素养全练21 电热与安全
基础夯实
1.(2018·贵州黔南中考)1840年,英国物理学家 最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。从能量转化的角度看,电热器的电热丝工作时是将电能转化为 能。 答案:焦耳 内
解析:1840年,英国物理学家焦耳最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系,得出了焦耳定律;从能量转化的角度看,电热器的电热丝工作时,消耗的电能转化为内能。 2.(2018·辽宁辽阳中考)如图所示实验装置,可用来探究通电时间相同时,电流通过导体产生的热
量与 的关系。将装置接在电压为3 V的电源上,通电2 min,电流通过电阻R2产生的热量为 J。
答案:电阻 24
解析:由图知,定值电阻阻值不同,串联时通过的电流相同,已知通电时间相同,所以探究的是电流产生热量与电阻大小的关系;
串联电路总电阻为R=R1+R2=10Ω+5Ω=15Ω,电路电流为I==
2
2
????3V
15Ω
=0.2A。
通电2min,电流通过电阻R2产生的热量:Q2=IR2t=(0.2A)×5Ω×2×60s=24J。
3.(2018·安徽安庆模拟)如图所示,电路中打×处表示断路之处,若用试电笔测试电路中A、B、C、
D、E、F六点,则会使试电笔氖灯发亮的点有 。
答案:ABD
解析:将验电笔的笔尖接触A处,通过闭合的开关和导线接在火线上,氖灯发亮;将验电笔的笔尖接触B处,通过灯丝、闭合的开关和导线接在火线上,氖灯发亮;将验电笔的笔尖接触C处为零线,氖灯不发亮;将验电笔的笔尖接触D处,通过导线接在火线上,氖灯发亮;将验电笔的笔尖接触E、F处,左边是插座,向右接在零线上,氖灯不发亮。
1
4.(2018·山东威海中考)标有“220 V 2 000 W”的“即热式”电热水龙头,其加热电阻丝的阻值是 Ω;在额定电压下工作21 s,若不计热量损失,能够使 kg的水从15 ℃上升到35 ℃。[水的比热容为4.2×10 J/(kg·℃)] 答案:24.2 0.5 解析:(1)根据P=??2R=????2
可得,加热电阻丝的阻值: ??2
3
=
(220V)2000W
=24.2Ω;
4
(2)由P=??可得,在额定电压下工作21s消耗的电能:W=Pt=2000W×21s=4.2×10J; 若不计热量损失,则Q吸=W=4.2×10J,由Q吸=cmΔt可得,加热水的质量:
4
??m=??Δ??=
??吸
4.2×104J
4.2×103J/(kg·℃)×(35℃-15℃)
=0.5kg。
5.(2018·四川德阳中考)两个发热电阻R1∶R2=1∶4,当它们串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比
U1∶U2= ;已知R1=10 Ω,那它们并联在4 V电路中后,两个电阻在100 s内产生的热量是
J。
答案:1∶4 200
解析:当两电阻串联在电路中时,因串联电路中各处的电流相等,所以,由I=??可得,R1、R2两端的电压之比:
??1??2
??=
????1????2
=
??1??2
=;
4
1
(2)已知R1=10Ω,R1∶R2=1∶4,所以R2=4R1=4×10Ω=40Ω,当两电阻并联在电路中时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,两个电阻在100s内产生的热量:
Q总=W??2??2(4V)(4V)t+t=×100s+×100s=200J。 总=W1+W2=??1??210Ω40Ω
22
6.(2018·江苏镇江中考)如图是研究“相同时间内导体产生的热量与 的关系”的装置。每只烧瓶中煤油质量均为200 g,电阻丝R1=20 Ω,电路中电流I=0.5 A。通电5 min后,左侧烧瓶中的煤油温度升高了2 ℃,煤油吸收的热量为 J,R1产生的电热为 J。[c煤油
=2.1×103 J/(kg·℃)]
答案:电阻 840 1 500
?导学号97404048?
解析:由图可知,控制电流和通电时间相同,将两个电阻丝串联接入电路中,探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系;煤油吸收的热量Q吸=cmΔt=2.1×10J/(kg·℃)×0.2kg×2℃=840J;
电阻丝R1在5min内产生的热量为:Q=IRt=(0.5A)×20Ω×5×60s=1500J。
2
2
3
2
7.(2018·湖北十堰中考)在家庭电路中,各用电器之间是 (选填“串联”或“并联”)连接的。星期天小天在家里正开着空调上网查资料,当妈妈做饭时把电热水壶插头插进插座时,空气开关立刻“跳闸”,小天分析其原因可能是电热水壶插头内部 ,也可能是家里电路中用电器总功率 。 答案:并联 短路 过大
解析:家用电器之间是并联时,各家用电器都正常工作,并且互不影响;电流过大会导致空气开关“跳闸”,电流过大的原因有:
①电热水壶插头内部发生短路;②接入电热水壶后使得电路中用电器的总功率过大,造成干路
电流过大。
8.(2018·江苏宿迁中考)如图所示家庭电路中的同一个插排上连接了多个大功率用电器,用电器所接电压是 V,用电器间的连接方式是 ;在日常生活中,不宜同时使用这些用电器,防止电流过大,因电流的 效应而引发火灾。
答案:220 并联 热
解析:我国家庭电路的电压为220V,即用电器所接电压是220V;各家用电器在使用时,互不影响,所以连接方式为并联;不宜同时使用这些大功率用电器,防止电流过大,因电流的热效应而引发火灾。 9.(2018·安徽霍邱一模)如图所示,电源电压不变,电阻R1的阻值为20 Ω,R2的阻值为30 Ω,闭合开关S,电流表的示数为0.3 A,电源电压为 ,100 s内电流通过电阻R2产生的热量为 。
答案:6 V 120 J
解析:由电路图可知,电阻R1、R2并联,电流表测通过R1的电流I1=0.3A,由欧姆定律可得,电阻R1两端的电压:U1=I1R1=0.3A×20Ω=6V。
因为并联电路中各支路两端的电压相等,且均等于电源电压,所以电源电压:U=U1=U2=6V,则通过
R2的电流:I2=??2=30Ω=0.2A,则通电100s电流通过电阻R2产生的热量:
2
??6V
Q=??22R2t2=(0.2A)2×30Ω×100s=120J。
10.(2018·四川遂宁中考)如图所示电路,电源电压不变,滑动变阻器的规格“20 Ω 2 A”,L1的规格“10 V 5 W”,L2的规格“15 V 15 W”,不考虑温度对灯丝电阻的影响。
3
(1)只闭合开关S,当滑动变阻器接入电路的阻值为4 Ω时,灯泡L1正常发光,则电源电压为 V。
(2)闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器滑片置于中点,通电1 min整个电路产生的热量是 J。
答案:(1)12 (2)1 440
解析:(1)根据灯泡L1正常发光,可得流经灯泡的电流I1=??1=10V=0.5A,灯泡L1正常发光电阻
1
??5W
R1=??1=0.5A=20Ω。
1
??10V
由图可知,只闭合开关S,灯泡L1与滑动变阻器串联,串联电路中电流处处相等, 即电路中的电流I=I1=0.5A,由I=可得,电源电压U=IR总=0.5A×(4Ω+20Ω)=12V; (2)由P=??22R2=??2
??2
可得,L2的电阻 ??(15V)15W
2
????==15Ω,
闭合开关S、S1、S2,灯泡L2、滑动变阻器并联,灯泡L1被短路,滑动变阻器滑片置于中点,根据并联电路的电阻特点可得,总电阻??=??+1并
2
2
111
??滑
,则??=15Ω+1并
2
111
×20Ω
。
2
解得R并=6Ω,通电1min
??2(12V)
整个电路产生的热量:Q=W=UIt=t=??并6Ω
×60s=1440J。
11.(2018·安徽凤台期末)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。这是因为与长度相同的锡箔纸较宽处相比,较窄处( )
A.电阻较大 C.电压较小 答案:A
解析:材料和长度相同时,导体越细,电阻越大,所以锡箔纸较窄处电阻较大,故A正确;锡箔纸串联在电路中,因串联电路中各处的电流相等,所以通过整个锡箔纸的电流相等,故B错误;电流相等,由
B.电流较大 D.电功率较小
U=IR可知,锡箔纸较窄处电阻大,电压较大,故C错误;电流相等,由P=UI可知,锡箔纸较窄处电压大,
电功率较大,故D错误。
12.(2018·山东潍坊中考)最先精确确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系的物理学家是 A.欧姆
B.焦耳
( )
4
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