第4节 焦耳定律 · 练习题（共37题）

31.填空题中等
用电压恒为 3V 的电源给一小电动机供电使其转动，已知小电动机线圈电阻为 1Ω，1min 内小电动机消耗电能为 36J，则通过电动机的电流是________A，1min 内电动机线圈放出的热量为________J，1min 内输出的机械能为________J。
答案：0.2；2.4；33.6
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通电时间 t=1min=60s。 由 W=UIt 得，电流 I=W/(Ut)=36J/(3V×60s)=0.2A。 线圈产热：Q=I2Rt=(0.2A)2×1Ω×60s=2.4J。 电动机输出机械能：W机械=W−Q=36J−2.4J=33.6J。
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32.填空题中等
如图所示，电源电压恒定，R1、R2为定值电阻，其中 R1=20Ω。闭合开关 S 后，电流表 A1的示数为 0.5A，电流表 A2的示数为 0.2A，通电 5min，R2电阻上产生的热量为________J。
题目配图
答案：360
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R1与 R2并联，A1测干路电流，A2测 R2支路电流。 通过 R1的电流：I1=I−I2=0.5A−0.2A=0.3A。 电源电压：U=I1R1=0.3A×20Ω=6V。 通电时间 t=5min=300s， R2产生热量：Q2=W=UI2t=6V×0.2A×300s=360J。
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33.填空题中等
如图所示，电源电压 U=3V，电阻 R2=10Ω，闭合开关 S，电压表示数为 2V，则 R1=______Ω，通电 100s 整个电路产生的热量为______J。
题目配图
答案：5；60
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R1与 R2串联，电压表测 R2两端电压。 电路电流：I=U2/R2=2V/10Ω=0.2A。 R1两端电压：U1=U−U2=3V−2V=1V。 R1=U1/I=1V/0.2A=5Ω。 总电阻 R总=R1+R2=5Ω+10Ω=15Ω。 电路总热量：Q=U2/R总 ·t=(3V)2/15Ω ×100s=60J。
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34.填空题中等
如图所示是一款电暖手宝，通电后其内部加热棒可以对液体进行加热，这是利用了电流具有______效应。电暖手宝里面液体的主要成分是水，这是利用了水的______较大的特性。若该暖手宝装有 0.5kg 的水，加热时水温由 20℃升高至 50℃，则此过程中水吸收的热量为________J。（c水=4.2×103J/(kg·℃)）
题目配图
答案：热；比热容；6.3×104
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电流通过导体发热，是电流的热效应，电能转化为内能。 水的比热容大，相同质量，吸收或放出相同热量，温度变化小，适合做储热介质。 水吸收热量：Q吸=cm(t−t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.5kg×(50℃−20℃)=6.3×104J。
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35.填空题中等
如图所示，电源电压恒为 12V，闭合开关 S，当滑动变阻器的阻值为 10Ω 时，电压表的示数为 10V，此时电动机正常工作，滑动变阻器消耗的功率为________W；若电动机内部线圈的电阻为 2Ω，则通电 5min 电流通过电动机内部线圈产生的热量是________J。
题目配图
答案：0.4；24
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电动机与滑动变阻器串联，电压表测电动机两端电压。 滑动变阻器两端电压：UR=U−U机=12V−10V=2V。 电路电流：I=UR/R=2V/10Ω=0.2A。 滑动变阻器功率：PR=URI=2V×0.2A=0.4W。 通电时间 t=5min=300s，线圈产热： Q=I2R线圈t=(0.2A)2×2Ω×300s=24J。
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36.填空题中等
如图所示，电源电压 3V，R1=R2=10Ω，先闭合开关 S1，再闭合开关 S2，电流表示数将________（选填 “变大” 或 “变小”）；当 S1闭合，S2断开时，通电 10s，电流通过 R1产生的热量是________J。
题目配图
答案：变大；2.25
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先闭合 S1，再闭合 S2，R2被短路，电路由 R1、R2串联变为只有 R1接入，总电阻减小，电源电压不变，根据 I=U/R，电路电流变大，电流表示数变大。 S1闭合、S2断开，R1与 R2串联。 电路电流：I=U/(R1+R2)=3V/(10Ω+10Ω)=0.15A。 R1产生热量：Q=I2R1t=(0.15A)2×10Ω×10s=2.25J。
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37.实验探究题中等
小嘉在电学学习中，对电学的神奇和电能对人类生产生活产生的巨大影响深感敬畏，他通过下列实验对电学知识进行了进一步的探究。 实验一：如图甲所示，在 “探究电流与电阻关系” 的实验时选用了如下器材：电压恒为 6V 的电源，阻值为 5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω 的定值电阻，电流表、电压表、开关、滑动变阻器各 1 个，导线若干。
题目配图
(1) 在检查电路时，他发现有一根导线连接错误，请你在甲图中将连接错误的那条导线上画 “×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确；
答案：作图题
子题答案图
(2) A、B 两同学根据各自的实验数据，作出了如图乙所示的 I−R 图象。分析图象，你认为________（选填 “A” 或 “B”）同学的实验操作是错误的，他操作中的问题是：_____________________；
答案：A；没有控制电阻两端电压不变
(3) 要完成该实验，滑动变阻器应该选用______________（填下列选项前的字母）规格； A．20Ω・0.5A B．40Ω・0.2A C．50Ω・1A
答案：C
(4) 实验二：**为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，设计了如图所示的实验装置（电源、开关未画出）。图丁是控制导体电阻和通电时间相同，探究________对产生热量多少的影响。
子题配图
答案：电流
答案：(1) 作图题；(2) A；没有控制电阻两端电压不变；(3) C；(4) 电流
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(1) 探究电流与电阻关系，定值电阻、滑动变阻器、电流表串联，电压表并联在定值电阻两端，修改错误连线。 (2) 探究电流与电阻关系，需要控制定值电阻两端电压不变；A 同学 I‑R 图像中 IR 乘积不相等，没有控制电阻两端电压不变，操作错误；B 同学 IR=2V，电压保持不变。 (3) 定值电阻控制电压 UV=2V，电源电压 6V，滑动变阻器分压 4V；接入最大定值电阻 25Ω，串联分压：25Ω/R滑=2V/4V，解得 R滑=50Ω，因此选 “50Ω・1A” 规格 C。 (4) 丁装置：右侧两电阻并联，再和左侧电阻串联；电阻大小、通电时间相同，通过两个容器内电阻的电流不同，探究电热与电流大小的关系。
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