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1、
第19課時 電與熱
一、選擇題
1.[2018·邵陽]將規(guī)格都是“220 V 180 W”的一臺電冰箱、一臺電腦和一床電熱毯,分別接入同一家庭電路中,若通電時間相同,則下列說法正確的是 ( )
A.電冰箱產生的熱量最多
B.電腦產生的熱量最多
C.電熱毯產生的熱量最多
D.三者產生的熱量一樣多
2.[2017·自貢]計算電流通過電風扇產生的熱量,下面公式選用正確的是 ( )
A.UIt B.U2Rt
C.I2Rt D.前面三個都可以
3.關于電流通過導體時產生的熱量,以下說法正確的是 ( )
A.根據(jù)Q=I2Rt可知,電阻越大,相同時間內產生的熱
2、量越多
B.根據(jù)Q=U2Rt可知,電阻越大,相同時間內產生的熱量越少
C.根據(jù)Q=UIt可知,相同時間內產生的熱量與電阻無關
D.根據(jù)Q=I2Rt可知,在電流一定時,電阻越大,相同時間內產生的熱量越多
4.要使電熱器在單位時間內產生的熱量減小到原來的一半,則應 ( )
A.電阻不變,使通過電熱器的電流減小一半
B.電阻不變,使電熱器兩端的電壓減小一半
C.電壓不變,使電熱器的電阻變?yōu)樵瓉淼?倍
D.電壓不變,使電熱器的電阻增大為原來的2倍
5.[2017·株洲]一臺電風扇通電后電流I隨時間t變化的圖像如圖19-7所示,電流穩(wěn)定后正常工作,設它正常工作一段時間線圈產生
3、的熱量為Q1,后因機械故障葉片停止了轉動,仍通電相同時間,線圈產生的熱量為Q2,忽略溫度對電阻的影響,則 ( )
圖19-7
A.Q1=Q2
B.Q1>Q2
C.Q1
4、關系
B.此實驗探究的是熱量與電流的關系
C.此實驗探究的是熱量與時間的關系
D.此實驗中用溫度計示數(shù)變化的大小反映產生熱量的多少
二、實驗題
7.[2018·懷化]探究“電流通過導體時產生的熱量與什么因素有關”的實驗如圖19-9甲、乙所示,兩透明容器中密封著等質量的空氣,將兩容器中的電阻絲串聯(lián)起來連接到電源兩端,通電一定時間后,比較兩個U形管中液面高度差的變化。
圖19-9
(1)在圖甲中,通過兩電熱絲的電流 ;該實驗是探究電流通過導體產生的熱量與導體的 的關系。?
(2)圖乙是探究電流通過導體產生的熱量與通過導體的 的關系。?
(3)在該實驗中,我們
5、是通過觀察U形管中液面的 來比較各容器中電熱絲產生熱量的多少的。?
(4)英國物理學家焦耳通過大量實驗。最先精確地確定了電流通過導體時產生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導體的 成正比,跟 成正比,其表達式為 。?
8.[2017·杭州]圖19-10是小金探究電動機轉動是否對小燈泡的亮度有影響的電路圖,開始小金先抓住轉軸閉合開關,觀察小燈泡的亮度,接著放開轉軸讓電動機轉動,繼續(xù)觀察小燈泡的亮度(已知:小燈泡的電阻為R,電動機線圈電阻為r,電源電壓為U),由此請你回答:
圖19-10
(1)在電動機未轉動時,t時間內電流在電路中產生的熱量為 。(填寫表達式)?
6、(2)在電動機轉動時,電流所做的功 (選填“大于”“等于”或“小于”)電流在電路中產生的熱量。?
(3)小金判斷電動機轉動后小燈泡會更亮,你認為小金的判斷正確嗎?并根據(jù)學過的知識給以解釋。
三、計算題
9.[2018·岳陽]圖甲19-11甲是某家用電熨斗。電路原理如圖乙所示,R1、R2為發(fā)熱體,R1的阻值為110 Ω,通過S1、S2實現(xiàn)溫度控制。電源電壓為電熨斗的額定電壓220 V,電熨斗消耗的最大功率為660 W。
(1)只閉合S1,求通過R1的電流。
(2)只閉合S2,求R2在60 s內產生的熱量。
(3)為適應更多衣料,小明對電路做了改造(如圖
7、丙所示)。當電熨斗控制開關S1、S2處于原低溫工作狀態(tài)不變時,移動滑片P,相應發(fā)熱體的功率可在原功率的25%~100%之間變化。求滑動變阻器最大阻值至少為多少?
圖19-11
四、綜合題
10.[2018·濱州]圖19-12甲是一家用電暖器,有“低溫”“中溫”“高溫”三擋,銘牌見下表(“高溫”擋功率空出)。圖乙為其簡化的電路原理圖,S是自我保護開關,電暖器跌倒,S自動斷開,切斷電源,保證安全。閉合S1時為“低溫”擋,請完成下列問題:
(1)“低溫”擋正常工作時的電阻是多少?
(2)“高溫”擋正常工作時的總電流是多
8、少?
(3)若某房間內空氣質量為60 kg,空氣溫度為10 ℃,設定空氣的比熱容為1.1×103 J/(kg·℃)且保持不變,用該電暖器的“高溫”擋正常工作20 min,放出熱量的50%被房間內的空氣吸收,那么可使此房間的空氣溫度升高多少攝氏度?
額定電壓
220 V
額定功率
低溫擋
550 W
中溫擋
1100 W
高溫擋
頻率
50 Hz
圖19-12
參考答案
1.C [解析] 三個電器功率相同,相同時間內消耗的電能相同,因為電熱毯將電能全部轉化為內能,所以電熱毯產生的熱量最多。
2.C 3.D 4.C 5.
9、C
6.AD [解析] 由圖可知,兩電阻絲串聯(lián),則通過兩電阻絲的電流和通電時間是相同的,電阻不同,所以探究的是熱量與電阻的關系,故A正確,B、C錯誤;電流通過電阻絲做功,消耗的電能轉化為內能,產生的熱量被煤油吸收,煤油吸收熱量溫度升高,所以,本實驗是通過溫度計的示數(shù)變化反映電流產生的熱量多少,故D正確。
7.(1)相等 電阻 (2)電流 (3)高度差
(4)電阻 通電時間 Q=I2Rt
8.(1)U2R+rt (2)大于
(3)錯誤,電動機轉動后,電動機會額外消耗一部分電量轉化為機械能從而使轉化為小燈泡的內能減小,故燈泡的亮度會變暗。
[解析] (1)在電動機未轉動時,該電路為
10、兩個電阻串聯(lián)的電路,則此時電路中的電流為I=UR+r;根據(jù)焦耳定律可知,t時間內電流在電路中產生的熱量即電流所做的功為W=Q=UIt=U2R+rt。
9.解:(1)只閉合S1時,通過R1的電流I1=UR1=220V110Ω=2 A。
(2)由題圖乙可知,S1、S2都閉合時,電熨斗的功率最大;
只閉合S2時,R2消耗的電功率P2=P大-P1=P大-UI1=660 W-220 V×2 A=220 W,
R2在60 s內產生的熱量Q2=W2=P2t=220 W×60 s=1.32×104 J。
(3)R2的電阻R2=U2P2=(220V)2220W=220 Ω。
由以上分析可知,原R1的
11、功率P1=220 V×2 A=440 W;
因P1>P2,所以當開關S1斷開,S2閉合時,處于原低溫工作狀態(tài);
當發(fā)熱功率為原低溫的25%時(滑動變阻器接入電路的阻值最大),即此時R2的最小功率為P最小=25%×220 W=55 W,
此時R2兩端的實際電壓為U2實=P最小R2=55W×220Ω=110 V,
通過R2的實際電流I2=U2實R2=110V220Ω=0.5 A;
滑動變阻器兩端的實際電壓U變=U-U2實=220 V-110 V=110 V,
通過滑動變阻器的實際電流I變=I2=0.5 A,
滑動變阻器的最大電阻至少為R變=U變I變=110V0.5A=220 Ω。
12、10.解:(1)由題圖可知,閉合S、S1時,電路為R1的簡單電路,處于低溫擋,電熱器功率為550 W,家庭電路電壓為220 V,則R1=U2P1=(220V)2550W=88 Ω。
(2)分析電路圖可知,開關S2閉合時為中溫擋,開關S1、S2同時閉合時,電路中電阻最小,功率最大,電暖氣處于高溫擋,此時R1和R2同時連入電路,總功率為P=P1+P2=550 W+1100 W=1650 W,
則電路中的電流為I=PU=1650W220V=7.5 A。
(3)t=20 min=1200 s,電暖器高溫擋工作20 min放出的熱量是Q放=W=Pt=1650 W×1200 s=1.98×106 J,
則空氣吸收的熱量為Q吸=Q放η=1.98×106 J×50%=9.9×105 J,
升高的溫度Δt溫=Q吸cm=9.9×105J1.1×103J/(kg·℃)×60kg=15 ℃。
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