15.3電熱器 電流的熱效應(yīng)（一）-焦耳定律（原卷版）

15.3電熱器電流的熱效應(yīng)（一）——焦耳定律1．將電能輸送到幾百千米之外的用戶(hù)，在輸電線上會(huì)有能量的損耗，這主要是由于電流的效應(yīng)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(huì)損耗J的電能。2．為了探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)”，小明將兩段阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個(gè)完全相同的燒瓶中，并設(shè)計(jì)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(zhì)量相等，初溫相同；甲裝置可以探究電熱與是否有關(guān)；通電時(shí)間相同，比較a和c可以探究電熱與的關(guān)系；在相同的通電時(shí)間內(nèi)，四個(gè)燒瓶中（填序號(hào)）溫度計(jì)示數(shù)最高。3．如圖是探究焦耳定律的實(shí)驗(yàn)裝置，已知R1＝5Ω，R2＝R3＝10Ω，只閉合S1可以探究電流產(chǎn)生熱量與的關(guān)系，若通過(guò)R1的電流為0.2A，1min內(nèi)R2產(chǎn)生的熱量為J。閉合S1和S2，左側(cè)U形管內(nèi)液柱的高度差比右側(cè)更大，表明（填“電流”或“電阻”）對(duì)電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量影響更大。4．如圖是探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與（選填“電流”或“電阻”）關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中用U形管內(nèi)液面的反映導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少。通電一段時(shí)間后，容器（選填“甲”或“乙”）內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量較多。某小組在利用該圖裝置實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)左右兩側(cè)U形管液面上升高度相同，與其他小組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都不同，經(jīng)檢查容器氣密性良好，請(qǐng)你分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同的原因：（寫(xiě)出一條，合理即可）。5．如圖所示，兩個(gè)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(shí)間相同的情況下，觀察兩個(gè)U形管中液面高度的變化。本實(shí)驗(yàn)是根據(jù)（選填“氣體”或“液體”）的熱脹冷縮來(lái)反映電流產(chǎn)生的熱量多少，已知R1＝6Ω，R3＝10Ω，為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)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(chǎn)生的熱量與的關(guān)系。6．如圖是“探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要控制和通電時(shí)間相同，通過(guò)比較U形管中，來(lái)判斷導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少。實(shí)驗(yàn)中電源電壓保持不變，為了讓導(dǎo)體產(chǎn)生更多熱量，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，R1、R2應(yīng)選擇阻值為（填“5Ω和10Ω”或“10Ω和20Ω”）的兩個(gè)電阻完成實(shí)驗(yàn)。7．用如圖所示的裝置探究影響電流熱效應(yīng)的因素，三個(gè)相同的錐形瓶?jī)?nèi)均裝有質(zhì)量相等的煤油，電阻絲R1、R2、R3浸沒(méi)在煤油中，其中R1＝R3＝6Ω、R2＝3Ω。閉合開(kāi)關(guān)前，記錄下煤油的初溫度t0；接通電源，同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，記錄下電流I，通電相同時(shí)間，記錄下煤油的末溫度t，結(jié)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(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與有關(guān)；比較（選填序號(hào)）可知，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān)。若要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系，應(yīng)進(jìn)行的操作是：。序號(hào)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(gè)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(shí)通電一段時(shí)間后：①圖（a）3個(gè)容器中的水溫從高到低的順序是；②圖（b）3個(gè)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(shí)只有電爐在燒水，該電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)在5min內(nèi)轉(zhuǎn)了60轉(zhuǎn)，則這段時(shí)間內(nèi)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(dǎo)線卻發(fā)熱不明顯，可以通過(guò)比較圖丙實(shí)驗(yàn)中的（選填“A、B、C”）兩個(gè)液柱高度可解釋說(shuō)明這種情況。10．如圖是“探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，在兩個(gè)相同的燒瓶中裝有質(zhì)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(chǎn)生的熱量與的關(guān)系；實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察來(lái)比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少；如果所用液體僅有水和煤油，為使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯些，應(yīng)選擇來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。11．用如圖的裝置探究“影響電流熱效應(yīng)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(zhì)量相等的煤油。下列說(shuō)法正確的是（）A．該裝置用來(lái)探究電流熱效應(yīng)與電流大小的關(guān)系 B．閉合開(kāi)關(guān)后，裝R1電阻絲的燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)上升較快 C．實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少 D．觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知：在其它條件相同時(shí)，電阻越大產(chǎn)生的熱量越少12．如圖是探究焦耳定律的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)燒瓶中裝著等質(zhì)量、等溫度的煤油，電阻阻值R1＞R2。閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間后，記錄兩支溫度計(jì)的示數(shù)。下列說(shuō)法中正確的是（）A．閉合開(kāi)關(guān)，電阻兩端的電壓關(guān)系為U1＜U2 B．通電1min后R2所在的燒瓶溫度計(jì)示數(shù)更高 C．溫度計(jì)示數(shù)的變化可反映電阻產(chǎn)生熱量的多少 D．該裝置只能探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系13．如圖是研究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，下列分析正確的是（）A．本次探究實(shí)驗(yàn)中用到了控制變量法和等效替代法 B．此實(shí)驗(yàn)必須把甲、乙兩圖接在電壓相同的電源兩端實(shí)驗(yàn)結(jié)論才具有科學(xué)性 C．為了探究電熱與電流的關(guān)系，應(yīng)該選擇乙實(shí)驗(yàn) D．通電相同的時(shí)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(tái)電風(fēng)扇、一臺(tái)電視機(jī)和一個(gè)電熱毯分別接入220V電路中正常工作，通電時(shí)間相同，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．它們產(chǎn)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(shí)際功率相同15．小余在探究某個(gè)科學(xué)問(wèn)題時(shí)，把阻值均為5Ω的兩段電熱絲R1、R2分別放在兩個(gè)完全相同的燒瓶中，燒瓶中分別盛有質(zhì)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(shí)驗(yàn)電路（兩溫度計(jì)完全相同）。接通電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（忽略熱損失），則下列說(shuō)法正確的是（）A．該裝置能用來(lái)探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系 B．該裝置能用來(lái)探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟流過(guò)導(dǎo)體電流的關(guān)系 C．某時(shí)刻A溫度計(jì)示數(shù)比B溫度計(jì)的大，則電熱絲R1產(chǎn)生的熱量比R2的多 D．某時(shí)刻A溫度計(jì)示數(shù)比B溫度計(jì)的大，則左側(cè)燒瓶中液體的比熱容比右側(cè)的小16．最近成都?xì)鉁伢E降，小伙伴們紛紛開(kāi)啟御寒模式，小明將家中的電熱毯拿出來(lái)準(zhǔn)備使用，但卻發(fā)現(xiàn)電熱毯內(nèi)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(xué)習(xí)的電學(xué)知識(shí)判斷，這么做會(huì)產(chǎn)生安全隱患，甚至造成火災(zāi)，其原因是（）A．電阻絲連接處電阻較大，造成局部過(guò)熱 B．電阻絲連接處電阻較小，造成局部過(guò)熱 C．電阻絲連接處電流比其他處電流大，造成局部過(guò)熱 D．電阻絲連接處電流比其他處電流小，造成局部過(guò)熱17．小明在一次野炊活動(dòng)中，將中間剪得較窄的口香糖錫箔紙（可看做導(dǎo)體）接在干電池正負(fù)兩極上，如圖所示，錫箔紙較窄處最先燃燒。長(zhǎng)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(zhì)墻壁插座，由于插頭與插座接觸不牢，導(dǎo)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(zāi)。則下列關(guān)于連接處更容易發(fā)熱的形成原因的說(shuō)法正確的是（）A．插座沒(méi)接地線形成的 B．沒(méi)安裝空氣開(kāi)關(guān)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(dǎo)線卻不覺(jué)得燙手，這是因?yàn)椋ǎ〢．電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)沒(méi)有產(chǎn)生熱效應(yīng) B．通過(guò)電爐絲的電流比通過(guò)導(dǎo)線的電流大得多 C．電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻小得多 D．電爐絲的電功率比導(dǎo)線的電功率大得多20．如圖是探究“影響電流熱效應(yīng)的因素”的實(shí)驗(yàn)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(zhì)量相等的煤油。開(kāi)關(guān)閉合，電路接通一段時(shí)間后，下列對(duì)兩燒瓶的對(duì)比分析和判斷正確的是?（）A．因?yàn)橥ㄟ^(guò)兩電阻絲的電流相等，所以?xún)呻娮杞z兩端的電壓相等 B．因?yàn)橥ㄟ^(guò)乙瓶電阻絲的電流大，所以乙瓶的溫度計(jì)示數(shù)變化快 C．因?yàn)榧灼恐忻河偷谋葻崛菀?，所以甲瓶的溫度?jì)示數(shù)變化快 D．因?yàn)榧灼恐须娮杞z產(chǎn)生的熱量多，所以甲瓶的溫度計(jì)示數(shù)變化快21．用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”。（1）實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察來(lái)比較電流產(chǎn)生的熱量的多少。（2）為了便于比較兩種電阻絲通過(guò)電流后產(chǎn)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(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”。相同燒瓶?jī)?nèi)裝滿(mǎn)了煤油。（1）燒瓶中裝入的煤油是（填“導(dǎo)體”或“絕緣體”）。（2）請(qǐng)根據(jù)實(shí)物電路，在虛線框內(nèi)畫(huà)出對(duì)應(yīng)的電路圖。（3）為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，采用探究方法是，選用的兩電阻絲R1和R2的阻值應(yīng)，通過(guò)R1的電流通過(guò)R2的電流。（4）通電一段時(shí)間后，乙燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大，說(shuō)明。（5）小紅用如圖2所示的裝置，進(jìn)一步探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制了燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度h與電流I的關(guān)系圖像。根據(jù)焦耳定律可知，圖中能正確反映h﹣I關(guān)系的是。23．實(shí)驗(yàn)桌上有如下器材：符合實(shí)驗(yàn)要求的電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、停表各一個(gè)，導(dǎo)線若干，兩個(gè)保溫容器中裝有初溫相同，質(zhì)量相等的煤油。小一為了探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路。（1）小一先“探究通過(guò)導(dǎo)體電流產(chǎn)生的熱量與電阻是否有關(guān)”，此時(shí)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(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流是否有關(guān)”，他先將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到某一位置，閉合開(kāi)關(guān)通電1min，讀出電流表的示數(shù)I及甲保溫容器中溫度計(jì)示數(shù)的變化。接下來(lái)他繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟。（3）在實(shí)驗(yàn)中，若忽略能量損耗，認(rèn)為電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量完全被煤油吸收，此時(shí)可以用溫度計(jì)示數(shù)的變化Δt反映電流產(chǎn)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(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與電阻大小的關(guān)系．已知甲、乙燒瓶裝有質(zhì)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(shè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有任何熱量的損失）。（1）閉合開(kāi)關(guān)后，通過(guò)兩段金屬絲的電流I1I2；（選填“＞”“＝”或“＜”）（2）閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)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(diǎn)，以下建議可行的是：；A．兩燒瓶的煤油都減小相同的質(zhì)量；B．滑動(dòng)變阻器的滑片P向B端滑動(dòng)；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(jì)（3）通電一段時(shí)間后，小明發(fā)現(xiàn)乙燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)較大，表明其它條件相同時(shí)，電流通過(guò)金屬絲時(shí)產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系是；（4）小明將該裝置改成比較不同物質(zhì)吸熱情況的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)相同的燒瓶中裝有質(zhì)量相等的物質(zhì)A和物質(zhì)B，A和B在相同時(shí)間內(nèi)吸收的熱量相同，每隔1min記錄一次它們的溫度，測(cè)得數(shù)據(jù)如表，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：時(shí)間/min012345A溫度/℃202428323640B溫度/℃202224262830①實(shí)驗(yàn)中裝在燒瓶中的兩段鎳鉻合金絲的阻值應(yīng)（選填“相同”或“不同”）；②若物質(zhì)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(zhì)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(shí)驗(yàn)裝置，探究“電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)”。圖中兩個(gè)相同的透明貯氣盒內(nèi)封閉著質(zhì)量相同的空氣，盒內(nèi)、外電阻均為10Ω。（1）在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)觀察玻璃管中液體柱左右移動(dòng)來(lái)反映導(dǎo)體。（2）探究一：探究導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)。他用圖乙中的A盒代替甲圖中右盒，閉合開(kāi)關(guān)后，通電2min，