内容正文:
课时分层训练(二十三) 焦耳定律
知识点一 电流的热效应
1.下列图中所示的家用电器,利用电流的热效应工作的是 ( A )
A.电暖气 B.洗衣机
C.电风扇 D.电视机
知识点二 探究通电导体放出热量多少的影响因素
2.如图是“探究电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置,两个透明容器中密封着初温、质量均相同的空气。
第2题图
(1)本实验中通过观察U形管两边液面的变化来比较电流通过导体产生热量的多少,运用的实验方法是 转换法 。
(2)利用图甲所示装置可探究电流产生的热量与 电阻 的关系,通电一段时间后,与 右 (选填“左”或“右”)侧容器相连的U形管中液面的高度差较大。
(3)通过观察图乙装置,可知 左 (选填“左”或“右”)侧容器中导体产生的热量较多;由此可知,在电阻和通电时间相同时,通过导体的电流越 大 (选填“大”或“小”),导体产生的热量越多;图乙装置 不能 (选填“能”或“不能”)解释“电炉丝热得发红,而连接它的导线却几乎不发热”的原因。
知识点三 焦耳定律
3.热熔胶在室温下为固体,加热变为具有较强黏性的液体,冷却后,将物体牢牢地粘在一起。如图是热熔胶枪的外形,枪嘴内有电热丝,电热丝的电阻是1 000 Ω,通过电热丝的电流是0.2 A时,电热丝1 min内产生的热量是 2 400 J。
第3题图
知识点四 电热的利用和防止
4.下列情况不属于防止电热危害的是 ( D )
A.电视机的后盖有许多孔
B.电脑机箱内有小风扇
C.电动机外壳有许多散热片
D.家电长时间停用,隔一段时间通电一次
5.额定电压相同的电热水壶和电饭锅,它们正常工作过程中消耗的电能W和通电时间t的关系图象如图所示。这两个用电器正常工作时,下列说法正确的是( D )
第5题图
A.电热水壶的电阻较大
B.通过电饭锅的电流较大
C.电热水壶两端的电压较大
D.相同时间内电热水壶比电饭锅产生的热量多
6.某家用电热水壶有“高温”“低温”两挡,简化电路如图所示。已知定值电阻R1与R2阻值相等,“低温挡”正常工作时的功率为484 W,则R2的阻值为 50 Ω。在标准大气压下,用“高温挡”加热初温为15 ℃、质量为1 kg的水7 min,该过程消耗的电能为 4.065 6×105 J,若产生的热量全部被水吸收,则水的温度升高了 85 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
第6题图
7.如图所示是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图,电源电压为5 V,电热丝R阻值为1 Ω。闭合开关S,电热丝温度升高,利用电流的 热 效应实现高温封口,3 s内产生的热量为 75 J,若使用时总把塑料袋烫坏,可以 增大 (选填“增大”或“减小”)电热丝的阻值。
第7题图
【创新运用】
8.某功率可调的电加热设备的内部简化电路如图所示,虚线框内的加热电路由两个加热电阻组成,定值电阻R0的阻值为22 Ω,滑动变阻器R′的最大阻值为 1 000 Ω。 滑动变阻器的滑片调至某一位置时,将2 kg、初温为20 ℃的水加热到了70 ℃,此过程的加热效率为84%,c水=4.2×103 J/(kg·℃),求:
(1)该加热设备的最大电功率;
(2)本次加热过程消耗的电能;
(3)该加热设备电功率为550 W时,R′接入电路的电阻。
第8题图
解:(1)闭合开关,两电阻串联接入电路,当滑片在最左端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,根据P=可知,此时该加热设备的电功率最大,最大电功率
P===2 200 W。
(2)水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(70 ℃-20 ℃)=4.2×105 J,
本次加热过程消耗的电能
W===5×105 J。
(3)此时通过电路的电流
I===2.5 A,
此时电路的总电阻
R===88 Ω,
此时滑动变阻器接入电路的电阻
R′=R-R0=88 Ω-22 Ω=66 Ω。
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