18.4 焦耳定律（专题训练）【七大题型】（原卷版）

184 焦耳定律（专题训练）【七大题型】 【题型1 电流的热效应】.........................................................................................................................................1 【题型2 探究影响电流通过导体时产生热量的因素】..........................................................................................2 【题型3 焦耳定律】................................................................................................................................................. 5 【题型4 焦耳定律的计算及其应用】.....................................................................................................................7 【题型5 焦耳定律在实际中的应用】................................................................................................................... 10 【题型6 电热的利用与防止】............................................................................................................................... 11 【题型7 电功与电热的综合计算】....................................................................................................................... 11 【题型1 电流的热效应】 1．（2023•高港区模拟）利用电流热效应研制的新型智能加热织物，为北京冬奥会运动员 提供了保暖服装．揭示电流热效应规律的科学家是（ ） ．焦耳 B．安培 ．瓦特 D．伏特 2．（2023•扶绥县二模）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ） ．电风扇 B．电饭锅 ．吸尘器 D．电视机 3．（2023•南关区校级二模）北京冬奥会期间，我国科研人员为运动员提供了带电源的智 能控温加热手套，如图所示。下列与加热手套工作原理相同的用电器是（ ） ．话筒 B．电热水壶 ．电风扇 D．洗衣机 4．（2023•淮阳区三模）（多选）为延长食物保质期，可对食物进行真空包装。真空包装 机（如图甲）先抽出塑料袋内的气体，再利用电热丝加热塑料袋口对袋子进行密封。图 乙是模拟该真空包装机功能的简易电路图。下列说法中正确的是（ ） ．该电路中，要使抽气机工作，需闭合开关S1和S2 B．真空包装机加热塑料袋口对袋子密封时，利用电流的热效应产生大量热量 ．密封时温度过低导致塑料无法熔化，则应将滑动变阻器的滑片向左移动 D．抽气机将塑料袋内的空气抽出后袋子变瘪，这是由于受到了大气压强的作用 5．（2023•文圣区三模）如图是验钞、点钞一体机。验钞机利用 （填“红外线”或 “紫外线”）使荧光物质发光；机器上的LED 指示灯是由 材料制成的；使用过 程中机器温度升高，这是电流的 效应。 6．（2023•沛县校级二模）生活中有许多物理知识的应用，例如家庭厨房内。电饭锅是利 用电流的 效应制成的；煮水饺时，原来沉在锅底的水饺，由于内部气体的膨胀而 逐渐上浮到水面，这是通过增大 （浮力/重力）而使其上浮的；吃饭时，使用的 筷子实质上是一种 杠杆。 【题型2 探究影响电流通过导体时产生热量的因素】 7．（2023•峨眉山市模拟）如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封 初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法 正确的是（ ） ．通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法 B．该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系 ．通过右侧电阻丝的电流比左侧小 D．右侧电阻丝的阻值比左侧小 8．（2023•商河县校级开学）关于以下各图实验，说法不正确的（ ） ． 探究串联电路电流特点时，最好选用两个规格不同的 小灯泡 B． 探究不同物质吸热能力时，除了图中所示的器材，还 需要天平和秒表 ． 探究电流与电阻的关系时，因为要控制其他变量，所以滑片不能动 D． 探究电流产生热量与电流关系时，煤油升高的温度反映电 流产生热量多少 9．（2023•肇东市校级模拟）电炉中的电热丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导 线却不怎么热，主要是因为导线与电热丝 （选填“电流”或“电阻”）不同。 小彬用如图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”，电源电压为 3V，电阻丝R1＝10Ω，R2＝20Ω，两气球相同。闭合开关后，密闭烧瓶内等量的空气被 加热，他观察到 （选填“甲”或“乙”）气球先鼓起来。 10．（2023•沈阳）如图是探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装 置，透明容器和B 中密封着等质量的空气，U 形管中液面相平。 （1）将两容器中的电阻丝R1和R2串联起来接到电源两端，通电一段时间后、观察比较 两个装置中U 形管液面高度差的大小关系，来研究电流通过导体产生的热量与 的关系； （2）实验中如果单独观察R1或R2所在装置，会发现随着通电时间的增加，U 形管中液 面的高度差增大，这表明：在电阻和电流不变时，通电时间越长，电流通过导体产生的 热量越 。 11．（2023•东莞市校级二模）回顾和反思实验是一种很好的学习方法。请分析以下实验并 回答问题。 （1）在图甲实验中，用相同酒精灯给质量相同的水和沙子加热，发现水升温更慢，是 因为水的比热容比沙子更 ，加热过程中，酒精量变少，酒精的热值 （选填 “不变”、“变大”或“变小”）。 （2）在图乙实验中，烧杯内被加热的b 应选用 物质（选题“相同”、“不同” 或“可以相同或不同”）。 （3）图丙实验中，滑动变阻器是通过改变接入电路的电阻丝 从而改变电阻大小。 （4）小明还想探究“电热与电阻的关系”，他应选用图丁中 （选填“”、“B” 或“”）装置，将烧瓶内的电阻与图丙中烧瓶内的电阻 （选填“串联”、“并 联”或“串并联都可以”）。 12．（2023•天元区校级三模）探究电热影响因素用如图1 所示的装置探究电流通过导体产 生的热量与电流的关系。相同烧瓶内装满了煤油。 （1）烧瓶中装入的煤油是 （选填“导体”或“绝缘体”）。 （2）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1 与R2 的阻值应 （选填“相同”或 “不同”），通过R1的电流 通过R2的电流。 （3）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大。说明 。 （4）小红用如图2 所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关 系”。经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度与电流 的关系图象。根据焦耳定律可知，如图3 中能正确反映﹣关系的是 。 【拓展】 用Q＝2Rt 可以计算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q＝Ut 计算通过任何用电器 产生的热量吗？ ，请用实例说明原因。 。 【题型3 焦耳定律】 13．（2023•常德模拟）用如图的装置探究“影响电流热效应的因素”，电阻丝R1和R2分 别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确 的是（ ） ．该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系 B．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快 ．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少 D．观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少 14．（2023•蔡甸区模拟）如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，，B 两U 形管内 的液面相平，电阻丝的电阻R1＝R2＝R3，小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体 时产生的热量Q 跟什么因素有关，下列说法正确的是（ ） ．此实验在探究电热Q 与电阻R 是否有关 B．通过R1的电流和通过R2的电流大小之比为2：1 ．电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等 D．通电后，管的液面将会比B 管的液面低 15．（2023•齐齐哈尔一模）（多选）如图所示是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素 有关的实验，下列分析正确的是（ ） ．甲装置通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多 B．乙装置通电一段时间后，右侧U 形管中液面的高度比左侧的低 ．乙装置是为了研究电流产生的热量与电阻的关系 D．甲，乙两次实验都应用了控制变量法 16．（2023•九龙坡区模拟）家庭电路中的保险丝利用电流的 效应，当通过的电流过 大时自动熔断达到保护电路的目的。英国物理学家 做了大量的实验，于1840 年 最先精确地确定的电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。 17．（2023•辽宁）小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻 丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和 （填“R1”或“R2”）分 别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U 形管中 反映电阻丝产 生热量的多少。通过实验分析可知，当电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大， 这个电阻产生的热量越 。 【题型4 焦耳定律的计算及其应用】 18．（2023•常州模拟）如图乙所示，将锡纸条的中间剪掉一些，已知b、b、d 长度相等， 如图甲所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火关于该实验现象的分 析错误的是（ ） ．b 段的电阻大于b 段的电阻 B．b 段产生的热量大于d 段 ．先冒烟的是b 段 D．b 段的电流小于b 段的电流 19．（2023•徐州模拟）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S 后，滑片P 从b 端移动到端的过程中，电压表示数U 与电流表示数的关系图象如图乙所示，下列判 断正确的是（ ） ．电源电压为8V B．R1的阻值为40Ω ．当滑片P 移至中点时，电路消耗的总功率为36 D．当滑片P 在b 端时，通电10s 后R1上产生的热量是4 20．（2023•大丰区校级模拟）某电热水壶有两根电热丝，若把一根电热丝接入电路，烧开 一壶水要30m；若但把另一根电热丝接入原电路，烧开一壶水要15m，若把这两根电热 丝并联起来接入原电路，烧开这壶水需要的时间是（不考虑热损失）（ ） ．45m B．10m ．15m D．30m 21．（2023•哈尔滨模拟）如图所示，是灯泡L 和电阻R 的U﹣图像，下列说法正确的是（ ） ．当灯泡L 两端电压为1V 时，电阻为5Ω B．通过R 的电流为02 时，5s 内R 产生的热量是1 ．它们串联在电路中，当电路中电流为04 时，电源电压为2V D．它们并联在电路中，当电源电压为3V 时，电路总功率为18 22．（2023•长沙模拟）如图所示是两挡电饭锅内部加热部分的简化电路图，R1、R2均为发 热电阻，将开关S 分别置于1、2 两位置时，电饭锅处于不同挡位。已知高温挡功率为 1000，R2 的阻值为110Ω。当开关S 置于2 位置时，电饭锅处于 挡（选填“高 温”或“低温”），该挡位正常工作10m 产生的热量是 。 23．（2023•聊城）熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以本身产生的热量使其熔断 的原理制成的。测得某熔断器在不同电流下的熔断时间如下表。若通过的电流为20，熔 断器的电阻为1Ω，则通电时间为 s 时熔断器熔断，此过程中熔断器产生的热量是 。 电流/ 12 20 25 30 40 熔断时间t/s 不会熔断 40 8 45 25 24．（2023•南充模拟）如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能。 加热电阻的阻值为484Ω，电动机线圈电阻为2Ω，电源电压220V 稳定不变。水＝ 42×103/（kg•℃）求： （1）加热电阻正常工作时的电功率是多少？ （2）在足浴盆中加入体积为2L、初温为30℃的水，加热至40℃，水吸收的热量是多 少？ （3）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为02，按摩5m，电动机线 圈产生的热量是多少？ 25．（2023•乌鲁木齐一模）如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω，闭合开关S，电流 表1的示数为04，电流表2的示数为06，求： （1）R1两端的电压； （2）R2的阻值； （3）2m 内整个电路产生的热量。 26．（2023•宛城区校级模拟）FXB 型“220V 1100”电饭煲的原理图如图所示，它有高温烧 煮和保温两挡，通过单刀双掷开关S 进行调节，R0为电热丝。当开关S 接高温烧煮挡时， 电路的功率为1100，当开关S 接焖饭保温挡时，电路的总功率为22。 （1）电饭煲在高温烧煮挡时，开关S 应与 触点连接，电饭锅加热食物时的工作 原理是 。 （2）当电饭煲在保温时电路中的电流多大？ （3）此时，电热丝R 的阻值多大？ （4）保温10m，电热丝R0产生的热量为多少？ 【题型5 焦耳定律在实际中的应用】 27．（2023•章丘区一模）电炉通电后不久电炉丝就会热得发红，而与电炉丝相连的导线却 不是很热，根据这种现象以下提出的最合理的科学探究问题是（ ） ．电流流过导体时产生的热量与哪些因素有关？ B．电流流过导体时产生的热量与导体中电流的大小有什么关系？ ．电流流过导体时产生的热量与通电时间有什么关系？ D．电流流过导体时产生的热量与导体的电阻有什么关系？ 28．（2023•襄都区开学）电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热， 这是因为（ ） ．铜导线的电阻小，因而产生的热量少，而电炉丝电阻大产生的热量多 B．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大 ．铜导线有绝缘层，所以不怎么热 D．铜导线不消耗电能，所以不容易热 29．（2023•靖江市一模）小明做了“电池+口香糖锡纸＝取火工具”的实验：取口香糖锡 纸，剪成条状，将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，很快发 现纸条中间处开始冒烟，起火苗，如图所示。这是因为锡是 （导体/绝缘体）， 将它的两端直接连接电池正负极，就会造成 。根据电学中的 定律，此时电 流通过锡纸时迅速产生大量热量，温度上升使锡纸燃烧。 【题型6 电热的利用与防止】 30．（2022 秋•宜阳县期末）标有“220V 40”的字样的电视机、电风扇、电热毯和日光灯四 种电器，都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是（ ） ．电热毯 B．电风扇 ．电视机 D．日光灯 31．（2023•阿荣旗二模）使规格都是“220V，180”的一台冰箱、一台电脑、一张电热毯都 在额定电压下工作相同的时间，则（ ） ．电冰箱产生的热量最多 B．电热毯产生的热量最多 ．电流通过电脑做的功最多 D．电热毯消耗的电能最快 32．（2023•福田区模拟）生活中的一些器具或实验室中的某些装置上会有特殊的“孔”， 它们的作用不尽相同。下列说法正确的是（ ） ．茶壶盖上的“孔”的作用是排气，使茶水加速降温 B．打开行驶的汽车的天窗，汽车顶部的天窗“孔”利用压强差可将车内的空气“抽 “到车外 ．电脑上的散热“孔”的作用是利用通风散热减少硬件产生的电热 D．在探究水沸腾的实验中，烧杯盖子上的“孔”的作用是使杯内水面上方的气压小于 外界大气压 33．（2022 秋•庄河市期末）电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有 害，我们为防止电流热效应产生危害而采取必要的措施。请各写出一个生活或生产中电 热的利用和防止的实例： ； 。 【题型7 电功与电热的综合计算】 34．（2023•铁锋区模拟）用一个额定电功率为1000 的电水壶烧开一壶2L 的水需要的时间 是840s，水的温度从20℃升高到100℃，则这个电水壶的加热效率是（ ） ．85% B．95% ．90% D．80% 35．（2023•涟源市一模）将一个电热水器单独接在清零的计量插座上工作2，屏幕显示如 图所示，若该时间内消耗的电能全部被40kg 的水吸收（水未沸腾）已知电费单价为05 元/（k•），水＝42×103/（kg•℃），则下列说法正确的是（ ） ．电热水器是电源 B．该过程消耗电能05k• ．水温升高30℃ D．电热水器的功率为400 36．（2023•青岛）（多选）某品牌电热水壶，部分参数如表所示，它正常工作245s，可将 体积为2L、温度为20℃的水加热到70℃。下列分析正确的是（ ） 额定电压：220V 额定功率：1800 额定容积：2L ．电热水壶正常工作时的电流约为012 B．电热水壶正常工作时电热丝的阻值约为269Ω ．电热水壶整个过程消耗的电能是441×105 D．电热水壶中的水吸收的热量为42×105 37．（2023•新会区二模）在家用电器调查活动中，小亮让家里的电热水器单独工作1m， 测得家中如图所示的电能表的转盘转了70r，则该电热水器的实际功率为 ；若不 计能量损失，这段时间内电热水器里30kg 的水温度升高了 ℃。由于电热水器的 电功率远大于电风扇的电功率，从安全用电的角度考虑，电热水器的电源线比电风扇的 要 （选填“细”或“粗”）。[已知水的比热容水＝42×103/（kg•℃）] 38．（2023•叶县模拟）小明家茶桌上的电热水壶有“加热”和“保温“两挡，其简化电路 图如图所示，保温挡的额定功率为100、发热电阻R2的电阻值为605Ω，发热电阻R1的 电阻值为 Ω，加热挡的额定功率为 。加热过程中不计热量散失，在标准大 气压下，将15kg 、20℃的水刚好加热到沸腾所需时间为 s[ 水＝ 42×1