1.681050.512.（1）绝缘体（2）如图所示 （3）相等小于（4）在电阻和通电时间相同的条件下,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多（5）A（6）不能因为用QUIt计算出来的是电路产生的总功,而总功除了用电器产生的热量,另外一部分可能转化为其他能量,例如电风扇电路产生的总功一部分转化为电热,一部分转化为机械能13.解（1）工作电路正常工作时,R在1 min内产生的热量QU2Rt时（220V）288 60 s3.3104 J。（2）由表知t60 时,R150 ,衔铁刚好被吸合,则控制电路中电流I50 mA0.05 A,控制电路的电源电压UI（R0R1R2）0.05 A（20 50 50 ）6 V。（3）若控制电路电源电压不变,当I0.05 A,且R2最大为80 时,R1阻值最小,可控温度最高。此时R总UI6V0.05 A120 ,R1R总-R2-R0120 -80 -20 20 ,查表得最高温度t高80 。当I0.04 A,且R2最小为0时,R1阻值最大,可控温度最低。此时R总UI6V0.04 A150 ,R1R总-R0-R2150 -20 -0 130 ,查表得最低温度t低35 。此装置可控制的温度最大范围是3580 。（4）控制电路电源电压不变,衔铁被吸合的电流条件不变,则对应的电路总电阻不变,最高温度降低,则需要相应条件下R1的阻值增大,因此应减小R2的最大阻值。14.解（1）当开关S1、S2都闭合时,滑动变阻器R2被短路,定值电阻R1和灯L并联,电流表A1测量R1的电流,电流表A2测量干路电流。电压表V1测量电源电压。电压表V1示数为6 V,小灯泡恰好正常发光,则灯L的额定电压为6 V,R1两端电压也为6 V,由图乙可得通过R1的电流为0.5 A,则R1的阻值R1UI16V0.5A12 。因为干路电流为I1.25 A,由并联电路电流特点知通过灯L的电流,即灯L的额定电流为ILI-I11.25 A-0.5 A0.75 A,则灯L的额定功率PLUIL6 V0.75 A4.5 W,灯L的电阻RLUIL6V0.75A8 。（2） 当开关S1、S2都断开时,灯L和滑动变阻器R2串联,电压表V2测量R2两端的电压,为了保证电压表V2的安全,滑动变阻器R2两端的电压最大为3 V,此时灯L两端的电压为ULU-U2大6 V-3 V3 V,此时电路中的电流I小ULRL3V80.375 A,滑动变阻器接入电路的最大阻值R2大U2大I小3V0.375A8 。为保证电流表A1的安全,电流不能超过0.6 A,电路中总电阻最小为R串6V0.6A10 ,滑动变阻器的最小电阻R2小R串-RL10 -8 2 ,则滑动变阻器允许连入电路的阻值范围是28 。（3）由已知,当开关S1、S2都断开时,在各表均正常工作情况下,小灯泡L消耗的最大功率是在电流最大时,此时电路中电流I大0.6 A,小灯泡消耗的最小功率是在滑动变阻器接入电路电阻最大时,此时电路中电流I小0.375 A,灯L消耗的最大功率与最小功率之比P大P小I大2RLI小2RLI大2I小2（0.6 A）2（0.375 A）26425,电路发热最少时,即电路电阻最大,电流最小时,电路电阻为R总R2大RL8 8 16 ,此时通电80 s电路产生的热量QI小2R总t（0.375 A）216 80 s180 J。
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