《1焦耳定律》同步练习【答案】

《18.4焦耳定律》同步练习参考答案与试题解析一．选择题（共20小题）1．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（）A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系 B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 C．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少的 D．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大【解答】解：A、装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右＝I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知，I右＝I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1＝I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半；两容器中电阻丝的阻值相等，但通过它们的电流不同，这是探究电流产生的热量与电流的关系，不是探究电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；B、不改变导线的连接方式，将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，此时两容器中电阻丝的阻值不相等，结合前面分析可知，通过它们的电流也不同，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误；C、电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气温度的变化会导致容器中空气体积的变化，即可以通过U形管中液面高度差的变化来反映电阻丝放出热量的多少，故C错误；D、通电一段时间后，电阻相同，根据Q＝I2Rt可知，时间和电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多，左边的电流大，则产生的热量多，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故D正确。故选：D。2．某同学探究焦耳定律，部分电路如图所示。两个相同的烧瓶中装有初温相同、质量不等的煤油，装置左侧煤油多于右侧。通电一段时间后，左侧温度计示数高于右侧。下列说法正确的是（）A．通过右侧电阻丝的电流比左侧小 B．右侧电阻丝的阻值比左侧小 C．该装置不能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 D．通过温度计的示数变化判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法【解答】解：A、由图知，两电阻丝串联，根据串联电路的电流特点可知，各处的电流是相同的，故A错误；B、两个相同的烧瓶中密封初温相同的煤油，左侧的煤油的质量大，通电一段时间后，做侧玻璃管中液面比右侧高，说明电流通过左侧电阻丝产生的热量多；电流和通电时间均相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，左侧电阻丝的阻值大，故B正确；C、由前面解答可知，通过电阻丝的电流和通电时间均相同，虽然两侧煤油的质量是不相同的，但本题中左侧的油肚饿质量大，温度升的高，表明吸收的热量多，故能探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故C错误；D、通过温度计的示数变化判断电流产生热量的多少，这属于转换法，故D错误。故选：B。3．如图所示为一种新型电器﹣﹣无叶空气净化暖风器，兼具风扇、制暖和空气净化的功能，其制暖功率为2kW．如果要将一个普通卧室的温度从5℃提升到20℃，请估算该电器至少需要工作多长时间（不计热量损失，已知空气的密度约为1.3kg/m3，比热容约为1.0×103J/（kg•℃）（）A．2min B．7min C．15min D．20min【解答】解：一个普通卧室的空气体积约为V＝6m×3m×3m＝54m3，空气质量m＝ρ空气V＝1.3kg/m3×54m3＝70.2kg，温度从5℃提升到20℃，吸收热量Q＝cm△t＝1.0×103J/（kg•℃）×70.2kg×（20℃﹣5℃）＝1.053×106J不计热量损失，W＝Q＝1.053×106J，由P＝可得，t＝＝＝526.5s＝8.775min，与B选项接近。故选：B。4．在“比较两种液体比热容的大小”实验中，提供的装有液体、发热电阻丝和温度计的烧瓶（各烧瓶完全相同；各烧瓶中的液体种类不同、质量相同；各烧瓶中发热电阻丝完全相同），其他器材任选。小明选用的两个烧瓶中分别装有A、B两种液体，选用的其他器材及实物连接图如图所示。则（）A．给A、B两种液体加热时，小明“先闭合S1和S2，后闭合S3，一段时间后，断开S3。”这样操作可保证加热时间相同，其目的是使两种液体吸收相同的热量 B．通过观察，发现A液体中温度计示数的变化量大，则A液体比热容大 C．此实验装置根本无法得到比较AB两种液体比热容大小的目的 D．三个开关都闭合时，两容器中发热电阻丝串联，电流相等【解答】解：A、S3为总开关，S1和S2支路开关，小明“先闭合S1和S2，后闭合S3，一段时间后，断开S3”这样操作可保证两电热丝同时有电流通过，确保加热时间相同，根据Q＝I2Rt，其目的是使两种液体吸收相同的热量；故A正确；BC、通过观察，加热相同时间，吸收相同热量，发现A液体中温度计示数的变化量大，则A的吸热能力小，B的吸热能力大，B液体比热容大，故BCD错误；D、三个开关都闭合时，两容器中发热电阻丝是并联的，电流相同，故D错误。故选：A。5．如图所示，2只烧瓶内装有煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙．则利用该实验装置难以完成探究的是（）A．电流通过电热丝时产生的热量跟电热丝的阻值大小有关 B．电流通过电热丝时产生的热量跟通过电热丝的电流大小有关 C．电流通过电热丝时产生的热量跟电热丝的通电时间长短有关 D．电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻、通电时间成正比【解答】解：A、由图可知，该电路为串联电路，电路中的电流是相同的，通电时间也相同，电阻不同，故可以探究电流通过电热丝时产生的热量跟电热丝的阻值大小是否有关，故A能完成；B、图中有滑动变阻器，移动滑片，可以改变电流的大小，故可以探究电流通过电热丝时产生的热量跟通过电热丝的电流大小是否有关，故B能完成；C、实验中，可以通过控制开关来控制通电时间的长短，来判定产生热量与通电时间的关系，故C能完成；D、实验中可以探究电流产生的热量与电阻、通电时间、电流大小的关系，但不能得出具体的数字关系，故D不能完成。故选：D。6．如图实验装置可用于探究“电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系”。实验装置中，两根电阻丝R1（5Ω）、R2（10Ω）串联后分别放入两个相同的封闭空气盒中；两个空气盒各自连接一个相同的U形管，两U形管装有同种液体并封闭等量的空气，且两U形管内的各液面相平。下列说法正确的是（）A．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝产生热量的多少 B．通电一段时间后，会发现左侧U形管的液面高度差小于右侧U形管 C．两侧空气盒与U形管中装等量的煤油也可以完成探究任务，且更节省时间 D．利用该实验装置无法探究“电流通过导体产生热量的多少与通电时间长短的关系”【解答】解：A、电热丝对空气盒内的空气加热，空气受热膨胀，会推动U型管内的液柱变化，通过液柱的变化可以判定电阻产生热量的多少，故A错误；B、由Q＝I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，左侧U形管的液面高度差小于右侧U形管，故B正确；C、煤油的比热容远远高于空气的比热容，在吸收相同的热量时，温度变化较小，体积变化较小，U型管内的液柱变化不明显，利用煤油更浪费时间，故C错误；D、实验中可以通过开关来控制加热的时间，能探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间长短的关系，故D错误。故选：B。7．如图所示装置中，甲、乙、丙三个完全相同的烧瓶中分别装有质量、初温都相同的液体，烧瓶中的电阻丝分别是水、水、煤油，烧瓶中的电阻丝分别为R甲、R乙、R丙，烧瓶内都有相同的温度计。某科学实验小组借助该装置对“探究电热多少与哪些因素有关”、“比较不同物质的吸热能力”两实验及相关问题展开了讨论，在关于该实验装置的叙述中正确的是（）A．若探究“电热多少与电阻大小有关”可选用甲、丙两烧瓶 B．若探究“不同物质的吸热能力”，则物质吸热的多少可用温度计示数来表示 C．在利用该装置进行的探究实验中只运用了控制变量法，没用到转换法 D．若通电相同时间，温度计示数高低关系为T丙＞T乙＞T甲【解答】解：A、电流产生热量与电流、电阻和通电时间三个因素有关，探究中要采用控制变量法；探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系，应控制电流和通电相等，改变电阻。通电后给质量相同的同种液体加热，所以应比较甲乙两瓶中温度计的变化情况，因为R甲＜R乙，所以乙中液体温度升高得快些；故A错误；B、为了比较水和煤油吸热的多少，应采用相同的加热装置，通过比较加热时间来比较物体吸收热量的多少，采用的是转换法，因为R乙＝R丙，所以要选择乙丙两瓶中温度计的示数变化情况；通电相同时间（吸热相同的热量），质量相等的水和煤油中，煤油的温度升得高，温度计示数变化大，即丙中的温度升的高，故B错误；C、由于此实验中，电热是不易观察的，所以此装置中将电热的多少转化为图中U型管中液面的高度差，即高度差越大，盒内气体膨胀的越厉害，即盒中气体产生的电热就越多；采用的是转换法；实验中需要相同的量和不同的量，采用的是控制变量法；故C错误；D、由上面的结论可知，温度计示数高低关系为T丙＞T乙＞T甲，故D正确。故选：D。8．如图所示是探究电流产生热量与电阻的大小是否有关的实验装置。烧瓶内装有质量和初温均相同的煤油，且R甲小于R乙．下列分析不合理的是（）A．加热相同的时间，乙装置中温度计的示数上升得更高 B．用温度计便于直观比较两者产生热量的多少 C．在此实验中，去掉电流表也能完成实验 D．烧瓶内的液体选用煤油而不是水，是因为水更容易导电【解答】解：A、加热相同的时间，由于串联电路，电流也相同，电阻越大，产生的热量越多，乙的电阻大，产生的热量多，加热相同的煤油，则乙装置中温度计的示数上升得更高，故A正确；B、实验中采用了转换法，用温度计便于直观比较两者产生热量的多少，故B正确；C、在此实验中，去掉电流表后，由于该电路为串联电路，通过甲乙的电流是相同的，故也能完成实验，故C正确；D、烧瓶内的液体选用煤油而不是水，是因为煤油的比热容较小，在吸收相同热量时，煤油的温度变化大，易于观察，故D错误。故选：D。9．小黄家中新购置了一台挂式电热水器，他查看了电热水器说明书后，将电热水器内部电路结构简化成如图所示电路图，该热水器设有高，中，低三档，电热丝R1＝48.4Ω，电热丝R2＝24.2Ω，容积为20L，使水从20℃加热到70℃，下列说法不正确的是[水的比热容为4.2×103J/（kg⋅℃）]（）A．开关S、S1闭合，S2断开，处于低温档 B．水从20℃加热到70℃需要吸收的热量4.2×106J C．若利用中温档加热需要4200s，则电热转化效率为50% D．高温档的加热功率2800W【解答】解：A、由电路图可知，开关S、S1闭合，S2断开，电路中电阻最大，由P＝可知，功率最小，热水器处于低温档，故A正确；B、由ρ＝可得，水的质量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×20×10﹣3m3＝20kg，水从20℃加热到70℃需要吸收的热量Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg⋅℃×20kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×106J，故B正确；C、由电路图可知，开关S、S2闭合，S1断开，电热丝R2接入电路，根据P＝可知，为中温挡；中温档功率P中温＝＝＝2000W，利用中温档加热4200s，需要消耗电能W＝P中温t＝2000W×4200s＝8.4×106J，电热转化效率η＝×100%＝×100%＝50%，故C正确；D、闭合S、S1、S2时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，由P＝可知，电路的总功率最大，热水器处于高档，低温档的加热功率P低温＝＝＝1000W，高温档的加热功率P高温＝P低温+P中温＝1000W+2000W＝3000W．故D错误。故选：D。10．下列用电器在正常工作时消耗相同的电能，产生热量最多的是（）A． B． C． D．【解答】解：用电器工作时将电能转化为其他形式的能量，电饭煲工作时将电能全部转化为内能；电风扇工作时主要把电能转化为机械能，产生很少的热量；电脑和电视机工作时，电脑转化为声能、光能等其他形式的能，产生的内能较少，比较可知，消耗相同的电能，产生热量最多的是电饭煲。故选：C。11．如图所示，将三个相同的空烧瓶瓶口分别用完全相同的气球密封，现用粗细相同但长度依次变长的铜丝R1、锰铜合金丝R2和镍铬合金丝R，分别给三个烧瓶中的空气加热。请结合表中给出的数据判断：通电一段时间后气球的体积膨胀情况是（）一些材料制成的长1m、横截面积1mm3的导体在20℃时的电阻值材料种类铜锰铜合金镍铬合金电阻值/Ω0.0170.441.1A．a最大 B．b最大 C．c最大 D．三个一样大【解答】解：实验中将三电阻丝串联接入电路，控制电流和通电时间相同；在电流和通电时间相同的情况下，通电一段时间后，c瓶中的电阻丝阻值最大，放出的热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大。故选：C。12．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（）A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系 B．右侧容器上方电阻的作用是使左右两侧的电阻不相等 C．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少的 D．若将右侧的两个电阻并联都放入容器中，通过相同时间，容器中产生热量之比为2：1【解答】解：A、装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右＝I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右＝I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1＝I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半；两容器中电阻丝的阻值相等，但通过它们的电流不同，这是探究电流产生的热量与电流的关系，不是探究电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；B、右侧容器上方电阻与下方的5欧姆的电阻并联，这样做的目的时控制电阻相同，通过左右两个电阻的电流不同，故B错误；C、电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气温度的变化会导致容器中空气体积的变化，即可以通过U形管中液面高度差的变化来反映电阻丝放出热量的多少，故C错误；D、若将右侧的两个电阻并联都放入容器中，把右侧的电阻看做一个整体，根究并联电路的电阻关系可知，其电阻为5Ω×＝2.5Ω，此时左侧电阻和右侧电阻是串联的，则电流和通电时间都是相同的，根据焦耳定律的公式Q＝I2Rt可知，电流、通电时间相同，热量与电阻大小成正比，则产生的热量比值为Q1：Q2＝5Ω：2.5Ω＝2：1，故D正确。故选：D。13．如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A，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（）A．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的电流大小相等 C．电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等 D．通电后，A管的液面将会比B管的液面高【解答】解：由题知，电阻丝的电阻R1＝R2＝R3；A、装置中R2、R3并联后再与R1串联，通过R1的电流I1＝I2+I3，而I2＝I3，所以右边容器中通过R3的电流I3是左侧通过R1电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，故A错误；B、由图知，通过R1的电流I1＝I2+I3，而I2＝I3，所以通过电阻R1和R2的电流不相等，故B错误；C、已知R1＝R2＝R3，所以R2、R3并联后的总电阻是R2＝R1，由于串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比，所以电阻R1两端的电压大于R2两端的电压，故C错误；D、左右两容器中的电阻相同，而通过电阻R1的电流大于R2的电流，通电时间相同，由Q＝I2Rt可知，A容器中电阻R1产生的热量多，则A管的液面将会比B管的液面高，故D正确。故选：D。14．两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示。闭合开关S，经过相同的时间，R1、R2产生的热量之比为（）A．1：3 B．3：1 C．1：9 D．9：1【解答】解：由题知，两电阻并联在电路中，所以它们两端的电压相同，由图乙可知，当两电阻电压都为3V时，通过R1、R2的电流之比为0.6A：0.2A＝3：1；根据I＝可知，R1、R2的电阻之比为1：3；通电时间相同，电压相同，则根据电热公式Q＝W＝t可知，产生的热量与电阻成反比，故产生热量之比为3：1。故选：B。15．如图是探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关的实验装置，将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气，通电前两U形管内液面相平接通电源一分钟后，通过R1、R2电流分别为I1、I2则（）A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流的关系 B．通电一段时间后，U形管A中液面的高度差比右侧的大 C．I1＝l2，A管中的液面较低 D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少的【解答】解：A、由图可知两电阻丝串联，在串联电路中电流处处相等，而两电阻丝的阻值不同，所以此装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；BC、两电阻丝串联，通过的电流相等，右侧电阻丝的阻值较大，在通电时间相同时，由Q＝I2Rt可知，右侧电阻丝产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，右侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，则B玻璃管液面较高，A管中的液面较低，故B错误，C正确；D、实验过程中是电热丝对容器中的气体加热，是利用容器中气体的热胀冷缩引起U形管中液柱高度的变化来反映电阻丝放出热量的多少，故D错误。故选：C。16．如图为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＜R2．下列说法正确的是（）A．该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系” B．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流 C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢 D．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动【解答】解：A、图中两电阻串联，通过的电流和通电时间相等，而电阻不同，故可研究电流产生的热量与电阻的关系，AB错误；C、根据Q＝I2Rt，因R1＜R2．故右边容器中电阻丝产生的热量多，由转换法，甲管中液面上升比乙慢，C正确；D、闭合开关后，要使电流增大，由欧姆定律，要减小电路的电阻，故应将滑动变阻器滑片P向右移动，D错误。故选：C。17．如图所示是电热吹风机的内部电路原理图，电热吹风机由一个电动机和一个电热丝并联组成。电动机中有电流通过时会有风吹出，电热丝中有电流通过时会有热量产生。当开关S1、S2都闭合，二者都正常工作，下列说法正确的是（）A．电动机和电热丝在相同时间内产生的热量相同 B．电动机和电热丝在相同时间内消耗的电能相同 C．电动机和电热丝消耗的电功率相同 D．电动机消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能【解答】解：（1）由图知，两开关闭合时，电动机和电热丝并联，由并联电路电压特点知它们两端电压相等，但通过它们的电流不一定相等，电阻不一定相等，由Q＝I2Rt可知，相同时间内产生热量不一定相同，故A错误；由W＝UIt可知，相同时间内消耗电能不一定相同，故B错误；由P＝UI可知，电动机和电热丝消耗电功率不一定相同，故C错误；（2）电动机工作时消耗的电能主要转化为机械能，由电流的热效应知会有一部分电能转化内能，故D正确。故选：D。18．如图，电源电压不变，R1、R2是两个相同的电阻，当闭合开关S1，断开S2、S3，通电20min，电路产生的热量为Q；同时闭合S2、S3，断开S1，若要产生相同的热量Q，则需通电（）A．5min B．10min C．20min D．40min【解答】解：由题知，R1、R2是两个相同的电阻，若R1＝R2＝R，由图可知，当闭合开关S1，断开S2、S3时，两电阻串联，总电阻为2R，电源电压不变，由焦耳定律可得，通电20min电路产生热量Q＝×20min，闭合S2、S3，断开S1时两电阻并联，总电阻为，产生相同热量，则：Q＝×t＝×t，×t＝×20min，所以t＝5min。故选：A。19．电炉通电后，电