每周一测焦耳定律Word格式.docx
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C.
D.
13.如图所示,为“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验电路,以下说法正确的是( )
A.闭合开关S1、S2,通过三根电阻丝的电流相同
B.先闭合开关S1,再闭合开关S2,电流表示数保持不变
C.先闭合开关S1,再闭合开关S2,通过右容器中电阻丝的电流变小
D.闭合开关S1、S2一段时间后,右边U形管内的液面比左边U形管内的液面高
14.当一个电阻的阻值为R时,将它接在电路中通电一段时间,产生的热量为Q.如果要使它产生的热量为2Q,下列办法中可行的是( )
A.将电压变为原来的2倍,通电时间变为原来的
B.将电阻变为原来的2倍,通电时间变为原来的
C.将电阻变为原来的
,通电时间变为原来的2倍
D.将电压变为原来的
,电阻变为原来的2倍
15.如图所示,两透明容器中密封着等质量的空气,通电t秒后(两容器都不向外放热),下列说法正确的是( )
A.两容器中电阻产生的热量相同
B.右边容器中空气的温度是左边容器中空气温度的两倍
C.右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍
D.右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的四倍
38.采用如图的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”,接通电源,瓶内的空气被加热后膨胀,使U型管中的液面发生变化,通过观察U型管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。
(1)如图所示的是探究电流产生的热量跟 的关系,通电一段时间 (选填“左瓶”或“右瓶”)内的电阻丝产生的热量多。
(2)让实验装置冷却到初始状态,把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内,接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少。
此时该装置是探究电流产生的热量跟 的关系,一段时间后电阻丝产生的热量 (选填“左瓶”、“右瓶”或“两瓶一样”)多。
四.解答题(共2小题)
39.如表所示,是某家庭电热饮水机说明书的﹣些数据,用时13min将1L的水在一个标准大气压下从20℃加热到沸腾。
(ρ水=1.0×
103kg/m3,c水=4.2×
103J/(kg•℃))
热水箱容量
1L
加热时功率
500W
额定电压
220V
保温时功率
50W
求在这一过程中:
(1)电热饮水机工作时的最大电流;
(2)在加热过程中,电热饮水机消耗的电能;
(3)在加热过程中,电热饮水机中水吸收的热量。
40.小明利用如图所示的装置,探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系:
在两个相同的烧瓶中盛着质量和温度都相同的煤油,煤油中都浸泡着一段金属丝,甲烧瓶中的金属丝是铜丝,电阻比较小,乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大。
(1)通电一段时间后,小明发现 烧瓶中温度计的示数大,表明其它条件相同时,导体的电阻越 ,产生的热量越多。
(2)本实验使用了控制变量的科学方法:
通过两段金属丝串联的方式,控制 及 相同;
还使用了转换的科学性,实验中采取的措施是 。
(3)小明想把该装置改成探究物质吸热能力的实验装置,则他应将其中一个烧瓶中的煤油换成 相同的水,将甲烧瓶中的铜丝换成与乙烧瓶中镍铬合金丝的 相等的镍铬合金丝,并将两个烧瓶中的金属丝做绝缘处理。
参考答案与试题解析
【分析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。
(1)探究电流产生热量跟电阻关系时,控制通电时间和电流不变;
(2)探究电流产生热量跟通电时间关系时,控制电流和电阻不变;
(3)探究电流产生的热量跟电流大小和电阻大小关系时运用了控制变量法;
(4)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,体现的是转换思想。
【解答】解:
(1)装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联,根据串联电路的电流特点可知,右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等,即I右=I左,两个5Ω的电阻并联,根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2,两电阻阻值相等,则支路中电流相等,I1=I2,所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半,即是研究电流产生的热量与电流的关系,由Q=I2Rt可知,左边容器中的电阻产生的热量多,温度升得较快;
因此通电一段时间后,玻璃管左侧液面高度差更大,故A错误,C正确。
(2)将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后,左右两端的电阻和电流都不同,没有控制好变量,所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系,故B错误;
(3)该实验装置是利用U型管中空气的热胀冷缩来反映热的多少,虽然产生热量的多少不能直接观察,但可以通过U型管液面高度差的变化来反映,故D错误。
故选:
C。
【点评】此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与什么因素有关的”实验的理解和掌握,注意控制变量法和转换法的运用,同时考查了学生对焦耳定律变形公式的理解和掌握,难度较大。
AB、装置甲中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联,根据串联电路的电流特点可知,右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等,即I右=I左,两个5Ω的电阻并联,根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2,两电阻阻值相等,则支路中电流相等,I1=I2,所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半,即是研究电流产生的热量与电流的关系,由Q=I2Rt可知,左边容器中的电阻产生的热量多,温度升得较快;
因此通电一段时间后,玻璃管左侧液面高度差更大,故A错误,B正确。
CD、在乙装置中,将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过他们的电流I与通电时间t相同,左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻,即是探究电流产生的热量与电阻大小的关系;
故由Q=I2Rt可知,右边容器中的电阻产生的热量多,温度升得较快,这表明:
在相同时间内,电流相同的情况下,电阻越大,电流通过导体时产生的热量越多;
故CD错误。
B。
【点评】此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系”实验的理解和掌握,注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键。
【分析】分别接入220V的电路中,三个用电器都正常工作,实际功率相同(等于额定功率)、通电时间相同,根据W=Pt可知消耗的电能相同,通过分析三种用电器使用时的能量转化情况,找出产生热量最多的用电器。
因为U=220V,
所以三种用电器的实际功率:
P=P额=100W;
又因为W=Pt
所以三种用电器消耗的电能相同;
由于电视机将一部分电能转化为光能,电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能,电烙铁将电能全部转化为内能。
则产生热量最多的是电烙铁。
【点评】电流做功的实质:
电流做功的过程就是消耗电能转化为其它形式能的过程,能分析三种用电器的能量转化是本题的关键。
【分析】根据电阻的串并联比较各选项中电阻的大小,根据Q放=
t得出它们在相同的时间内放出热量的关系。
因为串联电路中电阻等于各分电阻之和,并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以两电阻串联时电路中的总电阻最大,两电阻并联时电路中的总电阻最小,
因为Q放=W=
t,所以在相同的时间内放出的热量最多的是D选项。
D。
【点评】本题考查了焦耳定律的灵活应用,关键是根据电阻的串并联判断选项中总电阻之间的关系。
【分析】
(1)首先分析各个电阻的连接方式,然后根据串联、并联电路的电流特点,结合欧姆定律的应用分析;
(2)吸热多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,体现的是转换思想。
A、由图可知,右边两个电阻并联然后与左边电阻串联,故闭合开关S1、S2,通过三根电阻丝的电流不相同,故A错误;
B、先闭合开关S1,电流左边电阻和右下电阻串联,当再闭合开关S2,右边两个电阻并联然后与左边电阻串联,此时电路中总电阻减小,由欧姆定律可知,电流表示数应变大,故B错误;
C、先闭合开关S1,电流左边电阻和右下电阻串联,由于两电阻相等,故两电阻等值分压,当再闭合开关S2,右边两个电阻并联然后与左边电阻串联,此时右边电阻分压较小,由欧姆定律可知,电流表示数应变小,故C正确;
D、由C可知,闭合开关S1、S2一段时间后,通过右容器中电阻丝的电流变小,由Q=I2Rt可得,电流通过左边电阻产生热量的多,则应该是左边U形管内的液面比右边U形管内的液面高。
故D错误。
【点评】本题考查了学生对焦耳定律的认识,注重了探究实验的考查,同时在该实验中利用了控制变量法和转换法,是中考物理常见题型。
【分析】根据焦耳定律Q=I2Rt=
分析答题。
A、将电压变为原来的2倍,通电时间变为原来的
,由Q=
可知,产生的热量变为2Q,故A正确;
B、将电阻变为原来的2倍,通电时间变为原来的
可知,热量变为原来的四分之一,故B错误;
C、将电阻变为原来的
,通电时间变为原来的2倍,由Q=
可知,热量变为原来的4倍,故C错误;
D、将电压变为原来的
,电阻变为原来的2倍,由Q=
可知,热量变为原来的
,故D错误;
A。
【点评】本题考查了判断电阻产生热量的变化,根据题意,应用Q=
即可正确解题。
【分析】根据焦耳定律Q=I2Rt判断两容器中电阻产生热量的多少,产生的热量越多,空气吸收热量越多,U形管中液柱越高;
电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,体现的是转换思想。
如图所示装置中,将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过他们的电流I与通电时间t相同,左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻,由Q=I2Rt可知,右边容器中的电阻产生的热量多,温度升得较快,右端液面高;
故A错误;
由Q=I2Rt得,R1与R2产生的热量之比为:
=
,
由Q=cm△t可得:
,故C正确,B、D错误。
【点评】此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”实验的理解和掌握,以及对焦耳定律变形公式的理解和掌握,注意控制变量法和转换法的运用。
(1)如图所示的是探究电流产生的热量跟 电流 的关系,通电一段时间 左瓶 (选填“左瓶”或“右瓶”)内的电阻丝产生的热量多。
此时该装置是探究电流产生的热量跟 电阻 的关系,一段时间后电阻丝产生的热量 左瓶 (选填“左瓶”、“右瓶”或“两瓶一样”)多。
(1)电流产生的热量跟电流的大小、电阻的大小、通电时间有关;
探究电流产生热量跟电流关系时,需控制通电时间和电阻相同,改变电流的大小;
探究电流产生热量跟电阻关系时,需控制通电时间和电流相同,改变电阻的大小;
(2)分析图中的实验装置,看电流、电阻和通电时间中,哪些相同、哪些不同,从而判断实验探究电流产生的热量与什么因素有关;
(3)根据焦耳定律的公式Q=I2Rt判断产生热量的多少。
(1)如图的装置中,右边两个5Ω的电阻并联后与左边5Ω的电阻再串联;
根据串联电路的电流特点可知,右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等,即I右=I左,
两个5Ω的电阻并联,根据并联电路的电流特点可知I右=I内+I外,比较可知I左>I内;
两瓶中电阻相等(均为5Ω),通电时间相等,电流不同,故探究的是电流产生的热量跟电流的关系;
通电一段时间后,由于电阻相同、通电时间相同、I左>I内,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶内的电阻丝产生的热量多。
(2)让实验装置冷却到初始状态,把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内,右瓶中两根电阻丝对瓶内空气进行加热;
根据并联电路总电阻的计算公式可得,右瓶中两根5Ω电阻丝的总电阻为2.5Ω,小于5Ω,即R左>R右;
两瓶内电阻丝的总电阻不相等,通电时间相等,电流相等,故探究的是电流产生的热量跟电阻的关系;
通电一段时间后,由于电流相同(即I右=I左)、通电时间相同、R左>R右,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶内的电阻丝产生的热量多。
故答案为:
(1)电流;
左瓶;
(2)电阻;
左瓶。
【点评】本题考查了学生对焦耳定律的理解,注重了探究实验的考查,同时在该实验中利用了控制变量法和转换法,是中考物理常见题型。
(1)加热时饮水机的电流最大,根据P=UI求出其大小;
(2)根据W=Pt求出在加热过程中电热饮水机消耗的电能;
(3)一个标准大气压下水的沸点为100℃,根据密度公式求出水的质量,再根据Q=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量。
(1)加热时电流最大,根据P=UI可得:
I=
≈2.27A;
(2)加热时间:
t=13min=13×
60s=780s,
在加热过程中,电热饮水机消耗的电能:
W=Pt=500W×
780s=3.9×
105J;
(3)水的体积:
V=1L=10﹣3m3,
ρ=
可得,水的质量:
m=ρ水V水=1.0×
103kg/m3×
10﹣3m3=lkg,
水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×
103J/(kg•℃)×
1kg×
(100℃﹣20℃)=3.36×
105J。
答:
(1)电热饮水机工作时的最大电流约为2.27A;
(2)在加热过程中,电热饮水机消耗的电能为3.9×
(3)在加热过程中,电热饮水机中水吸收的热量为3.36×
【点评】本题考查了电功与热量的综合计算,涉及到电功率公式、电功公式、密度公式和吸热公式,关键是从表格中得出相关信息,计算过程要注意单位的换算。
(1)通电一段时间后,小明发现 乙 烧瓶中温度计的示数大,表明其它条件相同时,导体的电阻越 大 ,产生的热量越多。
通过两段金属丝串联的方式,控制 电流大小 及 通电时间 相同;
还使用了转换的科学性,实验中采取的措施是 通过温度计的示数大小反应电阻产生热量的多少 。
(3)小明想把该装置改成探究物质吸热能力的实验装置,则他应将其中一个烧瓶中的煤油换成 质量 相同的水,将甲烧瓶中的铜丝换成与乙烧瓶中镍铬合金丝的 电阻 相等的镍铬合金丝,并将两个烧瓶中的金属丝做绝缘处理。
(1)根据图示可知,两电阻串联,即通过它们的电流相等,由焦耳定律可知阻值越大的电阻产生的热量越多,温度升高越快;
(2)通电导体产生热量的多少与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关,为了研究与电阻大小的关系,让通过的电流和通电时间相同,即采用控制变量法;
实验中,我们通过温度计的示数变化反应导体产生热量的多少,即采用转换法;
(3)探究“比较水和煤油比热容的大小”的实验,根据Q=cm△t,控制水和煤油两种物质的质量相等,吸收相等的热量,通过比较温度变化量来比较比热,或控制水和煤油两种物质的质量相等,升高相同的温度,通过吸收热量的多少来比较比热。
(1)因为两电阻串联,所以通过它们的电流相等;
由焦耳定律Q=I2Rt得,电阻大的在相同时间产生的热量多,升高的温度快。
因此,乙烧瓶中温度计的示数升高快;
(2)实验时,将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中,这是为了控制通过两电阻的电流相同;
电阻丝产生热量的多少可以通过温度计示数变化反应出来,电阻丝产生热量的多少转化为温度计示数的变化,本实验应用了转换法;
为了保证这种转换的科学性,实验中通过温度计的示数大小反应电阻产生热量的多少;
(3)探究“比较水和煤油比热容的大小”的实验,控制水和煤油两种物质的质量相等,吸收相等的热量,通过比较温度变化量来比较比热,或控制水和煤油两种物质的质量相等,升高相同的温度,通过吸收热量的多少来比较比热。
所以将其中一烧瓶的煤油换成质量相等的水,将乙烧瓶中的铜丝换成与甲烧瓶中镍铬合金丝的电阻相等的镍铬合金丝。
(1)乙;
大;
(2)电流大小;
通电时间;
通过温度计的示数大小反应电阻产生热量的多少;
(3)质量;
电阻。
【点评】本题考查了学生对焦耳定律、比热容的应用、串联电路的电流关系的了解和掌握,难点是控制变量法和转换法的理解和使用。
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