第 18 章 电力 18.4 焦耳定律
一、多项选择题
1.如图所示，这是一个探究“电流通过导体时，产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个透明绝缘容器内密封有等质量的空气。U型管内液位的变化反映了密封空气温度的变化。下列哪项表述是正确的？
A.实验A是研究电流产生的热量与电阻的关系
B.实验A中通电运行一段时间后，左边容器中的空气比右边容器中的空气吸收的热量少。
C.实验B是研究电流产生的热量与电流的关系
D.电流通过导体时产生的热量，是通过U形管内液位的高度差来体现的。
2、为了研究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”，小秋设计了一个如图所示的实验：先在一块电路板上插上四根一模一样的竹筷子，然后在两根相对的竹筷子之间接上两个阻值不同的电阻器AB、CD（RABA）。这个实验研究的是电热Q和电流I之间的关系。
B.本实验研究电热Q与电阻R的关系
C.实验中两根电阻丝产生的热量QAB>QCD
D. 用薄冰块代替泡沫块也可以完成此实验
3、纳米技术不仅应用于高科技，在生产生活中也应用十分广泛。某中学纳米技术课题组学生学习了一种新产品——纳米电热水器。以下是部分技术参数表及电路图。设R1、R2、R3为加热电阻，其阻值不受温度影响。S为档位开关，表示热水器有“低”、“中”、“高”三个温度档位。使用时，将其接入家用电路中。下列说法正确的是？
A、当开关S接在位置“3”时，为高温位置，因为电路中接有较多的热敏电阻。
B.R2的阻值为26.4Ω
C、低温通电10分钟，热水器耗电量5×103J。
D、热水器在“低”、“中”两档温度设定下通电运行1分钟（不计热损失），水箱水温上升比例为1：4。
4、如电路所示，电源电压为6V不变，固定电阻R1为10Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”，电压表量程为0~3V，电流表量程为0~0.6A，则
A.电压表测量电阻器 R1 两端的电压。
B、当可变电阻器R2的滑块P向左移动时，电压表的读数变小。
C、为保证电路中各元件的安全工作，接入电路的可变电阻R2的阻值范围为2~10Ω
D、当电路中接的可变电阻R2的阻值为8Ω时，通电1分钟时电阻R1产生的热量为56.7J
5.下列关于家用电路的表述哪一项是正确的？
A.在家庭电路中，同时工作的电器越多，总电阻就越大
B. 家用电表上的读数显示的是该家庭使用的总电量。
C、家用电路中若没有安装保险丝，当发生短路时，会造成通过电器的电流过大，烧坏电器。
D、电炉工作时，电炉丝烧红中学九年级物理下（第十八章）电功率，但连接电炉丝的导线不会太热，因为导线的电阻比电炉丝的电阻小得多。
6. 有两个电阻器，R1A. R1 和 R2 并联B. R1 和 R2 串联C. 仅连接 R1D. 仅连接 R2
7、有两根加热丝R1、R2，大小关系为R1：R2=3：1。若单独用R1加热一壶水，所需时间为t0。若将这两根加热丝并联到电路中，则烧开同一壶水所需的时间为（忽略热损失）（）
A． B． C． D．
8. 下列哪项表述是正确的？
A.一台耗电量为1kW的烙铁正常工作25小时
B、灯泡需接上36V电压才能正常亮。
C.两盏“”灯连续工作10小时，耗电0.5kW•h
D、“”电炉正常工作5小时，耗电5度
2. 填空
9、图中给出了两个固定电阻RA、RB中电流与两端电压的关系，若将两个电阻串联在电压为3V的电源两端，则电路的总功率为。通电一段时间后，RA与RB产生的热量之比为。
10、如图所示电路中，R1=2Ω，R3=6Ω，电压表V1的读数为3V，电压表V2的读数为5V，则电阻R2=Ω，通电10s，电阻R2产生的热量为。
11、如图A所示，电源电压保持不变，当开关闭合，滑动滑块移动时，滑动变阻器所消耗的功率P与其阻值变化量R的关系如图B所示，则R1=__Ω；当滑块P滑动到最右端时，电流通过R1 1分钟产生的热量为__J。
12、如右图所示，电源电压不变，R1=5Ω，开关S闭合，当开关S0拨到b位置时，电压读数为拨到时的三分之一，则R2=Ω；若电源电压为3V，当开关S0拨到b位置时，1分钟内R1产生的热量为。
13、如图A所示，这是某品牌电饭锅的铭牌，从铭牌上可知，该电饭锅有“加热”和“保温”两个档位。图B是该电饭锅的简化电路图。经分析可知，当开关S接在a处时，电饭锅处于（填“加热”或“保温”）状态，电阻R2的阻值为Ω。
14、如图所示，电源电压为220V，R为烙铁，标记为“”，L为灯泡，标记为“”。当开关S闭合时，烙铁每分钟发出的热量为；当开关S断开时，烙铁实际发出的功率为；开关S断开后，整个电路消耗1kW•h的电能。
3.实验问题
15、在实验中探讨影响电流热效应的因素：
（1）为了探究电流通过电阻时产生的热量与电流的关系，小明设计了如图A所示的装置。在烧瓶中装上电阻丝，并插入温度计。这个实验采用比较法，确定不同电流在相同时间内产生的热量大小。下面的探究例题也采用了这种研究方法：
A.探索电流、电压和电阻之间的关系
B.用总电阻来表示同一电路中串联的两个电阻
C.在探究影响动能的因素的实验中，通过木块移动的距离来比较小车的动能。
（2）小明先测量烧瓶中煤油的温度，然后关闭开关，通电30秒，再测量烧瓶中煤油的温度网校头条，把温升填入表中，再移动变阻器的滑块，使电流发生变化，重复上述操作，得到第二组数据（见下表）：
实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温升/℃
10..5
20..0
因此，对于同一导体，当电流通过相同的时间时，产生的热量是
（3）如果你想探究电流通过电阻时产生的热量与电阻阻值的关系，可以选择图B中烧瓶里的电阻（填A或B）和图A中烧瓶里的电阻（填串联或并联）；（本题中三个烧瓶里的液体质量相等）
（4）小明提出利用上述实验装置做一个比较水与煤油比热容的实验，应选用图B中的烧瓶（填A或B）与图A中的烧瓶并联，并更换其中一个烧瓶中的液体。
16、探究“电流通过导体时，发热量与哪些因素有关”的实验中，部分实验装置如图所示。A、B两个烧瓶中的煤油质量相等，两只温度计的读数相同，电阻丝的阻值均为R1＞R2。
（1）烧瓶里装的是煤油而不是水，一方面是因为水是煤油；另一方面是因为水的比热容较低。（选择“大”或“小”）。
（2）开关与主电路连接，对主电路进行控制。
（3）关闭开关，通电运行一段时间后，你会发现（选择“A”或“B”）瓶内的温度计上的读数迅速上升。
17、小明利用如图所示的实验装置，探究导体产生的热量与电阻的关系。瓶子A和B中装有相同质量和初始温度的煤油。瓶子A中的铜丝的电阻小于瓶子B中的镍铬合金丝的电阻。
（1）实验中煤油吸收的热量大小，通过（选择“温度计读数”或“加热时间”）来反映。
（2）为了在较短的时间内取得明显的实验效果，小明选择用煤油代替水进行实验，因为煤油的比热容是水的比热容。（填“大于”或“小于”）。
（3）通电一定时间后，B瓶中温度计的读数迅速上升，实验的结论是___。
(4)本实验研究物理问题的方法是。
四、综合问题
18、为迎接“远方的朋友”，张家界修建了天门山自动扶梯。整个电梯运行在悬崖上的山洞里，梯级总长1000米，提升高度400米，运输能力为6000人/小时，客流量为7.2万人/天。下表是自动扶梯的一些参数。
（1）自动扶梯从始至终都以恒定的速度运行，请问自动扶梯从最底下运行到最上面要花多长时间？
（2）一名体重50公斤的游客站在自动扶梯上，他的脚与自动扶梯的接触面积为，他对自动扶梯施加的压力为多少？
（3）为节省能源，扶梯只需在白天有人时开启，可通过红外线自动开关S1（有人时S1闭合，无人时S1断开）和可见光自动开关S2（白天S2闭合，晚上S2断开）控制电路来实现。请完成图中电路连接。
（4）一台自动扶梯在额定电压、电功率为19千瓦的情况下连续运行40分钟，将一群游客载到山顶。这台自动扶梯消耗多少焦耳的电能？电机产生多少热量？电机的效率是多少？
19、某品牌家用电熨斗电路如图A所示，额定电压220V，最大功率440W，加热部分由调温电阻器R和固定电阻器R0组成，调温电阻器R为可变电阻器，其最大阻值为110Ω，其阻值不受温度影响。
（1）固定电阻R0的阻值是多少？
（2）电熨斗工作时的最小功率是多少？此时流过电路的电流是多少？
（3）设电熨斗每秒放出的热量Q与电熨斗温度t之间的关系如图B所示，请分析推导电熨斗工作时的温度调节范围。
20.阅读文章，回答问题：空调和热水器
空调热水器又称空气能热泵热水器，其工作原理图如标题图所示。空调热水器在工作过程中，通过做功煤在蒸发器中迅速变成气体，再经过压缩机压缩成高温高压气体（消耗少量电能）中学九年级物理下（第十八章）电功率，然后在冷凝器中再变成液体，达到加热水的目的。空调热水器和燃气热水器的能量较高。
热水输出率和能效比是衡量空调热水器性能的两个重要指标。热水输出率是指进水温度为20℃、出水温度为50℃时，每小时可输出的热水量。能效比是指水在加热过程中吸收的热量与所消耗的电能之比。下表是在进水温度为20℃时测得的两款“空调热水器”的部分参数。
（1）水箱中的水的温度升高，使水的内能增大。
（2）空调热水器运行时发出的热量等于（填“大于”、“等于”或“小于”）其消耗的电能量。
（3）下列关于空调和热水器的判断哪些是正确的？（____）
A.工质在冷凝器中不断吸收热量
B.空调热水器耗电量越少，能效比越高
C、由于电流的热效应，热水所吸收的热量有一部分来自于电流产生的热量。
D.压缩机做功，使工质的内能增加
（4）A型热水器在正常加热过程中，流经冷凝器的水每小时吸收的热量，其能效比为。
（5）假设B型热水器的能效比为4.2，则其热水产量为/h。
【参考答案】
1．D 2.B 3.B 4.C 5.D 6.B 7.A 8.BD
9.0.61:2
10.4 10
11.1024
12.1012
13. 加热 913
14.
15. 相同质量的水，B与A串联越多，温度计读数C的变化越大
16.导体B的最大载流时间
17、温度计读数小于控制变量法测得的值，当电流、通电时间相同时，导体电阻越大，产生的热量越多。
18. （1）2000 年代；（2）参见分析；（3）；（4）省略
19.（1）（3分）
（2） （3 分） （2 分）
（3）从图B可知，电熨斗功率为440W时，最高温度为200℃；功率为220W时，最低温度为90℃。因此，电熨斗的温度调节范围为90℃～200℃。（2分）
20.传热大于D1.26×1073.5240