初中物理焦耳定律试题

小明和小丽利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系” ．

（1）如图所示，质量相等的两瓶煤油中都浸泡着一段材料与长度均相同的金属丝，已知甲电阻比较小，则两根金属丝中横截面积较大的是    （选填“甲”或“乙”）．
（2）实验中，小明和小丽发现       烧瓶中温度计的示数升高较快．这表明：在       和             相同的情况下，导体的电阻越         ，产生的热量越多．
（3）小明提议利用该装置改做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他们应将其中一烧瓶中的煤油换成       相等的水，并使甲、乙两烧瓶中金属丝的电阻       .水和煤油吸热的多少是通过       来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）．
（4）这两个实验中除运用了控制变量的研究方法外，还用到的研究方法是（   ）

A．类比法

B．替代法

C．转换法

D．建模法

我们知道：“电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．”这就是焦耳定律，用公式可表达为：Q=I²Rt．小明想通过实验验证这个规律中Q与R的关系，他设计了图（甲）、（乙）所示的两个实验，他的方法是用电阻丝给烧瓶中的煤油加热，然后观察插在煤油中的温度计示数，就可以对比电阻丝放热的多少．请你应用所学知识分析回答下列问题：

（1）他应该选用实验电路      来完成他的验证实验（选填“甲”或“乙”）．
（2）如果他采用实验电路（乙），已知两个电阻丝的电阻大小关系是R₃＜R₄，那么闭合开关后，经过相同的时间，温度计c和d中示数变化较大的应该是      ．

小明同学在探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置（三个完全相同容器中密封了初温和质量都相等的空气）。请仔细观察实验结果进行分析。

⑴实验时，通过U形管中液面高度差反映密闭空气吸收热量的多少，采用了__________实验方法；
⑵探究电热和电阻的关系应采用__________两容器，比较h₁和h₂的关系可以初步得到结论：在电流和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；
⑶探究电热和电流的关系应采用__________两容器，比较h₂和h₃的关系可以初步得到结论：在导体的电阻和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟电流的_______________；

	h1	h2	h3
U型管液面高度差/cm	4	8	2

 

如图所示，电源电压恒定， $R_1=12\Omega$ ， $R_2=5\Omega$ ，滑动变阻器 $R_3$ 的规格是" $20\Omega 1.5A$ "，电流表 $A_1$ 、 $A_2$ 的量程都是 $0~3A$ ，电压表的量程是 $0~15V$ 。

（1）只闭合开关 $S$ ，移动滑片，当电流表 $A_2$ 的示数为 $0.8A$ 时，电压表示数为 $8V$ ，则电源电压是 　　 $V$ ，变阻器接入电路的电阻是 　　 $\Omega$ ；

（2）将滑片移到最右端，闭合所有开关，电流表 $A_1$ 、 $A_2$ 的示数之比是 　　， $1\mathit{min}$ 内 $R_1$ 产生的热量为 　　 $J$ ，为保证电路安全，变阻器接入电路的阻值范围是 　　 $\Omega$ 。

某校师生自制一台电烘箱而设计的简化电路图及技术参数如下，R₁和R₂均为电热丝且电阻值恒定．

额定电压	220V
正常工作电流	高温档	5A
	低温档	2A

根据师生们的设计，求：
（1）电烘箱在高温档正常工作时每分钟可产生的热量．
（2）电热丝R₁的阻值．
（3）电烘箱在低温档时正常工作时，R₂的功率．

两个电阻A和B中的电流与两端电压的关系如图，则A的阻值是    Ω。若将电阻A和B并联后接在电压为3V的电源两端，则总电流是    A，两个电阻A、B产生的热量之比是    。扬州大学附属中

两电阻R₁=6Ω，R₂=9Ω，当它们串联接在电源电压为3V的电路两端，通过它们的电流I=    A，加在R₁、R₂两端的电压之比U₁：U₂=       ；当R₁、R₂并联接在原电路中，通过R₁、R₂的电流之比I₁：I₂=         ，通过R₁、R₂的发热之比Q₁：Q₂=          ．

在赤峰市某中小学科技小制作活动中，小华同学设计了一个简易的能调节亮度的小台灯，原理图如图所示，其中灯泡 $L$上标有“ $6V6W$”字样。当开关 $S$接 $a$时， $L$恰好正常发光；当开关 $S$接 $b$时， $L$中的电流为 $0.2A$． $R_1$为定值电阻，且电源电压和小灯泡 $L$电阻保持不变。求：

（1）小灯泡 $L$的电阻及电源电压；

（2） $R_1$的阻值；

（3）开关 $S$接 $b$时，小灯泡 $L$的实际功率；

（4）开关 $S$接 $b$时， $10s$时间内 $R_1$上产生的热量。

小明和小红利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．质量相等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．

（1）实验中，小明和小红发现           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的情况下，导体的电阻越       ，产生的热量越多．
（2）小明提议利用该装置改成 “比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他们应将其中一烧瓶中的煤油换成       相等的水；将甲烧瓶中的铜丝换成镍铬合金丝，并且与乙烧瓶中的镍铬合金丝的    _____相等. 通过实验观察，发现装有        (选填“水”或“煤油”)的烧瓶中温度计的示数变化较大，说明水比热容较大．

为反对浪费，响应“光盘行动”，小明为自助餐厅的餐桌设计了“光盘仪”。餐盘放在载盘台上，若盘内剩余食物的质量达到或超过规定，人一旦离开餐桌，提示器就会发出提示音，其原理图如图所示。电源电压3V不变.提示器的电阻R₀恒为50 欧姆，传感器R₁的阻值随载盘台所载质量变化的关系如下表所示。开关S闭合后，问:


(1)根据表中数据，当载盘台所载质量是100g时，R₁的阻值是多少?电路中的电流是多少?
(2)在第(1)问的基础上，通电5s，电流通过R₁产生的热量是多少?
(3)当电路中的电流达到0.03 A时，提示器会发出提示音，若空餐盘质量为100 g，此时盘内剩余食物的质量是多少?

小明在探究"电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关"的实验中，提出了下列猜想：

A．与通电时间有关

B．与电阻大小有关

C．与电压大小有关

D．与电流大小有关

实验器材有：阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。

请回答下列问题：

（1）探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，闭合开关一段时间后火柴头才燃烧，这一现象说明：

①电阻丝产生的热量通过 　     　的方式传递给火柴头；

②电阻丝产生的热量与通电时间 　     　（选填"有关"或"无关"）；

（2）探究猜想B时，如图所示，将10Ω和20Ω的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴头分别接触电阻丝（设火柴头与整根电阻丝接触）；

①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否判断该电阻丝产生的热量多？ 　     　（选填"能"或"不能"）；

②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组电阻丝进行实验更可行？ 　     　（填字母序号）

A.20Ω 30Ω

B.15Ω 15Ω

C.5Ω 25Ω

（3）小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为：串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同，那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计 　     　？请你说明理由 　     　。

如图是某同学设计的调光台灯电路图，电源电压高于灯泡 $L$额定电压且恒定不变，灯泡 $L$上标有“ $6V9W$”的字样，当 $S$闭合， $S_1$拨至“1”位置时， $L$正常发光， $R_0$在 $10s$内产生的热量是 $45J$；当 $S$闭合， $S_1$拨至“2”位置，调节滑片 $P$使滑动变阻器接入电阻为滑动变阻器总阻值的 $\frac{1}{3}$时，灯泡 $L$的实际功率为 $3.24W$．不考虑灯丝电阻受温度的影响求：

（1）小灯泡 $L$的额定电流。

（2）电源电压。

（3）滑动变阻器的最大阻值。

（4）小灯泡 $L$能调节到的最小电功率。

中国95后的天才科学家曹原，在2018年3月5日，成功实现了石墨烯的“超导电实验”，破解了困扰全球物理学界107年的难题，为超导研究打开了一扇新的大门，可能成为常温超导体研究的里程碑，超导应用即将走进我们的生活。现有一个小型水电站，如图所示，发电机提供的电压 $U=250V$，保持恒定，通过输电线向较远处用户输电，输电线的总电阻 $R_0=0.15\Omega$．闭合开关 $S$，若发电机提供给电路的总功率 $P=50\mathit{kW}$，求：

（1）通过输电线的电流和输电线上损耗的热功率 $P_0$；

（2）用户得到的功率 $P_1$和输电效率 $\eta$；

（3）若将输电线改为超导输电线，在保证用户得到以上功率不变的情况下（此时可在用电器前端加一调压装置，以保证用电器能正常工作），与原来相比，每天节省的电能可供一个额定功率 $P_2=1\mathit{kW}$的电饭煲正常工作多少天？（假设电饭煲每天工作2小时）

如图甲所示，电源电压恒为6V，滑动变阻器的最大阻值为50Ω，电流在0.1A~0.4A之间时电子元件均能正常工作。若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示 为使电子元件处于正常工作状态，滑动变阻器接入电路的 最大阻值为______Ω；在电子元件处于正常工作状态下，电路消耗的最大功率为______；在电子元件处于正常工作状态下且电路消耗的功率最大时，滑动变阻器每分钟发热_______J。

如图，甲、乙两透明密闭容器中都有一段电阻丝，内有质量相等的空气，U形管中液面高度的变化可以反映密闭容器中空气温度的变化．

（1）此实验是为了研究电流产生的热量与  的关系，将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在  容器中产生的热量较多．
（2）在电路中串联一个滑动变阻器，再接入原电路，可以探究电流产生的热量与  的关系．