中考物理总复习第1篇考点聚焦第21讲焦耳定律及其应用检测
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一、初中物理焦耳定律的应用问题1.如图是“探究影响电流热效应因素”的实验装置图。
其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量、初温相同的煤油,阻值不同的电阻丝1R 、2R 。
关于此电路说法中正确的是A .探究的是电流产生的热量与电压的关系B .温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻小C .通电时间相同时两个烧瓶内电阻丝产生的热量相同D .温度计示数变化的大小反映电流产生热量的多少 【答案】D 【解析】 【详解】A .实验用不同阻值不同的电阻丝串联在一起,探究的是电流产生的热量与电阻的关系,故A 错误;B .温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻大,故B 错误;C .通电时间相同时,烧瓶内电阻丝阻值大产生的热量多,故C 错误;D .本实验通过温度计示数变化的大小来反映电流产生热量的多少,故D 正确。
2.两个发热电阻R 1:R 2=1:4,当它们串联在电路中时,R 1、R 2两端的电压之比U 1:U 2=_____;已知R 1=10Ω,那它们并联在4V 电路中,两个电阻在100s 内产生的热量是_______J . 【答案】1:4 200 【解析】 【分析】 【详解】两电阻串联在电路中时时,电流相等,根据U IR =得,R 1、R 2两端的电压之比:11122214U IR R U IR R ===; 已知110ΩR =,则214410Ω40ΩR R ==⨯=;根据2U Q W t R==得两个电阻在100s 内产生的热量为:22221212(4V)(4V)100s 100s 200J 10Ω40ΩU U Q W W t t R R =+=+=⨯+⨯=总.3.小明将线圈电阻为4.84Ω的电动机接人220V 的家庭电路中,关闭其它用电器,只让电动机工作时,观察到他家标有2000imp/(kW.h)的电能表3min 内闪烁了100次,则电动机在这段时间内消耗的电能为________kW.h ,电动机线圈产生________J 的热量。
焦耳定律知识点总结典例导析【要点梳理】要点一、电流的热效应1.定义:电流通过导体,导体会发热的现象,叫做电流的热效应。
2.影响电流的热效应大小的因素:导体通电时,产生的热量与导体的电阻、导体中的电流和通过时间有关。
通电时间越长,电流越大,电阻越大,产生的热量越多。
要点诠释:电流通过导体时,电流的热效应总是存在的。
这是因为导体都有电阻。
导体通电时,由于要克服导体对电流的阻碍作用,所以要消耗电能,这时电能转化成内能。
如果导体的电阻为零,电流通过导体时,不需要把电能转化成内能,这时电能在导体中传输时也不会因发热而损失。
3. 探究影响电流通过导体产生的热量的因素(1)通电导体产生的热量跟电阻的关系如图15-10所示,甲、乙两个锥形瓶中的电阻丝的电阻R1、R2分别为5Ω和10Ω,两个瓶中装有等量的煤油,锥形瓶中温度计的示数变化反映电阻丝产生热量的多少。
两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过两段电阻丝的电流相同。
通电一定时间后,比较两个温度计的示数变化情况。
你看到的现象说明了什么?实验表明:在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,这个电阻产生的热量越多。
(2)电流产生的热量与电流大小的关系如图18.4-3所示,两个密闭容器中的电阻一样大,在其中一个容器的外部,将一个电阻和这个容器内的电阻并联,因此通过两容器中电阻的电流不同。
在通电时间相同的情况下,观察两个U形管中液面高度的变化。
你看到的现象说明了什么?实验表明:在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过一个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多。
要点二、焦耳定律1.内容:电流通过导体产生的热量,跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。
这个规律叫做焦耳定律。
2.公式:Q=I2Rt要点诠释:焦耳定律的另外两个表达式:1. 从公式我们能看出,电流通过导体产生的热量受电流的影响最大。
2. 在应用焦耳定律的表达式来解决问题时,应该根据具体情况进行分析选用,例如,当几个导体串联起来时,由于通过导体的电流相等,通电时间也相等,应用表达式分析,此时导体产生的热量与电阻R成正比;当几个导体并联起来时,由于加在导体两端的电压相等,通电时间也相等,应用表达式分析,此时导体产生的热量与电阻成反比。
九年级焦耳定律知识点总结在物理学中,焦耳定律是热力学领域中的一个重要定律,它揭示了热量和能量之间的关系。
本文将从理论基础、应用实例和实验设计等方面,对九年级物理学中关于焦耳定律的知识点进行总结和探讨。
一、理论基础1. 焦耳定律的基本原理:焦耳定律是指单位时间内通过导线的电能转化为热能的量与电流的平方成正比关系。
简单来说,当电流通过导线时,导线会发热,而导线发热的量正比于电流的平方和导线电阻的乘积。
2. 焦耳定律的数学表达式:焦耳定律可以用以下公式表示:Q = I^2 * R * t其中,Q表示电能转化为热能的量,单位是焦耳(J);I表示电流,单位是安培(A);R表示电阻,单位是欧姆(Ω);t表示时间,单位是秒(s)。
二、应用实例1. 电灯泡发光当电流通过电灯泡的导线时,导线电阻会产生热量。
这些热量能够使电灯泡的灯丝发热,进而发光。
根据焦耳定律,我们可以通过控制电流的大小和电灯泡的阻值来调节发光亮度。
2. 热水器加热热水器内部通常有一个加热丝圈,通过通电使其加热水。
根据焦耳定律,我们可以通过调节加热丝圈的电流来控制热水器的加热速度和温度。
三、实验设计为了验证焦耳定律,我们可以进行以下实验:实验材料:导线、电阻、电池、电流表、计时器等。
实验步骤:1. 将电池、电阻和导线连接在一起,并接上电流表。
2. 开启电池,通过导线和电阻形成电路。
3. 观察电流表的示数,并记录下来。
4. 开启计时器,记录下通过电路的时间。
5. 根据焦耳定律的公式,计算电能转化为热能的量。
6. 重复以上实验步骤,改变电流值或电路中的电阻值,观察热量的变化。
通过这个实验,我们可以验证焦耳定律的正确性,并且了解电流、电阻和热量之间的关系。
综上所述,焦耳定律是热力学中的一个重要定律,它揭示了电能和热能之间的转化关系。
我们可以通过理论基础的学习,应用实例的分析和相关实验的设计,更好地理解和掌握焦耳定律的知识点。
在今后的学习和生活中,我们可以利用焦耳定律来解释和应用各种热能转化的现象,同时可以通过实验来验证和加深对焦耳定律的理解。
九年级l上册物理焦耳定律知识点九年级上册物理:焦耳定律知识点物理学是一门关于物质和能量相互作用的科学,焦耳定律是物理学中非常重要的一个知识点。
它描述了电流通过导体时产生的热量与电流大小、电阻和时间的关系。
在这篇文章中,我们将探讨焦耳定律的基本原理、公式以及一些实际应用。
焦耳定律的基本原理是电能转化为热能。
当电流流过导体时,导体中的自由电子受到电场的推动,发生移动并与导体原子发生碰撞。
这些电子的碰撞会转移能量给导体原子,从而产生热量。
焦耳定律描述了这种能量转化的数学关系。
焦耳定律的公式为Q=I²Rt,其中Q表示热量(单位为焦耳),I表示电流强度(单位为安培),R表示电阻(单位为欧姆),t 表示时间(单位为秒)。
根据这个公式,可以看出热量与电流强度、电阻和时间成正比。
也就是说,当电流强度或电阻增加,产生的热量也会增加;当时间增加,热量的增加也会相应增加。
焦耳定律在日常生活中有许多实际应用。
首先,我们可以通过焦耳定律计算电器的功率损耗。
电器的功率通常以瓦特(W)为单位,通过将焦耳定律中的热量用功率和时间表示,可以得到P=I²R的公式,其中P表示功率。
这个公式告诉我们,电器的功率损耗与电流强度的平方和电阻成正比。
因此,当电流大或电阻高时,电器的功率损耗也会相应增加。
其次,焦耳定律可以用于计算导体的温度升高。
根据焦耳定律公式,我们可以通过测量热量和电流、电阻以及时间的变化来计算导体的温度升高。
这个应用非常重要,因为在电路设计和电子设备的运行中,需要确保导体不超过其允许的温度范围。
焦耳定律还可以用于计算电能转化效率。
电能转化效率表示电能转化为其他形式能量的比例。
根据焦耳定律,电能转化为热能的过程是不可逆的,因为存在导体与周围环境之间的热量交换。
我们可以利用焦耳定律计算出电能转化为热能的比例,从而评估系统的效率。
最后,了解焦耳定律还有助于我们理解电路中的电能损耗和电器安全。
电能损耗是电能转化为其他形式能量(如热能)的过程,而焦耳定律告诉我们,这种转化是不可避免的。
焦耳定律1、焦耳定律反映了电流热效应的规律,是能量转化和守恒定律在电能和内能转化中的体现。
由公式Q=I2Rt可知,电流通过导体产生的热量和电流强度I,电阻R及通电时间t 有关,又因为产生的热量跟导体中电流强度的平方成正比,所以,电流强度大小的变化对产生热量多少影响更大。
2、运用公式Q=I2Rt解决问题时,电流强度I的单位是安,电阻R的单位是欧,时间t的单位是秒,热量Q的单位才是焦耳,即各物理量代入公式前应该先统一单位。
用电功公式和欧姆定律推导焦耳定律公式的前提是电能全部转化为内能。
因为电能还可能同时转化为其他形式,所以只有电流所做的功全部用来产生热量,才有或成立。
3、电热器的原理是电流的热效应,它表现的是电流通过导体都要发热的现象,在这一现象中产生热量的多少可运用焦耳定律计算。
发热体是电热器的主要组成部分,它的作用是将电能转变为内能供人类使用。
常见考法本知识点主要考查焦耳定律的应用,考察的形式主要是选择题、填空题。
误区提醒1、凡是有电流通过导体时,都可以用它来计算所产生的热量;2、公式Q=UIt,只适用于纯电阻电路,这时电流所做的功全部用来产生热量,用它计算出来的结果才是导体产生的热量。
【典型例题】例析:在电源电压不变时,为了使电炉在相等的时间内发热多些,可采取的措施是( )A. 增大电热丝的电阻B. 减小电热丝的电阻C. 在电热丝上并联电阻D. 在电热丝上串联电阻解析:有同学认为应选(A),根据焦耳定律 Q=I2Rt,导体上放出的热量与电阻成正比,所以要增加热量,可增大电阻。
这是由于对焦耳定律理解不全面的缘故。
焦耳定律所阐述的导体上放出的热量和某一个量的比例关系是在其他一些量不变的条件下才成立的,如放出的热量和电阻成正比,是指电流强度和通电时间都不变的条件下热量与电阻成正比,按题意,通电时间是相同的,但由于电源电压是不变的,通过电热丝的电流强度将随着电阻的增大而减小,若再根据Q=I2Rt,将不易得出正确的结论。
2024年中考物理复习专题——焦耳定律一、单选题1.甲、乙两段导体通电时间相同,甲的电阻是乙的5倍,甲、乙产生的热量之比是4∶5,则通过甲、乙两段导体的电流之比是()A.2∶5B.4∶25C.5∶2D.4∶12.将规格都是“220 V 180 W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯,分别接入同一家庭电路中,若通电时间相同,则产生热量最多的是()A.电冰箱B.电风扇C.电热毯D.一样多3.小明发现,在家里装修时,电工师傅在不同位置所使用的电线粗细是不同的,小明利用学过的物理知识对这一现象进行了分析,下列分析中错误的是()A.若其它条件相同,越粗的电线电阻越小B.家庭电路中主干线应该使用较粗的电线C.电线的接头处电阻最小,最不易烧断D.若电流相同,越细的电线越容易烧断4.将10Ω的电阻丝接在3V的电源上,5min内产生的热量为()A.270J B.150J C.15J D.27J5.如图所示,在甲、乙两地之间沿直线架设两条输电线,由甲地向乙地输电,两条输电线总电阻为10Ω,甲地电源的电压为220V不变,下列说法正确的是A.乙地用户用电器上的电压仍为220VB.若出现触电事故,应迅速直接用手拉开触电人员C.在100s的时间内,输电线上产生的热量为4.84×105JD.当乙地用户消耗的总功率增大时,相同时间内输电线上产生的热量增多6.假如没有磁现象,下列现象会发生的是()A.不能用指南针辨别方向B.急刹车时,人不会向前倒C.不能用吸管喝饮料D.电暖气不会发热7.电阻R1和R2串联,两端电压之比为2∶1,开关闭合后,关于二者产生热量的说法正确的是()A.两电阻产生热量相同B.两电阻产生热量之比为2∶1C.两电阻产生热量之比为1∶2D.没有通电时间,无法比较产生热量多少8.如图是探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
中考物理考试复习知识考点:焦耳定律
2019年中考物理考试复习知识考点:焦耳定律今天查字典的小编为大家整理了物理辅导资料,来帮助大家提高物理的学习能力,希望各位考生在2019年的中考中取得优异的成绩
规则1:焦耳定律的实验引入
实验装置如下图所示,在两个相同的烧瓶中装满煤油,瓶中各放一根电阻丝,甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大。
通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高,体积膨胀,煤油在玻璃管里上升。
电流产生的热量越多,煤油上升得越高。
观察煤油在玻璃管里上升的情况,就可以比较电流产生的热量。
1.接通电路一段时间,比较两瓶中的煤油哪个上升得高。
实验结果是:甲瓶中的煤油上升得高。
这表明,电阻越大,电流产生的热量越多。
2.在两玻璃管中的液柱降回原来高度后,调节滑动变阻器,两瓶中电阻丝是串联的,通过的电流相同,只是两根电阻丝的电阻不同。
这是在电流和通电时间相同的情况下,研究热量跟电阻的关系。
加大电流,重做上述实验,通电时间与前次相同。
在两次实验中,比较甲瓶(或乙瓶)中的煤油哪次上升得高。
实验结果:在第二次实验中,瓶中煤油上升得高。
这表明,电流越大,电流产生的热量越多。
3.实验表明,通电时间越长,瓶中煤油上升得越高,电流产。
焦耳定律练习知识点:1、焦耳定律(1)焦耳定律的内容:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
(2)焦耳定律公式Rt I Q 2=,其中I ,R ,t 均用国际单位,则Q 的单位才是J 。
(3)焦耳定律公式可根据电功的公式和欧姆定律公式推导出来:电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,而没有同时转化为其他形式的能量,也就是电流所做的功全部用来产生热量,那么电流产生的热量Q 就等于电流所做的功W ,即UIt W Q ==再根据欧姆定律IR U =,就得到Rt I Q 2=。
(4)电热的利用:电热器是利用电来加热的设备。
电热器的主要组成部分是发热体。
发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的。
(5)防止电热的危害:在电动机、电视机等电器中,电热会造成危害,要考虑散热。
2、要点点拨(1)电功与电流产生热量的关系:在推导焦耳定律的过程中,我们知道:电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,而没有同时转化为其他形式的能量,那么电流产生的热量就等于电流所做的功。
例如,在给蓄电池充电时,电流通过蓄电池引起化学反应,电流做的功大部分转化成化学能,又因为任何导体有电流通过时导体都要发热,所以也有一部分电能转化为内能,故蓄电池充电时,电流产生的热量并不等于电功。
总之,只有当电能全部转化为内能时,电流产生的热量才等于电流所做的功。
(2)怎样理解和运用焦耳定律?焦耳定律揭示了电流通过导体时热效应的规律,实质是定量地表示了电能向内能转化的规律。
焦耳定律的公式是Rt I Q 2=。
如果利用欧姆定律U/R I =,可将Rt I Q 2=变换为UIt Q =或t R U Q ⋅=2的形式,要注意的是,欧姆定律只对纯电阻电路才成立,故UIt Q =和t RU Q ⋅=2只适用于像电炉、电烙铁、电灯等可以看作纯电阻性用电器的电路。
焦耳定律的运用中,当讨论导体产生的热量与电阻的关系时,对不同形式的三个公式,即Rt I Q 2=,t RU Q ⋅=2,UIt Q =,选用哪一个更简便,这要针对问题的条件做具体的分析与选择。
中考物理复习焦耳定律一.解答题(共12小题)1.(2010•广西)如图是小明探究电流产生的热量与哪些因素有关的装置:在两个相同的烧瓶中装有质量_________(选填“相等”或“不等”)的_________(选填“同种”或“不同”)液体,瓶中各放置一根电阻丝,且R甲大于R乙,这样的装置可以研究电流产生的热量与_________的关系;实验中通过观察_________来比较电阻丝发热量的多少;如果所用液体仅水或煤油,为使实验现象明显些,应选择_________来进行实验.2.(1999•绍兴)如图,有二个电阻R1、R2分别以串联和并联的方式接入相同电压的电路上,则相同时间内产生热量较多的是图中_________图的电路(填“a”或“b”).3.(2012•德州)小明利用图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”.甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的煤油,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小.(1)实验中煤油吸热的多少是通过_________来反映的(选填“温度计示数”或“加热时间”).(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果,小明选用煤油而不用水做实验,是因为煤油的比热容_________水的比热容.(选填“大于”或“小于”).(3)通电一定时间后,乙瓶中的温度计示数升高的快,由此得出的实验结论是_________.(4)该实验中用到的研究物理问题的法是_________.4.(2012•肇庆)如图(甲)所示,两只相同的烧瓶里装有同样的煤油,它们的初温相同,实验小组同学利用该装置探究“电流的热效应与电阻的关系”.(1)请用笔画线代替导线,将图(甲)的电路连接完整(要求两电阻串联、通过电阻丝的电流可以改变且连线不得交叉)(2)两烧瓶中电阻丝的材料、横截面积均相同,由图可知:两电阻丝的阻值R a_________R b (选填“>”、“<”或“=”)(3)通电一段时间后,a、b两温度计的示数如图(乙)所示,则b的示数是_________℃.由此可知:在相同的时间内,电流一定时,电阻越_________,它产生的热量越_________.(4)若将图(甲)的电路改成图(丙)所示,通电一段时间后,_________温度计的示数较大.(选填“a”或“b”)5.(2013•无锡)如图是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置图.A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,烧瓶A内金属丝是铜丝,电阻较小;烧瓶B内的金属丝是镍镉合金丝,电阻较大.实验中应使两瓶中盛装的煤油的质量_________(选填“相等”或“不相等”).当开关闭合后,_________(选填“A”或“B”)瓶中温度计示数上升较快.6.(2013•甘孜州)小红和小芳想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”.两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,烧瓶A中的金属丝是铜丝,电阻比较小,烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大,两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度.(1)上述实验中铜丝和镍铬合金丝采用的电路连接方式是串联,这样连接的目的是控制通过金属丝的_________和通电时间相同.(2)实验中,小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高很快,这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越_________,产生的热量越多.(3)小红提议利用该装置改装成“比较食用油和煤油的吸热能力”的实验.若烧瓶B的器材不变,她们除了把烧瓶A的煤油换成食用油外,还需更换烧瓶A中的金属丝.此外,为了能在通电一段时间后,通过两温度计示数的变化量来比较食用油和煤油的吸热能力,他们设计的实验必须满足的条件还有烧瓶A、B中食用油和煤油的_________相同,烧瓶A、B中金属丝的电阻_________(填“相同”或“不相同”).7.(2013•宿迁)在探究“影响电流热效应的因素”实验中(1)为了探究电热器产生的热量与电流的关系,小明设计了甲图装置,在烧瓶内安装一根电阻丝,并插入一支温度计,通过比较烧瓶内液体的温度变化,来判断相同时间内不同电流产生的热量多少,这种研究方法叫_________.若他想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显,应选用_________(选填“煤油”或“水”),理由是_________.(2)小明先测量烧瓶内液体的温度后,闭合开关,通电30s再测量烧瓶内液体的温度,得到温度的升高量填入表中;然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小,重复上述操作,获得第二组数据(见表).实验次数电流/A 通电时间/s 电阻/Ω温度升高量/℃1 0.3 30 10 1.52 0.6 30 10 6.0由此得出:同一导体,在通电时间相等时,电流_________,其产生的热量_________.(3)若要探究电热器产生热量与电阻的关系,应保持电流和通电时间相等,同时选择乙图中_________(选填“A”或“B”)烧瓶与甲图中的烧瓶_________(选填“串联”或“并联”).8.(2013•赤峰)为了探究影响电流产生热的因素,小红同学用两个相同烧瓶,装入等量的煤油,烧瓶A中的电阻是烧瓶B中电阻的2倍,温度计用来显示煤油的温度,如图所示,开始时两瓶中的煤油温度相同.(1)通电一段时间后,小红比较瓶口温度计的示数,是为了探究电热与_________的关系.(2)烧瓶中的液体用煤油而不用水,其主要原因是_________.(3)如果通电一段时间后,烧瓶A中煤油的温度上升了△t,则烧瓶B中的煤油温度上升_________.(假设电阻产生的热量被煤油全部吸收)9.(2014•长沙)在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时,小于采用了如图甲所示的实验装置.两个透明的容器中密闭了等量的空气,U型管中液面变化反映了密闭空气温度的变化.(1)若通电时间相同,发现B玻璃管内液面上升较高,这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的_________越大,产生的热量越多.(2)小刚采用了如图乙所示的实验装置,通电相同时间,发现A玻璃管液面上升较高,这表明:在电阻和通电时间相同的情况下,通过导体的_________越大,产生的热量越多.(3)该实验中用到的研究物理问题的方法是_________法和转换法.10.(2014•安顺)小明冬天取暖时发现:电暖器的电热丝热的发红,而与电热丝相连的导线却不怎么热.(1)请你根据小明发现的现象提出一个需要探究的物理问题;(2)如图是小明进行实验探究的部分电路,A、B烧瓶中装有质量相等、初温相同的煤油,金属丝电阻分别为R A、R B,R A<R B.通电一段时间后,发现B烧瓶中温度计的示数大些.请用所学的知识解释此现象.11.(2014•娄底)圆圆同学在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置.请仔细观察甲、乙两图.(1)实验总通过观察两个U形管中_________的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少.(2)你认为甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与_________的关系.(3)由乙图所示的实验现象可以得到的结论是在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过电阻的_________越大,电阻产生的热量越多.(4)该实验采取的探究方法是_________.12.(2013•桂林)小明和小华同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”,设计了如图所示的实际电路,两个烧瓶A、B中盛有等量、初温相等的煤油,R A与R B是阻值不同的电热丝.(1)R A与R B采用串联的方式,其目的是为了控制通电时间、_________相等.(2)小明同学为了比较R A与R B阻值的大小,用电压表分别测出R A与R B两端电压的大小,发现U A<U B,则R A_________R B(选填“>”“<”或“=”).(3)在相同的时间内,可通过观察_________来比较电流通过电热丝产生的热量多少;为了升温较快,试验液体选用煤油而不选水,主要是水的比热容比煤油_________(选填“大”或“小”).(4)通过实验,发现烧瓶B中煤油吸热多,这表明:在电流、通电时间相同的情况下,电阻_________(选填“越大”或“越小”),产生的热量越多.(5)小华想改装此实验装置用来“测量煤油的比热容的大小”,则他们应将烧瓶A中煤油换成与其_________(选填“质量”或“体积”)相等的水,并将电热丝R A换成_________的电热丝.测量时,水和煤油的初温均为t0,通电一段时间后,水和煤油的末温分别为t水、t煤油,请写出煤油比热容的表达式:c煤油=_________.(已知水的比热容为c水).小明认为这样测量煤油的比热容会有较大的误差,原因主要有:_________.(只要写出一条即可)中考物理复习焦耳定律参考答案与试题解析一.解答题(共12小题)1.(2010•广西)如图是小明探究电流产生的热量与哪些因素有关的装置:在两个相同的烧瓶中装有质量相等(选填“相等”或“不等”)的同种(选填“同种”或“不同”)液体,瓶中各放置一根电阻丝,且R甲大于R乙,这样的装置可以研究电流产生的热量与电阻的关系;实验中通过观察温度计示数变化来比较电阻丝发热量的多少;如果所用液体仅水或煤油,为使实验现象明显些,应选择煤油来进行实验.考点:电热.专题:压轴题;控制变量法.分析:如图中两个电阻丝是串联,则电流相等,是研究电流产生的热量与电阻的关系的实验,应使用相同的等质量的液体,通过观察升高的温度来比较吸收的热量,由于煤油的比热容比水的比热容小,为了效果明显,应使用煤油做实验.解答:解:这是研究电流产生的热量与电阻的关系的实验,使用了串联电路,使电流相等,为了比较产生的热量的多少,应使用相同的等质量的液体来吸收热量,通过观察温度计示数的变化来反映吸收的热量的多少,为了使效果明显,应使用比热容小的煤油进行实验.故本题答案为:相等;同种;电阻;温度计示数变化;煤油.点评:本题利用控制变量法来进行研究电流产生的热量与电阻的关系的实验,应控制吸热液体的材料相同,质量相等,通过观察液体的温度的变化来比较吸热的多少.2.(1999•绍兴)如图,有二个电阻R1、R2分别以串联和并联的方式接入相同电压的电路上,则相同时间内产生热量较多的是图中a图的电路(填“a”或“b”).考点:电热;焦耳定律的计算公式及其应用.专题:电与热、生活用电.分析:首先根据两图中电阻的连接方式,求出电路的总电阻,然后根据焦耳定律的表达式Q=I2Rt和欧姆定律的表达式I=进行比较分析.解答:解:a图中两电阻并联,电路的总电阻R a=;b图中两电阻串联,电路的总电阻R b=R1+R2;∴R a<R b又∵Q=I2Rt、I=∴Q=t因此,Q a>Q b故答案为:a.点评:本题考查了串联电路和并联电路的电阻关系,灵活运用Q=W=t是解题的关键.3.(2012•德州)小明利用图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”.甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的煤油,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小.(1)实验中煤油吸热的多少是通过温度计示数来反映的(选填“温度计示数”或“加热时间”).(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果,小明选用煤油而不用水做实验,是因为煤油的比热容小于水的比热容.(选填“大于”或“小于”).(3)通电一定时间后,乙瓶中的温度计示数升高的快,由此得出的实验结论是在电流和通电时间相同时,导体电阻越大产生的热量越多.(4)该实验中用到的研究物理问题的法是控制变量法.考点:焦耳定律;热量的计算.专题:实验题;控制变量法;转换法.分析:(1)首先导体产生的热量是要通过煤油的温度变化体现出来,由t=+t0可知,煤油的质量和初温要相同.(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果,即观察到得温度计示数变化大,则在同质量吸收相同热量的条件下,比热容小的液体温度变化大.(3)使用相同质量的煤油,通电一定时间后,乙瓶中的温度计示数升高的快,说明乙瓶中的煤油吸收的热量多,即乙瓶中的镍铬合金丝产生的热量多;由此得出结论.(4)知道热量与电流、电阻及通电时间有关,可变因素较多,本题是在电流、时间相同的前提下,使用不同的电阻,探究热量与电阻的关系,这采用的是控制变量法.解答:解:(1)两电阻丝产生热量的多少是通过温度计示数的变化反映出来的.由Q=cm(t﹣t0)得,t=+t0,可见影响温度计示数的不只是热量,还有煤油的初温和质量,所以要保证煤油的初温和质量都相同,才能通过温度的变化反映出热量的多少.(2)若将烧瓶中装有水,则由Q=cm△t可知:在相同质量的水和煤油中,吸收的相同的热量时,由于水的比热容大,温度升高的度数少,温度计的示数变化不明显;(3)综合实验过程,使用相同质量与初温都相同的煤油,在电流和通电时间相同的前提下,乙瓶中的温度计示数升高的快,说明乙瓶中的煤油吸收的热量多,即乙瓶中的镍铬合金丝产生的热量多;所以可得出的结论是:在电流和通电时间相同时,导体电阻越大产生的热量越多(4)为保证通过两个电阻的电流总是相等,电阻串联;同时保证了它们的通电时间也相等,导体中产生的热量就只与电阻有关了,为此采用控制变量法.煤油吸热的多少是通过温度计示数的变化来反映的,这是采取的转换法.故答案是:(1)温度计示数;(2)小于;(3)在电流和通电时间相同时,导体电阻越大产生的热量越多;(4)控制变量法(或转换法,填对一个即可).点评:采用控制变量法是探究实验常用的方法,本实验可通过控制电流、通电时间不变,只改变电阻,然后看热量的变化.4.(2012•肇庆)如图(甲)所示,两只相同的烧瓶里装有同样的煤油,它们的初温相同,实验小组同学利用该装置探究“电流的热效应与电阻的关系”.(1)请用笔画线代替导线,将图(甲)的电路连接完整(要求两电阻串联、通过电阻丝的电流可以改变且连线不得交叉)(2)两烧瓶中电阻丝的材料、横截面积均相同,由图可知:两电阻丝的阻值R a<R b(选填“>”、“<”或“=”)(3)通电一段时间后,a、b两温度计的示数如图(乙)所示,则b的示数是35℃.由此可知:在相同的时间内,电流一定时,电阻越大,它产生的热量越多.(4)若将图(甲)的电路改成图(丙)所示,通电一段时间后,a温度计的示数较大.(选填“a”或“b”)考点:焦耳定律.专题:压轴题;实验探究题;电与热、生活用电.分析:(1)滑动变阻器、两电阻丝串联接入电路,注意滑动变阻器要接上面的接线柱.(2)导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定,在材料、横截面积相同的情况下,导体越长,导体电阻越大,根据图甲所示导体长度间的关系.判断两电阻的阻值大小.(3)根据图乙b所示温度计,确定温度计的分度值,然后读出温度计的示数;根据实验条件、温度计示数进行分析,从而得出实验结论.(4)由图丙可知,两电阻丝并联,根据电阻大小、由并联电路特点及电功公式W=t判断哪个温度计示数大.解答:解:(1)滑动变阻器、两电阻丝串联接入电路,电路图如下图所示.(2)由图甲可知,电阻R b的电阻丝长,又∵电阻丝的材料、横截面积均相同,∴R a<R b.(3)由图乙b所示温度计可知,温度计分度值是1℃,温度计示数是35℃;由图乙可知,温度计b的示数大于温度计a的示数,则R b产生的热量大于电阻R a产生的热量,已知两电阻串联,R a<R b,通过两电阻的电流I、通电时间t都相等,由此可见:在相同的时间内,电流一定时,电阻越大,它产生的热量越多.(4)由图丙可知,两电阻并联,电阻两端的电压U相等,已知R a<R b,由Q=t可知,Q a>Q b,所以通电一段时间后,a温度计的示数较大.故答案为:(1)电路图如下图所示;(2)<;35;大;多;(3)a.点评:本题考查了连接电路图、影响导体电阻的因素、温度计读数、电功公式的应用、串并联电路的特点等问题,实验中应用了控制变量法,解题时注意控制变量法的应用.5.(2013•无锡)如图是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置图.A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,烧瓶A内金属丝是铜丝,电阻较小;烧瓶B内的金属丝是镍镉合金丝,电阻较大.实验中应使两瓶中盛装的煤油的质量相等(选填“相等”或“不相等”).当开关闭合后,B(选填“A”或“B”)瓶中温度计示数上升较快.考点:电热.专题:实验题;压轴题;控制变量法.分析:电热的影响因素有电流、电阻、通电时间.首先要判断清楚两段导体的什么因素是相同的,什么因素是不同的,再根据焦耳定律来判断哪段导体产生的电热多,即这个瓶中温度上升较快.解答:解:(1)根据控制变量法,实验中改变要研究的因素,控制不研究的因素一定;(2)根据焦耳定律Q=I2Rt,铜丝和镍铬合金丝是串联的,所以电流I和通电时间t相同,镍铬合金丝比铜比电阻大,所以产生电热多,故B瓶的温度上升较快.故答案为:相等;B.点评:本题考查了学生对焦耳定律的了解和掌握,在研究电流产生的热量与什么因素有关时,要用好控制变量法.6.(2013•甘孜州)小红和小芳想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”.两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,烧瓶A中的金属丝是铜丝,电阻比较小,烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大,两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度.(1)上述实验中铜丝和镍铬合金丝采用的电路连接方式是串联,这样连接的目的是控制通过金属丝的电流和通电时间相同.(2)实验中,小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高很快,这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越大,产生的热量越多.(3)小红提议利用该装置改装成“比较食用油和煤油的吸热能力”的实验.若烧瓶B的器材不变,她们除了把烧瓶A的煤油换成食用油外,还需更换烧瓶A中的金属丝.此外,为了能在通电一段时间后,通过两温度计示数的变化量来比较食用油和煤油的吸热能力,他们设计的实验必须满足的条件还有烧瓶A、B 中食用油和煤油的质量相同,烧瓶A、B中金属丝的电阻相同(填“相同”或“不相同”).考点:焦耳定律.专题:探究型实验综合题.分析:(1)根据图示可知,两电阻串联,目的是控制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)根据Q=I2Rt可知,要研究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,必须保持电流和通电时间相同,比较AB产生热量多少与电阻大小的关系.(3)由吸热公式Q吸=cm△t可知,要比较食用油和煤油的比热容大小,应让两瓶中食用油和煤油的质量m相等、吸收的热量相等,通过比较它们升高的温度大小关系,得出比热容的大小关系.解答:解:(1)两电阻串联,所以通过它们的电流相等;目的是控制通过金属丝的电流和通电时间相同.(2)镍铬合金丝的电阻大于铜导线的电阻,烧瓶B中温度计的示数升高很快,这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越大,产生的热量越多.(3)要比较食用油和煤油的比热容,则应让食用油和煤油的质量相等,吸收的热量相等,由温度的变化求得比热的大小;故用相同质量的食用油代替水,两瓶中都有相同电阻丝,电阻相等.故答案为:(1)电流;(2)大;(3)质量;相同.点评:本题通过焦耳定律的实验重点考查学生对控制变量法、转化法的掌握和应用,以及学生分析实验现象得出结论的能力;控制变量法为物理实验中的常用方法,应重点掌握.7.(2013•宿迁)在探究“影响电流热效应的因素”实验中(1)为了探究电热器产生的热量与电流的关系,小明设计了甲图装置,在烧瓶内安装一根电阻丝,并插入一支温度计,通过比较烧瓶内液体的温度变化,来判断相同时间内不同电流产生的热量多少,这种研究方法叫转换法.若他想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显,应选用煤油(选填“煤油”或“水”),理由是煤油比热容小,相等的质量吸收相同的热量,温度上升明显.(2)小明先测量烧瓶内液体的温度后,闭合开关,通电30s再测量烧瓶内液体的温度,得到温度的升高量填入表中;然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小,重复上述操作,获得第二组数据(见表).实验次数电流/A 通电时间/s 电阻/Ω温度升高量/℃1 0.3 30 10 1.52 0.6 30 10 6.0由此得出:同一导体,在通电时间相等时,电流越大,其产生的热量越多.(3)若要探究电热器产生热量与电阻的关系,应保持电流和通电时间相等,同时选择乙图中B(选填“A”或“B”)烧瓶与甲图中的烧瓶串联(选填“串联”或“并联”).考点:焦耳定律.专题:探究型实验综合题.分析:(1)掌握转换法在实验中的应用,通过比较烧瓶内温度的变化,来判断相同时间内不同电流产生的热量多少;为了实验效果更加明显,实验应采用比热容较小的液体;(2)分析表格中数据相同的量和不同的量,判断温度升高的影响因素;(3)要探究电热器产生热量与电阻的关系,应保持电流和通电时间相等,电阻不同.解答:解:(1)实验中通过比较烧瓶内液体的温度变化,来判断相同时间内不同电流产生的热量多少,这种研究方法叫转换法;由于煤油的比热容较小,质量相同吸收热量相同时,温度变化比较明显,应选用煤油进行实验;(2)由表格中数据知,通电时间和电阻相等,电流增大为原来的2倍,温度升高为原来的4倍,即产生的热量为原来的4倍,可知通电时间和电阻相等,产生的热量与电流的2次方成正比;(3)若要探究电热器产生热量与电阻的关系,应保持电流和通电时间相等,电阻不同,所以应该选择B烧瓶和甲图中的烧瓶串联.故答案为:(1)转换法;煤油;煤油比热容小,相等的质量吸收相同的热量,温度上升明显;(2)越大;越多;(3)B;串联.点评:本题考查的是影响电流热效应的因素实验,考查了温度变化与比热容的关系,考查了控制变量法在实验中的应用,要探究产生热量的多少和其中一个量之间的关系,需保持其它量不变,注意实验数据的分析,同时涉及到了串联电路电流的特点.8.(2013•赤峰)为了探究影响电流产生热的因素,小红同学用两个相同烧瓶,装入等量的煤油,烧瓶A 中的电阻是烧瓶B中电阻的2倍,温度计用来显示煤油的温度,如图所示,开始时两瓶中的煤油温度相同.(1)通电一段时间后,小红比较瓶口温度计的示数,是为了探究电热与电阻的关系.(2)烧瓶中的液体用煤油而不用水,其主要原因是煤油的比热容小.(3)如果通电一段时间后,烧瓶A中煤油的温度上升了△t,则烧瓶B中的煤油温度上升△t.(假设电阻产生的热量被煤油全部吸收)考点:焦耳定律.专题:探究型实验综合题.分析:(1)实验目的是探究影响电热的因素,由图知,两段电热丝串联所以通过的电流相同,通电时间也相同,产生的热量不同,是因为电热丝的阻值不同.(2)从煤油与水的比热容大小关系分析实验中用煤油而不用水的原因.(3)已知电阻的关系,根据焦耳定律Q=I2Rt计算电阻放出的热量;再根据吸热公式Q=cm△t比较升高的温度关系,计算烧瓶B中的煤油升高的温度.解答:解:(1)由图知,两个电阻是串联的,电流相等,通电时间相等,电阻不同,所以实验目的是探究在电流和通电时间一定时,电热跟电阻的关系;(2)因为煤油的比热容比水的比热容小,相同质量的煤油和水比较,吸收相同的热量,煤油温度升高的多,用煤油做实验效果更明显,便于观察;(3)A、B电阻串联,电流和通电时间相等,根据焦耳定律,电阻放出热量关系为:==;两瓶中煤油质量相等,电阻放出的热量完全被煤油吸收,根据吸热公式Q=cm△t得,===,△t B=△t A=△t;故答案为:(1)电阻;(2)煤油的比热容小;(3)△t.点评:本题通过焦耳定律的实验重点考查学生对控制变量法、转化法的掌握和应用,以及学生熟练运用焦耳定律和热量计算公式的能力;控制变量法为物理实验中的常用方法,应重点掌握.9.(2014•长沙)在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时,小于采用了如图甲所示的实验装置.两个透明的容器中密闭了等量的空气,U型管中液面变化反映了密闭空气温度的变化.(1)若通电时间相同,发现B玻璃管内液面上升较高,这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越大,产生的热量越多.。
第21讲焦耳定律及其应用
1.(2016,海南)一电热水壶的铭牌上标有“220 V 2 000 W”字样,在额定电压下用
它对质量为 2 kg的水加热,使水的温度升高50 ℃,用时 6 min。
则水吸收的热量为__4.2×105__J,此过程中电热水壶消耗的电能为__0.2__kW·h。
[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 2.(2016,钦州)R1、R2分别连接成如图所示甲、乙两种电路,R1=2R2,电源电压均为U,图甲电路中R1、R2在相同时间内产生的热量分别为Q甲1、Q甲2,则Q甲1∶Q甲2=__2∶1__。
图乙电路中R1、R2在相同时间内产生的热量分别为Q乙1、Q乙2,则Q乙1∶Q乙2=__1∶2__。
第2题图
第3题图
3.(2016,遂宁)如图是小宇家的电子式电能表。
有一天他洗澡,关闭了家里其他用电
器,只让家里标有“ 2 000 W”的电热淋浴器正常工作,发现电能表指示灯闪烁了600 imp 时,淋浴器内满箱水温从23 ℃升高到43 ℃,则消耗的电能是__0.2__kW·h,通电时间是__6__min;如果水吸收的这些热量由完全燃烧0.021 m3的天然气提供(q天然气=4.0×107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃),不计热量的损失),水箱内水的质量是__10__kg;水箱内水的内能的改变是通过__热传递__实现的;在用电吹风吹干头发时,发现吹热风比吹冷风更
容易让头发变干,这是由
于__热风温度比冷风温度高,使水蒸发的更快__。
4.(2016,衡阳)某型号电饭锅有高温挡和低温挡两个挡位,其原理如图所示,已知电
阻R0=44 Ω,R=2 156 Ω,当开关置于__2__(填“1”或“2”)位置时为高温挡,当电饭
锅以高温挡正常工作10 min消耗的电能为__6.6×105__J。
第4题图
第5题图
5.(2016,钦州模拟)如图所示,电源电压保持不变,R1=5 Ω,闭合开关S,开关S0拨至b时,电压表示数是拨至a时的三分之一,则R2=__10__Ω;若电源电压为 3 V,当开关S0拨至b时,R1在1 min内产生的热量是__12__J。
6.(2016,鄂州)某型号电饭煲有加热和保温两个功能,如下图甲所示为其内部电路原
理图,当开关S接触点1时,该电饭煲处于__加热__(填“保温”或“加热”)状态。
如图乙
是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图象,则图中阴影部分面积表示的物理量是__电热(电功)__,其大小为__4.8×105_J__。
7.(2016,百色模拟)如图所示的用电器中,利用电流热效应工作的是( C )
8.(2016,扬州)电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,而连接的导线却不怎么热,主要是( C )
A.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
B.导线的绝缘皮隔热
C.导线的电阻远小于电阻丝的电阻
D.导线散热比电阻丝快
9.(2016,南宁模拟)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( C )
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
10.(2016,三明)下表列出了一些导体材料的信息。
现有长度和横截面积都相同的锰
铜合金丝甲和镍铬合金丝乙各一根,若将它们串联后接到电路中,不计温度对电阻的影响,
则在相同时间内它们产生的热量之比Q甲∶Q乙为( B )
几种长 1 m、横截面积 1 mm2的
导体材料在20 ℃时的电阻
材料电阻R/Ω
钛0.096
锰铜合金0.44
镍铬合金 1.1
A.1∶1B.2∶5C.5∶2D.4∶1
11.(2015,枣阳)如图所示是某家用电热器内部电路结构图,其中R1、R2为加热电阻丝(R1>R2),下列有关电阻丝的四种连接方式,可使电热器提供不同的发热功率,其中说法正
确的是( B )
A.甲的连接方式发热功率最小
B.乙的连接方式发热功率最小
C.丙的连接方式发热功率最大
D.丁的连接方式发热功率最小
12.(2016,河池模拟)如图所示,电源电压为12 V且保持不变。
闭合开关S,当滑片P置于变阻器的中点时,电压表的示数为 4 V;当滑片P置于变阻器的b端时,电压表的示数变化了 2 V,在10 s内定值电阻R1产生的热量为60 J。
则下列结果正确的是( C ) A.电路中的最小电流为 1.5 A
B.滑片P在中点时,9 s内滑动变阻器R消耗的电能为60 J
C.R先后两次消耗的电功率之比为8∶9
D.R1先后两次消耗的电功率之比为4∶3
13.(2016,宜昌)采用如图的电路装置探究“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形管的液面发生变化,通过观察U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。
(1)如图所示是探究电流产生的热量跟__电流__的关系,通电一段时间__左瓶__(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__电阻__的关系,一段时间后电阻丝产生的热量__左瓶__(填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”)多。
14.(2016,贺州)如图甲所示的滑动变阻器是贺州市初中物理实验操作考查中要用到
的仪器之一。
小露将一个标有“20 Ω 1 A”字样的滑动变阻器的A、B、C接线柱,分别与图乙中部分电路图的A′、B′、C′导线对应连接。
已知滑动变阻器的滑片P恰好移到中点,定值电阻R=10 Ω,电源电压为 6 V。
(1)连接好甲、乙图中对应的AA′、BB′、CC′后,闭合开关S,求电路中通过电阻R 的电流是多少A,此时电压表的读数是多少V?
(2)求电阻R的电功率是多少W?
(3)通电 1 min后电阻R产生的热量是多少J?
解:(1)由题意,当把变阻器AB接线柱接入电路时,变阻器的电阻为R′=20 Ω;电
路总电阻R总=R+R′=10 Ω+20 Ω=30 Ω;通过电阻R的电流I=
U
R总
=
6 V
30 Ω
=0.2
A;当变阻器滑片在中点,电路总电阻及电流不变,电压表测量的是一半滑动变阻器两端的
电压,电压表示数U表=I R′
2
=0.2 A×
20 Ω
2
=2 V(2)电阻R的功率P=I2R=(0.2 A)2×
10 Ω=0.4 W(3)R为纯电阻Q=W=Pt=0.4 W×60 s=24 J。