焦耳定律.docx
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焦耳定律
焦耳定律
评卷人
得分
一、选择题（题型注释）
1．甲、乙两电炉并联在同一电源上，各有开关控制，甲炉电阻是乙炉的4倍，要两电炉产生同样多的热量则应：
（）
A.甲通电时间是乙的4倍B.乙通电时间是甲的4倍
C.甲、乙通电时间一样长D.不知道额定电压无法比较
2．两根阻值比为
的电阻丝通过的电流之比
，在相同的时间内，它们所放出的热量之比
为（）
A.
B.
C.
D.
3．以下说法正确的是
A.焦耳定律反映了电能转化为内能的规律
B.电热器、变阻器都是根据电流的热效应制成的
C.功率大的用电器一定比功率小的用电器做的功多
D.两个灯泡串联使用时，电阻大的灯泡产生的热量多
4．把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比
为（）
A.
B.
C.
D.
5．两个电阻阻值分别为R1=10，R2=20，把他们串联起来接入电路中，在相同时间内，R1和R2的产生的热量之比为：
（）
A.1∶2 B.2∶1 C.1∶4 D.4∶1
6．两根电热丝，电阻之比为2：
1，若把他们串联接在电路中，相同时间内产生的热量之比为 ；若把他们并联接在电路中，相同时间内产生的热量之比为 。
7．我们知道，电炉通电后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热。
其原因是
A．导线的电阻小B．电炉丝的电阻小
C．通过导线的电流大D．通过电炉丝的电流大
8．某电热器有两根电阻丝，只给一根通电，煮沸一壶水用的时间为t1；只给另一根通电，煮沸同样一壶水用的时间为t2．若两根电阻丝并连接到原来的电源上，煮沸同样一壶水需用的时间为t，则（ ）
A．t=t1+t2B．
=
+
C．t＞t1D．t＞t2
评卷人
得分
三、填空题（题型注释）
9．根据焦耳定律，电流通过导线要_______，由于远距离输送电能，导线较长，因此导线电阻_______，所以导线上由于_______损失的电能较大。
由Q=I2Rt可知，若电流减小为原来的1/n，则在相同的时间内产生的热量减小为原来的_______，可见______是减少电能损失的有效办法。
评卷人
得分
四、实验题（题型注释）
10．为了“比较不同物质的吸热能力”，物理兴趣小组在实验室利用老师提供的器材连接好如图所示的电路，A瓶中装的是水，B瓶中装的是煤油，两瓶中用的是电阻均为5Ω的电热丝。
（1）正确连接完电路，开关闭合前滑片应置于最（填“左”或“右”）端．
（2）为了确保实验的准确性，水和煤油的和初温必须相等。
闭合开关后，经过一段时间发现（选填“A”或“B”）瓶中的温度计的示数升高快．物质的这种属性我们用物理量比热容来描述。
（3）实验结束时，小明测得水和煤油升高的温度分别为Δt1和Δt2，已知水的比热容为C水，如果不计热量损失，那么煤油的比热容C煤=。
（4）实验时，小明和小红发现电热丝热得很快，而连接的导线却不怎么热。
小红猜想：
发热不同是因为电热丝和导线的电流不同。
小明猜想：
发热不同是因为电热丝和导线的电阻不同。
其他同学立刻判断小红的猜想是错误的，原因是。
（5）接着兴趣小组进行探究“通电导体产生热量的多少和电阻的关系”，他们又准备了如下的器材：
足量的水和煤油、天平、10Ω的电热丝两根、电流表和电压表各一只、秒表等器材。
要完成实验，他们应该在原来的装置上调整的器材及要求是：
①；
②．
（6）最后，小明和小红又利用此装置探究了“通电导体产生热量的多少和电流的关系”，根据记录数据大致画出了产生的热量Q和电流I关系的图像，其中正确的是（）
11．小明用如图甲所示的实验器材探究焦耳定律：
在质量相同的两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．温度计显示煤油的温度．
⑴电路中将两金属丝串联的目的是_______________________________________。
闭合开关后，观察到乙烧瓶中温度计的示数升高快．这表明：
____________________________________________________________。
⑵在探究电热与电流大小的关系时，可以通过______________________来改变电流的大小，通电相同时间，观察比较_________（选填“不同的电阻丝”或“同一根电阻丝”）所在瓶中煤油温度的变化。
⑶小聪觉得以上的实验操作太繁，为此他设计了如图乙所示的电路（三个瓶中装有质量相同的煤油，三个金属丝电阻大小关系是：
R甲=R丙>R乙），这样只要连接一次电路就能完成实验探究。
在小聪的设计中，探究电热的多少与电流的关系，应该对比__________两个烧瓶中的煤油上升的温度，探究电热的多少与电阻的关系，应该对比_________两个烧瓶中的煤油柱上升的温度。
若闭合开关通电一段时间后，三个瓶中煤油的温度从高到低依次是___________。
⑷在他们俩设计的实验中都运用了__________________________的物理研究方法（至少写出一个）。
12．如图甲所示是用来研究焦耳定律的实验装置：
（1）实验采用的是_____________研究方法，实验的设计原理是根据电流的_________效应。
（2）选用图乙中第一组电阻来进行实验，接通电路一段时间，比较两瓶中的煤油____上升得高。
我们可以推测：
在通电时间相同、通过电流相等的情况下________越大放热越多。
这个实验是控制_________、_________两个物理量不变，来研究___________和________两个物理量的关系。
（3）选用图乙中第二组电阻来进行实验，分别在通电时间相同时，调解滑动变阻器，加大电流，发现电流越大，电阻丝放热越___________，说明___________________。
13．小明看到研究焦耳定律的实验装置后，将它改装成了如图所示的一种测量未知液体比热容的装置。
测量时，分别往甲乙两瓶中装入水和待测液体，闭合开关一段时间后，再分别用温度计测出这段时间内水和待测液体升高的温度Δt水和Δt，在不计热损失的情况下，就可以求得待测液体的比热容c=Δt水Ｃ水／Δt。
（1）如图设计电路，使甲乙两电阻串联，是为了_______________
（2）为了使这一段时间内水和待测液体吸收的热量相等,小明设计的电路中必须满足的条件是________________.
（3）为了得出待测液体的比热容表达式“c=Δt水Ｃ水／Δt。
”，小明的测量方案中至少还需要的一种测量仪器是_________，目的是______________________。
（4）闭合开关后,要使水和待测液体的温度升高得更快，滑动变阻器的滑片应向______滑动。
14．小明学习了焦耳定律Q＝I2Rt后，他想用如图所示的实验器材继续探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。
（1）他将电路设计成并联的目的是。
（2）电流产生热量的多少不易直接测量。
因此，在这个实验中是通过__________显示电流产生热量的多少的：
这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”。
这种方法在物理学的研究中经常用到，请你列举一例：
__________________。
（3）两个瓶中用煤油而不用水的原因是。
（4）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有__________。
（5）小明在实验中发现，在相同时间内甲瓶内的电阻丝放出的热量较多，根据你所学知识判断，甲乙两电阻的阻值较大的是：
__________（甲/乙）。
评卷人
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六、计算题（题型注释）
15．图示为一款有高、低温两档的蒸汽电熨斗电路原理图．R1、R2为电热丝，其中R2=242Ω，水升温并汽化成水蒸气，从而熨烫衣服．
（1）电热丝是利用电流的 效应工作的．分析电路图，闭合S1，当S2 时，电熨斗处于高温档．
（2）电熨斗处于低温档时，正常工作功率为100W．求：
通过电路的电流是多大？
R1的电阻是多大？
通电3min产生的热量是多少？
（3）若将该款电熨斗进行改造，使其正常工作时高温挡功率为1000W．要求只改变其中一个电热丝的阻值，请你通过分析和计算，求出该电热丝改变后的阻值应为多少？
16．如图是一条电热毯电路的示意图，R0是发热电阻丝，R是串联在电路中的电阻，S是控温开关．电热毯铭牌上标有“22040W”字样，问：
（不考虑温度对电阻值的影响）
（1）要使电热毯处于低温挡，开关S应处于什么状态？
（不用阐明理由）
（2）发热电阻丝R0的阻值是多大？
（2）当电热毯处于低温挡时，电路中的电流为0.1A，则在20min内R0产生的热量是多少？
（4）需要完全燃烧多少kg酒精才能和（3）中R0产生的热量相等？
（不计热损失，酒精的热值为3.0×107J/kg）
17．探究方法题：
（6分）有一个电压可以任意选取的电源，有若干根电阻值相同的电阻丝，现把一根电阻丝接在电压为U的电源上，通电1分钟，电阻丝产生的热量为Q。
要产生3Q的热量，答出三种最简单的方法？
18．电脑的中央处理器（CPU）只有半张扑克牌大小，工作时发热显著，常采用散热片与风扇组合冷却，某电脑CPU的功率为90W，其中发热功率占8%，铜质散热器的质量是0.8kg．若工作半小时，CPU消耗电能 J，产生热量 J，这些热量可使散热器温度升高 ℃[铜的比热容为0.39×103J/（kg•℃），结果保留一位小数）．
19．如图所示的电路，电源电压不变．闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电流表的示数为3A；当滑片P置于变阻器的b端时，电流表的示数变化了1A，在4s内定值电阻R1产生的热量为160J．
求
（1）当滑片P置于变阻器的b端时，R1消耗的电功率为多少？
（2）R1的阻值是多少？
（3）电源电压是多少？
20．如图甲所示为一制胶厂熬胶时的电加热器的电路原理图，图18乙为旋转开关的示意图，开关内有一块绝缘的圆盘，在圆盘的边缘有6个金属触点（在图18乙中用“○”表示，“○”标有1、2、3、4编号，编号相同的触点用导线连接），可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。
如旋钮上的箭头指向图中位置A时，金属滑片将1、2触点接通，同时另一端将3、4触点接通；如旋钮上的箭头指向图中位置B时，金属滑片将2、4触点接通，另一端没有与触点接触。
圆盘边缘的1、2、3、4金属触点对应于甲图的1、2、3、4触点。
用这个旋转开关可以实现加热状态的转换。
图甲中R1、R2是两只阻值相同的电热丝。
旋转开关在某一位置时对胶进行加热，使其升温；当胶的温度达到一定温度时，旋转开关转到另一位置改变其加热状态，使加热器产生的热量刚好补充向环境的散热，让胶保持在该恒温下加热一段时间，达到粘性最强。
胶的比热容为3×103J/（kg·℃）
（1）旋转开关在位置时对胶进行加热，使其快速升温。
当胶的温度达到一定温度时，旋转开关转到位置时改变加热状态，使加热器产生的热量刚好补充向环境的散热，让胶保持在该恒温。
（选填“A”或“B”）
（2）胶加热升温阶段，电热器的功率为1100W，则每根电热丝的阻值为多大？
（3）用该加热器使10kg20℃的胶刚好加热到80℃时，用时30min，则加热器的效率为多少？
（4）加热到80℃时旋转开关转到另一位置改变其加热状态，加热器无论怎样加热，胶的温度始终保持不变，则胶每1min向环境散热为多少J？
此时通过加热器的电流为多少A？
参考答案
1．A
【解析】
试题分析：
焦耳定律公式Q=I2Rt适用于所有电路，对于纯电阻电路可推导出Q=UIt=
t．当电压相同时Q=
t分析更方便．
电阻R甲、R乙并联，电路两端的电压相同，R甲：
R乙=4：
1，根据Q=
t可知，当导体两端电压和热量一定时，通电时间和导体电阻成正比，因此t甲：
t乙=4：
1．
故选A．
考点：
焦耳定律的计算公式及其应用。
点评：
主要考查了对焦耳定律公式的了解，纯电阻的并联电路常用Q=
t进行计算．
2．C
【解析】
试题分析：
利用电热计算公式Q=I2Rt进行计算．
根据焦耳定律公式Q=I2Rt知：
在相同的时间内Q1：
Q2=I12R1t：
I22R2t=22×1：
12×2=2：
1．
故选C．
考点：
焦耳定律的计算公式及其应用。
点评：
热量求解根据焦耳定律Q=I2Rt，明确两个电器工作时电流、电阻、通电时间三个物理量的关系，然后代入公式求解即可．
3．ABD
【解析】试题分析:
电热的多少跟电流的平方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。
焦耳定律反映了电能转化为内能的规律；电热器、变阻器都是根据电流的热效应制成的；电流做功的多少不仅跟功率有关还和通电时间有关。
两个灯泡串联使用时，电流和通电时间相同，电阻大的灯泡产生的热量多。
A.焦耳定律反映了电能转化为内能的规律 符合题意；
B.电热器、变阻器都是根据电流的热效应制成的 符合题意；
C.功率大的用电器一定比功率小的用电器做的功多 不合题意；
D.两个灯泡串联使用时，电阻大的灯泡产生的热量多 符合题意；
故选ABD。
考点:
本试题考查的是焦耳定律。
电热的多少跟电流的平方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。
点评：
对于此类试题，学生应把握焦耳定律的内容。
正确理解此规律的适用范围。
对于实际的问题灵活运用。
4．C
【解析】
试题分析：
因为电源电压不变，我们可根据公式Q=I2Rt=
t来进行分析：
由于电压和产生的热量相同，则通电时间与电阻成反比，求出串联总电阻与并联总电阻的比值，即可得出答案．
n个阻值相同的电阻串联后，总电阻是每个电阻的n倍；
n个阻值相同的电阻并联后，总电阻是每个电阻的
．
设每个电阻的阻值为R，
则两个电阻串联后的总电阻：
R串=2R，
并联后的总电阻：
R并=
R，
∵Q=
t，R串：
R并=2R：
R=4：
1，Q串：
Q并=1：
1，U串：
U并=1：
1，
∴t串：
t并=R串：
R并=4：
1．
故选C．
考点：
焦耳定律的计算公式及其应用；电阻的串联；电阻的并联。
点评：
本题考查了焦耳定律的应用，关键有二：
一是根据电源电压不变选好公式Q=
t，二是掌握等值电阻串联、并联后总电阻的计算．
5．A
【解析】两电阻串联，各处都电流相等，则I1:
I2=1:
1，在相同时间内，t1:
t2=1:
1；由焦耳定律Q=I2Rt，
=
=
×
×
=
×
×
=1∶2。
故选A。
6．：
2：
11：
2
【解析】：
两根电热丝，电阻之比为2：
1，若把他们串联接在电路中，电流相等，根据公式Q=I2Rt可知相同时间内产生的热量之比等于电阻之比，也为2：
1.若把他们并联接在电路中，电压相等，根据Q=U2/Rt可知，相同时间内产生的热量之比等于电阻的反比，为1：
2.
7．A
【解析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻大小和通电时间成正比．电炉丝和连接的导线串联在电路中（通过的电流相等），通电时间是相同的，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，据焦耳定律分析判断。
电炉在使用时，电炉丝和导线串联，I电炉丝=I导线，通电时间t相同，
∵Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，
∴电流产生的热量：
Q电炉丝＞Q导线，
从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象；
由上述分析可知选项B、C、D都不正确．
故选A．
8．B
【解析】
（1）两电阻丝单独使用时，第一根电阻丝产生的热量Q1=
t1，第二根电阻丝产生的热量Q2=
t2，
煮沸同一壶水吸收的热量相等，即Q1=Q2=Q，则两电阻丝产生的热量之比
=
=
=
×
，则R2=
R1①，
（2）两电阻丝的并联电阻R并=
=
=
②，
两根电阻丝并连接到原来的电源上，煮沸同样一壶水Q=
t③，
由①②③解得：
t=
，所以
=
+
；
故选B．
9．发热；较大；发热；1/n2；减小输电电流。
【解析】根据焦耳定律，电流通过导线要发热，由于远距离输送电能，导线较长，因此导线电阻较大，所以导线上由于发热损失的电能较大。
由Q=I2Rt可知，若电流减小为原来的1/n，则在相同的时间内产生的热量减小为原来的1/n2，可见减小输电电流是减少电能损失的有效办法。
试题点评：
本试题考查的是高压输电。
10．
（1）左
（2）mB（3）C水Δt1/Δt2
（4）串联电路中电流处处相等
（5）将A瓶中的电阻丝换成10Ω的将A瓶中的水换成煤油，且与B瓶中的煤油质量和初温相同（或将A瓶中的水换成煤油，且与B瓶中的煤油质量相同）
（6）（B）
【解析】
（1）在连接电路时，要把开关断开，滑动变阻器移到最大阻值处，即左端这样做是为了保护电路．
（2）因为加热工具和时间相同，由吸热公式Q吸=cm△t可知，为了比较不同物质吸收相同的热量温度变化情况，要让水和煤油的质量相同，水和煤油的质量和初温也相同；
因为水的比热容大，相同质量的水和煤油，吸收相同的热量，煤油的温度升高的快，即B瓶中的温度计的示数升高快；
（3）由题知，水吸收的热量等于煤油吸收的热量Q水=Q煤油，即：
c水m△t1=c煤油m△t2，得c煤油=c水△t1/△t2，
（4）电学常识，串联电路电流相等，因为导线和电阻丝串联，所以通过的电流相等，所以小红的猜想的错误的；
（5）因为电流做功产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，要研究电流产生的热量与电阻的关系，需要控制通过导体的电流、通电时间相同，所以将A瓶内的电阻丝换成10Ω的，A瓶内的水换成同B瓶等量的等质的煤油；实验中，要让两电热丝都放入煤油中，通过煤油温度升高多少说明电流产生的热量多少，所以将A瓶内换成等质量的煤油，原来的装置上调整的器材及要求是：
①A瓶内的电阻丝换成10Ω的，②A瓶内的水换成同B瓶等量的等质的煤油．
（6）根据焦耳定律Q=I2Rt，探究“通电导体产生热量的多少和电流的关系”，应当控制电阻和通电时间作为常数，所以得到Q是电流的二次函数，即B符合
11．⑴控制电流相等在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多
⑵移动滑片同一根电阻丝
⑶甲丙甲乙丙甲乙
⑷控制变量法（转换法
【解析】：
（1）根据串联电路各处的电流相等可知，将两根不同的电阻丝串联起来接入电路，主要是为了控制电流相同；
根据
可知，闭合开关后，观察到乙烧瓶中温度计的示数升高快，这表明：
在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多．
（2）根据
可知，探究在通电时间相同时，电热跟电流的大小之间的关系时，可以保持金属丝的电阻不变，通过移动滑片来改变电路中的电流，观察同一根电阻丝所在瓶中煤油温度的变化进行实验．
（3）由
可得：
要比较电热的多少与电流的关系，应使电阻相等，故应对比甲、丙两个烧瓶中的煤油上升的温度；要比较电热与电阻的关系，应使电流相等，故应对比甲、乙两个烧瓶中的煤油上升的温度；若闭合开关通电一段时间后，三个瓶中煤油的温度从高到低依次是：
丙、甲、乙．
（4）在他们俩设计的实验中都运用了控制变量法（或转换法）的物理研究方法．．
12．
（1）控制变量，热；
（2）甲，电阻，电流、通电时间，热量和电阻（3）多，当电阻和通电时间一定时，电流越大，放热越多。
【解析】试题分析:
在研究焦耳定律的实验中，通过比较烧瓶中的煤油温度的高低来比较电热的多少。
此实验运用的是控制变量法，电热的多少跟电流的平方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。
实验采用的是控制变量研究方法，实验的设计原理是根据电流的热效应。
选用图乙中第一组电阻来进行实验，接通电路一段时间，比较两瓶中的煤油甲上升得高。
我们可以推测：
在通电时间相同、通过电流相等的情况下电阻越大放热越多。
这个实验是控制电流、通电时间两个物理量不变，来研究热量和电阻两个物理量的关系。
选用图乙中第二组电阻来进行实验，分别在通电时间相同时，调解滑动变阻器，加大电流，发现电流越大，电阻丝放热越多，说明当电阻和通电时间一定时，电流越大，放热越多。
考点:
本试题考查的是研究焦耳定律的实验，此实验运用的是控制变量法。
点评：
对于此类试题，学生应把握电热的多少跟电流的平方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。
13．
（1）保证电流相等
（2）R甲=R乙（3）天平水和液体的质量相等（4）A
【解析】
试题分析：
（1）因为串联电路的电流相等，所以设计成串联电路，可以保证两电阻的电流相等；
（2）在不计热损失的情况下，电流通过电阻时产生的热量全部被液体吸收，要使水和待测液体吸收相同热量，则需要两电阻放出相等的热量，而电阻串联，电流相同，通电时间也相等，根据Q=I2Rt可知，在电热I和通电时间t相同时，Q与R成正比，所以必须使R甲=R乙．
（3）水吸收的热量为：
Q水=c水m水△t水
待测液体吸收的热量为：
Q=cm△t
因为Q水=Q，所以c水m水△t水=cm△t
则有：
，要使
必须有
，所以还要用天平来称出质量相等的水和待测液体．
（4）要使水和待测液体的温度升高的快，必须使电阻在相同的时间内放出更多的热量，又因为电阻是一定的，根据
可得，必须增大电路中的电流，则需要使滑动变阻器阻值减小，即滑片向A端移动．
考点：
焦耳定律；滑动变阻器的使用；欧姆定律的应用．
点评：
该探究实验题渗透了控制变量法和转换法，考查的知识点涉及欧姆定律、焦耳定律和热量公式的应用，综合性较强，具有一定的难度．
14．
（1）电压相等
（2）温度计示数变化略
（3）煤油的比热容小，温度计示数上升明显（水的比热容大，示数上升不明显）
（4）煤油的质量（相同的瓶子）
（5）乙
【解析】
试题分析：
（1）因为电阻并联时两端电压相等，所以两电阻并联，目的是保证电压相等；
（2）实验中通过温度计升高的示数来判断产生热量的多少；如：
研究电磁铁磁性强弱的因素时，用电磁铁吸收小铁钉的数目多少来判断磁性的强弱；
（3）煤油的比热容小，在吸收热量相等的情况下，温度计示数上升明显，所以用煤油而不用水；
（4）此实验充分显示了控制变量法的应用．注意控制煤油的质量、通电时间和煤油的初温．
（5）根据公式
得，在电压一定时，电阻越小，产生的热量越多．因为甲导线电阻小，乙电阻阻值大．
考点：
影响电阻大小的因素；物理学方法；电流的热效应．
点评：
此题主要通过实验考查了探究了“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，考查了学生对实验的设计、控制变量法及转换法的应用．
15．
（1）热；闭合．
（2）电熨斗处于低温档时，通过电路的电流是5A；电阻R1的阻值是484Ω；通电3min产生的热量是1.8×104J（3）可将电阻R1的阻值改为60.5Ω，电熨斗正常工作时高温挡功率是1000W
【解析】
（1）电熨斗工作时，电流流过电阻产生热量，对水加热，使水汽化为蒸汽，因此电热丝是利用电流的热热效应工作的；由电路图知，闭合S1，当S2闭合时，两电阻丝并联，电路电阻最小，电源电压U一定，由P=
可知此时电路功率最大，电熨斗处于高温挡；
（2）由电路图知：
当S1闭合，S2断开时，电熨斗处于低温档，此时只有电阻R1接入电路；
通过电路的电流I=
=
=≈0.
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