6.3 焦耳定律(巩固训练) 2023-2024学年教科版物理九年级上册

6.3 焦耳定律(巩固训练) 【课时衔接】 1.(有关焦耳定律的计算)如图,灯L标有“4 V　2 W”,R=20 Ω,闭合开关S时,灯L正常发光(灯丝的电阻不受温度影响),电流表示数为　 A,通电1 min电路中产生的热量为　 J。  2.(探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验)在探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中: (1)如图所示,两个密闭的透明容器中装有相等质量的空气,两个容器中的电阻丝R1、R2(R1<R2)串联接到电源两端。电阻丝R1和R2串联的原因是保证　 相同,U形管中液面高度的变化反映　 。  (2)通电10 s,观察到图中两侧U形管中液面高度的变化不同,这说明:当电流和通电时间相同时,电流产生的热量与　 有关。  (3)在研究电流产生的热量与电流的关系时,将一个电阻与电阻丝R2并联,通电10 s,左侧U形管中液面高度的变化比(2)中左侧U形管中液面高度变化　 (选填“大”或“小”)。  【基础通关】 3.如图所示,将R1和R2串联后接在6 V的电源上,R1的阻值为10 Ω,R2的阻值为20 Ω,闭合开关,R1和R2两端电压之比为　 ,通电1 min,电阻R1产生的热量为　 J。  4.通过一根电阻丝的电流为2 A,通电1 min产生了2.64×104 J的热量,它的电阻是 ( ) A.66 Ω B.6600 Ω C.110 Ω D.220 Ω 5.某同学用同种材料制成a、b两种电热丝,a的横截面积是b的两倍,b的长度是a的2倍,把两个电热丝分别接在同一电路中,产生相同的热量,两次所用的时间 ( ) A.ta=tb B.ta=2tb C.ta=tb D.ta=tb 【素养提升】 6.（素养拓展练）某型号的电饭锅有两挡,分别是高温烧煮挡和保温焖饭挡,其原理如图所示(虚线框内为电饭锅的发热部位)。已知R1=44 Ω, R2=2156 Ω。 (1)开关S置于　 (选填“1”或“2”)挡时是高温烧煮挡,它的功率是多大?  (2)保温焖饭时电路中的电流是多大?10 min产生的热量是多少? (3)若只要求将保温焖饭挡的功率提升10%,请通过计算具体说明改进措施。 7.如图所示的电路中,电源电压恒定为4.5 V,灯泡L上标有“2.5 V　1.25 W”字样(灯丝电阻不变),定值电阻R1阻值为15 Ω,滑动变阻器R2的规格为“20 Ω　1 A”,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,求: (1)小灯泡L的电阻; (2)闭合开关S、断开开关S1、S2,电流表示数为0.3 A,此时滑动变阻器R2连入电路的阻值; (3)闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器的滑片滑至最右端,通电1 min定值电阻R1产生的热量; (4)闭合开关S、S1、S2,在确保电路各元件安全的情况下,滑动变阻器R2的最大功率。 【参考答案】 课时衔接 1.0.7　168 2.(1)电流　电阻丝产生热量的多少 (2)电阻 (3)大 基础通关 3.1∶2　24 4.C　5.A 素养提升 6.(1)2 解:(1)开关S置于2挡,电阻R2短路,电路中电阻最小,功率最大,为高温烧煮挡; 此时的功率: P高===1100 W (2)开关置于1挡时,两电阻串联,为保温焖饭,电路中电流: I===0.1 A 10 min产生的热量: Q=W=UIt=220 V×0.1 A×10×60 s=1.32×104 J (3)保温功率: P保=UI=220 V×0.1 A=22 W 保温焖饭挡的功率提升10%后的功率: P保'=P保(1+10%)=22 W×110%=24.2 W 由P=得此时电路的电阻: R'===2000 Ω 为了保证高温挡功率不变,所以应该改变R2的阻值: R2'=R-R1=2000 Ω-44 Ω=1956 Ω 即把R2换成阻值为1956 Ω的电阻。 7.解:(1)由题意可得,小灯泡的电阻: RL= ==5 Ω (2)闭合开关S,断开S1、S2时,灯泡L与滑动变阻器R2串联,电压表测灯L两端电压,电流表测电路中的电流,所以电路总电阻为 R总===15 Ω 所以滑动变阻器此时接入电路的电阻: R2=R总-RL=15 Ω-5 Ω=10 Ω (3)闭合开关S、S1、S2时,R1与R2并联,灯泡L和电压表被短接,所以此时R1两端的电压:U1=U=4.5 V 根据欧姆定律可得,R1所在支路的电流: IL===0.3 A 所以通电1 min定值电阻R1产生的热量: Q1=R1t=(0.3 A)2×15 Ω×60 s=81 J (4)因为电流表量程为0~0.6 A,所以干路中的电流最大为0.6 A,