第 18 章 電力 18.4 焦耳定律
一、多項選擇題
1.如圖所示，這是一個探究“電流通過導體時，產生的熱量與哪些因素有關”的實驗裝置。兩個透明絕緣容器內密封有等質量的空氣。U型管內液位的變化反映了密封空氣溫度的變化。下列哪項表述是正確的？
A.實驗A是研究電流產生的熱量與電阻的關系
B.實驗A中通電運行一段時間后，左邊容器中的空氣比右邊容器中的空氣吸收的熱量少。
C.實驗B是研究電流產生的熱量與電流的關系
D.電流通過導體時產生的熱量，是通過U形管內液位的高度差來體現的。
2、為了研究“電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關”，小秋設計了一個如圖所示的實驗：先在一塊電路板上插上四根一模一樣的竹筷子，然后在兩根相對的竹筷子之間接上兩個阻值不同的電阻器AB、CD（RABA）。這個實驗研究的是電熱Q和電流I之間的關系。
B.本實驗研究電熱Q與電阻R的關系
C.實驗中兩根電阻絲產生的熱量QAB>QCD
D. 用薄冰塊代替泡沫塊也可以完成此實驗
3、納米技術不僅應用于高科技，在生產生活中也應用十分廣泛。某中學納米技術課題組學生學習了一種新產品——納米電熱水器。以下是部分技術參數表及電路圖。設R1、R2、R3為加熱電阻，其阻值不受溫度影響。S為檔位開關，表示熱水器有“低”、“中”、“高”三個溫度檔位。使用時，將其接入家用電路中。下列說法正確的是？
A、當開關S接在位置“3”時，為高溫位置，因為電路中接有較多的熱敏電阻。
B.R2的阻值為26.4Ω
C、低溫通電10分鐘，熱水器耗電量5×103J。
D、熱水器在“低”、“中”兩檔溫度設定下通電運行1分鐘（不計熱損失），水箱水溫上升比例為1：4。
4、如電路所示，電源電壓為6V不變，固定電阻R1為10Ω，滑動變阻器R2的規格為“20Ω0.5A”，電壓表量程為0~3V，電流表量程為0~0.6A，則
A.電壓表測量電阻器 R1 兩端的電壓。
B、當可變電阻器R2的滑塊P向左移動時，電壓表的讀數變小。
C、為保證電路中各元件的安全工作，接入電路的可變電阻R2的阻值范圍為2~10Ω
D、當電路中接的可變電阻R2的阻值為8Ω時，通電1分鐘時電阻R1產生的熱量為56.7J
5.下列關于家用電路的表述哪一項是正確的？
A.在家庭電路中，同時工作的電器越多，總電阻就越大
B. 家用電表上的讀數顯示的是該家庭使用的總電量。
C、家用電路中若沒有安裝保險絲，當發生短路時，會造成通過電器的電流過大，燒壞電器。
D、電爐工作時，電爐絲燒紅中學九年級物理下（第十八章）電功率，但連接電爐絲的導線不會太熱，因為導線的電阻比電爐絲的電阻小得多。
6. 有兩個電阻器，R1A. R1 和 R2 并聯B. R1 和 R2 串聯C. 僅連接 R1D. 僅連接 R2
7、有兩根加熱絲R1、R2，大小關系為R1：R2=3：1。若單獨用R1加熱一壺水，所需時間為t0。若將這兩根加熱絲并聯到電路中，則燒開同一壺水所需的時間為（忽略熱損失）（）
A． B． C． D．
8. 下列哪項表述是正確的？
A.一臺耗電量為1kW的烙鐵正常工作25小時
B、燈泡需接上36V電壓才能正常亮。
C.兩盞“”燈連續工作10小時，耗電0.5kW?h
D、“”電爐正常工作5小時，耗電5度
2. 填空
9、圖中給出了兩個固定電阻RA、RB中電流與兩端電壓的關系，若將兩個電阻串聯在電壓為3V的電源兩端，則電路的總功率為。通電一段時間后，RA與RB產生的熱量之比為。
10、如圖所示電路中，R1=2Ω，R3=6Ω，電壓表V1的讀數為3V，電壓表V2的讀數為5V，則電阻R2=Ω，通電10s，電阻R2產生的熱量為。
11、如圖A所示，電源電壓保持不變，當開關閉合，滑動滑塊移動時，滑動變阻器所消耗的功率P與其阻值變化量R的關系如圖B所示，則R1=__Ω；當滑塊P滑動到最右端時，電流通過R1 1分鐘產生的熱量為__J。
12、如右圖所示，電源電壓不變，R1=5Ω，開關S閉合，當開關S0撥到b位置時，電壓讀數為撥到時的三分之一，則R2=Ω；若電源電壓為3V，當開關S0撥到b位置時，1分鐘內R1產生的熱量為。
13、如圖A所示，這是某品牌電飯鍋的銘牌，從銘牌上可知，該電飯鍋有“加熱”和“保溫”兩個檔位。圖B是該電飯鍋的簡化電路圖。經分析可知，當開關S接在a處時，電飯鍋處于（填“加熱”或“保溫”）狀態，電阻R2的阻值為Ω。
14、如圖所示，電源電壓為220V，R為烙鐵，標記為“”，L為燈泡，標記為“”。當開關S閉合時，烙鐵每分鐘發出的熱量為；當開關S斷開時，烙鐵實際發出的功率為；開關S斷開后，整個電路消耗1kW?h的電能。
3.實驗問題
15、在實驗中探討影響電流熱效應的因素：
（1）為了探究電流通過電阻時產生的熱量與電流的關系，小明設計了如圖A所示的裝置。在燒瓶中裝上電阻絲，并插入溫度計。這個實驗采用比較法，確定不同電流在相同時間內產生的熱量大小。下面的探究例題也采用了這種研究方法：
A.探索電流、電壓和電阻之間的關系
B.用總電阻來表示同一電路中串聯的兩個電阻
C.在探究影響動能的因素的實驗中，通過木塊移動的距離來比較小車的動能。
（2）小明先測量燒瓶中煤油的溫度，然后關閉開關，通電30秒，再測量燒瓶中煤油的溫度網校頭條，把溫升填入表中，再移動變阻器的滑塊，使電流發生變化，重復上述操作，得到第二組數據（見下表）：
實驗次數 電流/A 通電時間/s 電阻/Ω 溫升/℃
10..5
20..0
因此，對于同一導體，當電流通過相同的時間時，產生的熱量是
（3）如果你想探究電流通過電阻時產生的熱量與電阻阻值的關系，可以選擇圖B中燒瓶里的電阻（填A或B）和圖A中燒瓶里的電阻（填串聯或并聯）；（本題中三個燒瓶里的液體質量相等）
（4）小明提出利用上述實驗裝置做一個比較水與煤油比熱容的實驗，應選用圖B中的燒瓶（填A或B）與圖A中的燒瓶并聯，并更換其中一個燒瓶中的液體。
16、探究“電流通過導體時，發熱量與哪些因素有關”的實驗中，部分實驗裝置如圖所示。A、B兩個燒瓶中的煤油質量相等，兩只溫度計的讀數相同，電阻絲的阻值均為R1＞R2。
（1）燒瓶里裝的是煤油而不是水，一方面是因為水是煤油；另一方面是因為水的比熱容較低。（選擇“大”或“小”）。
（2）開關與主電路連接，對主電路進行控制。
（3）關閉開關，通電運行一段時間后，你會發現（選擇“A”或“B”）瓶內的溫度計上的讀數迅速上升。
17、小明利用如圖所示的實驗裝置，探究導體產生的熱量與電阻的關系。瓶子A和B中裝有相同質量和初始溫度的煤油。瓶子A中的銅絲的電阻小于瓶子B中的鎳鉻合金絲的電阻。
（1）實驗中煤油吸收的熱量大小，通過（選擇“溫度計讀數”或“加熱時間”）來反映。
（2）為了在較短的時間內取得明顯的實驗效果，小明選擇用煤油代替水進行實驗，因為煤油的比熱容是水的比熱容。（填“大于”或“小于”）。
（3）通電一定時間后，B瓶中溫度計的讀數迅速上升，實驗的結論是___。
(4)本實驗研究物理問題的方法是。
四、綜合問題
18、為迎接“遠方的朋友”，張家界修建了天門山自動扶梯。整個電梯運行在懸崖上的山洞里，梯級總長1000米，提升高度400米，運輸能力為6000人/小時，客流量為7.2萬人/天。下表是自動扶梯的一些參數。
（1）自動扶梯從始至終都以恒定的速度運行，請問自動扶梯從最底下運行到最上面要花多長時間？
（2）一名體重50公斤的游客站在自動扶梯上，他的腳與自動扶梯的接觸面積為，他對自動扶梯施加的壓力為多少？
（3）為節省能源，扶梯只需在白天有人時開啟，可通過紅外線自動開關S1（有人時S1閉合，無人時S1斷開）和可見光自動開關S2（白天S2閉合，晚上S2斷開）控制電路來實現。請完成圖中電路連接。
（4）一臺自動扶梯在額定電壓、電功率為19千瓦的情況下連續運行40分鐘，將一群游客載到山頂。這臺自動扶梯消耗多少焦耳的電能？電機產生多少熱量？電機的效率是多少？
19、某品牌家用電熨斗電路如圖A所示，額定電壓220V，最大功率440W，加熱部分由調溫電阻器R和固定電阻器R0組成，調溫電阻器R為可變電阻器，其最大阻值為110Ω，其阻值不受溫度影響。
（1）固定電阻R0的阻值是多少？
（2）電熨斗工作時的最小功率是多少？此時流過電路的電流是多少？
（3）設電熨斗每秒放出的熱量Q與電熨斗溫度t之間的關系如圖B所示，請分析推導電熨斗工作時的溫度調節范圍。
20.閱讀文章，回答問題：空調和熱水器
空調熱水器又稱空氣能熱泵熱水器，其工作原理圖如標題圖所示。空調熱水器在工作過程中，通過做功煤在蒸發器中迅速變成氣體，再經過壓縮機壓縮成高溫高壓氣體（消耗少量電能）中學九年級物理下（第十八章）電功率，然后在冷凝器中再變成液體，達到加熱水的目的。空調熱水器和燃氣熱水器的能量較高。
熱水輸出率和能效比是衡量空調熱水器性能的兩個重要指標。熱水輸出率是指進水溫度為20℃、出水溫度為50℃時，每小時可輸出的熱水量。能效比是指水在加熱過程中吸收的熱量與所消耗的電能之比。下表是在進水溫度為20℃時測得的兩款“空調熱水器”的部分參數。
（1）水箱中的水的溫度升高，使水的內能增大。
（2）空調熱水器運行時發出的熱量等于（填“大于”、“等于”或“小于”）其消耗的電能量。
（3）下列關于空調和熱水器的判斷哪些是正確的？（____）
A.工質在冷凝器中不斷吸收熱量
B.空調熱水器耗電量越少，能效比越高
C、由于電流的熱效應，熱水所吸收的熱量有一部分來自于電流產生的熱量。
D.壓縮機做功，使工質的內能增加
（4）A型熱水器在正常加熱過程中，流經冷凝器的水每小時吸收的熱量，其能效比為。
（5）假設B型熱水器的能效比為4.2，則其熱水產量為/h。
【參考答案】
1．D 2.B 3.B 4.C 5.D 6.B 7.A 8.BD
9.0.61:2
10.4 10
11.1024
12.1012
13. 加熱 913
14.
15. 相同質量的水，B與A串聯越多，溫度計讀數C的變化越大
16.導體B的最大載流時間
17、溫度計讀數小于控制變量法測得的值，當電流、通電時間相同時，導體電阻越大，產生的熱量越多。
18. （1）2000 年代；（2）參見分析；（3）；（4）省略
19.（1）（3分）
（2） （3 分） （2 分）
（3）從圖B可知，電熨斗功率為440W時，最高溫度為200℃；功率為220W時，最低溫度為90℃。因此，電熨斗的溫度調節范圍為90℃～200℃。（2分）
20.傳熱大于D1.26×1073.5240