15.3电热器 电流的热效应（一）-焦耳定律（原卷版）

15.3电热器电流的热效应（一）——焦耳定律1．将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min这段线路便会损耗J的电能。2．为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，小明将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，所用蓄电池电压相等且保持不变，R1＜R2，各烧瓶的煤油质量相等，初温相同；甲装置可以探究电热与是否有关；通电时间相同，比较a和c可以探究电热与的关系；在相同的通电时间内，四个烧瓶中（填序号）温度计示数最高。3．如图是探究焦耳定律的实验装置，已知R1＝5Ω，R2＝R3＝10Ω，只闭合S1可以探究电流产生热量与的关系，若通过R1的电流为0.2A，1min内R2产生的热量为J。闭合S1和S2，左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，表明（填“电流”或“电阻”）对电流通过导体产生的热量影响更大。4．如图是探究电流通过导体产生的热量与（选填“电流”或“电阻”）关系的实验装置，实验中用U形管内液面的反映导体产生热量的多少。通电一段时间后，容器（选填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多。某小组在利用该图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查容器气密性良好，请你分析实验现象不同的原因：（写出一条，合理即可）。5．如图所示，两个密闭容器中接入电热丝R1、R2，右边容器上方接入电热丝R3，在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。本实验是根据（选填“气体”或“液体”）的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少，已知R1＝6Ω，R3＝10Ω，为了研究电流产生的热量与电流的关系，则R2＝Ω。若将R3和R2并联接入右边密闭容器中，则可研究电流产生的热量与的关系。6．如图是“探究电流通过导体产生的热量与电阻大小关系”的实验，实验过程中要控制和通电时间相同，通过比较U形管中，来判断导体产生热量的多少。实验中电源电压保持不变，为了让导体产生更多热量，使实验现象更明显，R1、R2应选择阻值为（填“5Ω和10Ω”或“10Ω和20Ω”）的两个电阻完成实验。7．用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素，三个相同的锥形瓶内均装有质量相等的煤油，电阻丝R1、R2、R3浸没在煤油中，其中R1＝R3＝6Ω、R2＝3Ω。闭合开关前，记录下煤油的初温度t0；接通电源，同时闭合开关S1、S2，记录下电流I，通电相同时间，记录下煤油的末温度t，结果如表所示，则R1、R2所在锥形瓶中的煤油升温所吸收的热量之比为。比较①③可知，导体产生的热量与有关；比较（选填序号）可知，导体产生的热量与电阻有关。若要探究导体产生的热量与通电时间的关系，应进行的操作是：。序号电阻电流I/A初温度t0/℃末温度/℃①R11.02030②R21.02024③R31.520448．如图所示，a，b，c，d，e，f是6个装有等量相同温度的水的相同容器，容器中放有同样的电阻丝绕成的线圈，各线圈的圈数如图所示，同时通电一段时间后：①图（a）3个容器中的水温从高到低的顺序是；②图（b）3个容器中的水温从高到低的顺序是。9．如图甲所示为小明家的电能表，若小明家此时只有电炉在烧水，该电能表的转盘在5min内转了60转，则这段时间内小明家消耗的电能为kW•h，可以算得电炉子的功率为W，小明观察到图乙电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接的导线却发热不明显，可以通过比较图丙实验中的（选填“A、B、C”）两个液柱高度可解释说明这种情况。10．如图是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，在两个相同的烧瓶中装有质量（相等/不等）的（同种/不同）液体，瓶中各放置一根电热丝，且R甲＞R乙，这样的装置可以研究电流产生的热量与的关系；实验中通过观察来比较电阻丝产生热量的多少；如果所用液体仅有水和煤油，为使实验现象明显些，应选择来进行实验。11．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（）A．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 C．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12．如图是探究焦耳定律的实验装置，两个烧瓶中装着等质量、等温度的煤油，电阻阻值R1＞R2。闭合开关一段时间后，记录两支温度计的示数。下列说法中正确的是（）A．闭合开关，电阻两端的电压关系为U1＜U2 B．通电1min后R2所在的烧瓶温度计示数更高 C．温度计示数的变化可反映电阻产生热量的多少 D．该装置只能探究电流产生的热量与电阻大小的关系13．如图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（）A．本次探究实验中用到了控制变量法和等效替代法 B．此实验必须把甲、乙两图接在电压相同的电源两端实验结论才具有科学性 C．为了探究电热与电流的关系，应该选择乙实验 D．通电相同的时间，甲装置中左边U形管的高度差更大14．将规格都是“220V100W”的一台电风扇、一台电视机和一个电热毯分别接入220V电路中正常工作，通电时间相同，下列说法中错误的是（）A．它们产生的热量相同 B．它们消耗的电能相同 C．它们的工作电流相同 D．它们的实际功率相同15．小余在探究某个科学问题时，把阻值均为5Ω的两段电热丝R1、R2分别放在两个完全相同的烧瓶中，烧瓶中分别盛有质量和初温均相同的不同液体（绝缘体），并连接成了如图所示的实验电路（两温度计完全相同）。接通电路进行实验（忽略热损失），则下列说法正确的是（）A．该装置能用来探究电流通过导体产生的热量跟导体电阻的关系 B．该装置能用来探究电流通过导体产生的热量跟流过导体电流的关系 C．某时刻A温度计示数比B温度计的大，则电热丝R1产生的热量比R2的多 D．某时刻A温度计示数比B温度计的大，则左侧烧瓶中液体的比热容比右侧的小16．最近成都气温骤降，小伙伴们纷纷开启御寒模式，小明将家中的电热毯拿出来准备使用，但却发现电热毯内的电阻丝断了，他爸爸把断了的电阻丝拧在一起，电热毯仍能使用，但小明利用刚刚学习的电学知识判断，这么做会产生安全隐患，甚至造成火灾，其原因是（）A．电阻丝连接处电阻较大，造成局部过热 B．电阻丝连接处电阻较小，造成局部过热 C．电阻丝连接处电流比其他处电流大，造成局部过热 D．电阻丝连接处电流比其他处电流小，造成局部过热17．小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看做导体）接在干电池正负两极上，如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧。长度相同的锡箔纸较宽处与较窄处相比较，下列判断正确的是（）A．较窄处电阻较小 B．较窄处电流较大 C．较窄处电压较大 D．较窄处电功率较小18．如图所示是一款劣质墙壁插座，由于插头与插座接触不牢，导致插头连接处比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。则下列关于连接处更容易发热的形成原因的说法正确的是（）A．插座没接地线形成的 B．没安装空气开关形成的 C．连接处的电流比别处大形成的 D．连接处接触不牢电阻变大形成的9．如图所示，给电炉通电后，电炉丝热得发红，而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手，这是因为（）A．电流通过导线时没有产生热效应 B．通过电炉丝的电流比通过导线的电流大得多 C．电炉丝的电阻比导线的电阻小得多 D．电炉丝的电功率比导线的电功率大得多20．如图是探究“影响电流热效应的因素”的实验装置，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。开关闭合，电路接通一段时间后，下列对两烧瓶的对比分析和判断正确的是​（）A．因为通过两电阻丝的电流相等，所以两电阻丝两端的电压相等 B．因为通过乙瓶电阻丝的电流大，所以乙瓶的温度计示数变化快 C．因为甲瓶中煤油的比热容要小，所以甲瓶的温度计示数变化快 D．因为甲瓶中电阻丝产生的热量多，所以甲瓶的温度计示数变化快21．用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。（1）实验中通过观察来比较电流产生的热量的多少。（2）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲、乙两瓶中要装入、的同种液体。（3）瓶中液体不用盐水的原因是。22．用如图1所示的装置探按“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（填“导体”或“绝缘体”）。（2）请根据实物电路，在虚线框内画出对应的电路图。（3）为达到实验目的，采用探究方法是，选用的两电阻丝R1和R2的阻值应，通过R1的电流通过R2的电流。（4）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。（5）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h与电流I的关系图像。根据焦耳定律可知，图中能正确反映h﹣I关系的是。23．实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源、滑动变阻器、开关、停表各一个，导线若干，两个保温容器中装有初温相同，质量相等的煤油。小一为了探究电流产生的热量与哪些因素有关，设计了如图所示的电路。（1）小一先“探究通过导体电流产生的热量与电阻是否有关”，此时定值电阻R1的阻值R2的阻值。（选填“＝”或“≠”）（2）小一接着“探究电流通过导体产生的热量与电流是否有关”，他先将滑动变阻器的滑片调到某一位置，闭合开关通电1min，读出电流表的示数I及甲保温容器中温度计示数的变化。接下来他继续进行实验，请你补全实验步骤。（3）在实验中，若忽略能量损耗，认为电流通过导体产生的热量完全被煤油吸收，此时可以用温度计示数的变化Δt反映电流产生热量的大小，其原理是：。24．小明利用如图所示装置探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系．已知甲、乙烧瓶装有质量相同的煤油，烧瓶中都浸泡着一段镍铬合金丝，且R1＜R2（假设实验过程中没有任何热量的损失）。（1）闭合开关后，通过两段金属丝的电流I1I2；（选填“＞”“＝”或“＜”）（2）闭合开关一段时间之后，小明发现煤油的温度变化太慢，他想煤油的温度升高更快一点，以下建议可行的是：；A．两烧瓶的煤油都减小相同的质量；B．滑动变阻器的滑片P向B端滑动；C．把R1与R2改为并联；D．更换电压更高的电源；E．增大R1与R2的阻值；F．改用精确度更高的温度计（3）通电一段时间后，小明发现乙烧瓶中温度计的示数较大，表明其它条件相同时，电流通过金属丝时产生的热量跟电阻的关系是；（4）小明将该装置改成比较不同物质吸热情况的实验装置，两个相同的烧瓶中装有质量相等的物质A和物质B，A和B在相同时间内吸收的热量相同，每隔1min记录一次它们的温度，测得数据如表，请回答下列问题：时间/min012345A温度/℃202428323640B温度/℃202224262830①实验中装在烧瓶中的两段镍铬合金丝的阻值应（选填“相同”或“不同”）；②若物质A和B升高相同的温度，则（选填“A”或“B”）吸热多，你判断的依据是；③依据表格中的数据，利用公式，可推出cAcB（选填“＜”、“＝”或“＞”）；④若物质B的比热容cB＝4.2×103J/（kg•℃），根据表中数据，可求出cA＝J/（kg•℃）。25．小亮用图甲所示的实验装置，探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”。图中两个相同的透明贮气盒内封闭着质量相同的空气，盒内、外电阻均为10Ω。（1）在实验中，通过观察玻璃管中液体柱左右移动来反映导体。（2）探究一：探究导体产生热量与电阻的关系实验。他用图乙中的A盒代替甲图中右盒，闭合开关后，通电2min，