18.4 焦耳定律 练习 2021-2022学年人教版物理 九年级 全一册（有解析）

焦耳定律
一、单选题
如图所示，长度、横截面积一样，材料不同的两个长方体电阻串联在电路中，两个电阻的阻值分别为、，在它们表面涂上厚度一样的蜡．现在闭合开关给它们通电，过一段时间后，我们观察到
A. 上的蜡熔化得快 B. 上的蜡熔化得快
C. 、上的蜡熔化得一样快 D. 无法比较
现有两个灯泡、，标有“”字样，没有标记，实验测得的电阻为将、串联接在某一电路中，两灯、均能正常发光忽略温度对电阻的影响，下列计算结果正确的是
A. 该电路两端的总电压为
B. 灯的额定功率为
C. 相同时间内，灯、消耗的电能之比：：
D. 相同时间内，灯、产生的热量之比：：
电风扇、电烙铁和电动机上都标有“ ”字样，它们都在额定电压下工作相同时间，产生热量多的是
A. 电风扇 B. 电烙铁 C. 电动机 D. 一样多
如图是一个油量表的示意图，滑动变阻器规格为“”。闭合开关，当浮球最低时滑片滑到端，电流表示数为，当浮球最高时，滑片滑到端，电流表示数为下列说法错误的是
A. 电阻的阻值为
B. 电源电压为
C. 在加满油后，内电阻产生的热量为
D. 电阻最小功率为
一台电动机正常工作时线圈两端的电压为，线圈的电阻为，线圈中通过的电流为这台电动机工作产生的热量为
A. B. C. D.
如图是“探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关”的实验装置。两个的电阻并联后再与另一个的电阻串联，将其中两个电阻按图示分别置于两个透明容器中，两个容器中密封着等量的空气，形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，下列说法正确的是
A. 图示中实验是为了探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B. 该实验装置是利用形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少
C. 通电一段时间后，左侧形管中液面的高度差比右侧的大
D. 将图示中左侧电阻丝换成电阻丝后，可探究电流产生的热量与电阻的关系
在进行如图所示的实验或有关装置工作时，由机械能转化为内能的是
A. B.
C. D.
甲图是小灯泡和电阻的图象。将小灯泡和电阻接入乙图所示电路中，只闭合开关时，小灯泡的实际功率为下列说法错误的是
A. 只闭合开关时，小灯泡 的电阻为
B. 再闭合开关时，电流表示数增加
C. 再闭合开关时，电路总功率为
D. 再闭合开关后，在 内电阻产生的热量为
下列选项中，利用电流的热效应工作的家用电器是
A. 油烟机 B. 电热毯 C. 洗衣机 D. 电风扇
关于电学知识，下列说法中正确的是
A. 导体两端电压越大，其电阻越大
B. 没有电流通过导体，导体就没有电阻
C. 导体电阻越大，产生的热量越多
D. 额定功率不同的家用白炽灯正常工作时其电阻也不同
二、填空题
某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两档。电路如图所示，开关接______时，是“高温”档；当开关分别接“”和“”时，电流表的示数为和；则电阻______、______电烤箱处于“高温”档工作产生的热量为______。
两个发热电阻，当它们串联在电路中时，、两端的电压之比 ；已知，将它们并联在电路中，两个电阻在内产生的热量是 J.
如图所示，是一种简易点火装置，将一张锡纸剪成中间窄、两端宽的形状，再将锡纸两端分别与干电池的正负极连接。过一会儿，看到锡纸中间部分燃烧起来。请你分析一下为什么锡纸中间窄的地方先燃烧了，这是因为______。
三、实验探究题
如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器．其中密封着等量的空气和一段电阻丝阻值在图中已标出，形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象．
实验中通过观察________的变化来比较导体所产生热量的多少，这运用了________填“转换法”或“等效替代法”的物理思想．
用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的________不变，来研究导体产生热量与电阻的关系．
在乙装置中，、透明容器中产生热量较多的是________容器．
同学们准备了学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、导线。还有完全相同的甲、乙两烧瓶，其中分别装有电阻、和相同的温度计，连接了如图所示的电路，进行实验探究：
小明利用这套装置比较甲、乙两瓶中液体的比热容，除需要保持液体质量相同外，他设计电路时必须满足的条件是、的阻值______选填“相同”或“不同”，这样做的目的是______。
小丽利用这套装置探究电流产生的热量跟电阻的大小是否有关，她设计电路时应使、阻值______选填“相同”或“不同”；除控制电流大小和通电时间相同外，还应控制液体的种类和质量相同，实验中是通过______反映导体产生热量多少的。
利用图所示的电路装置，探究“电流产生的热量跟什么因
素有关”。其中左右两个相同的容器密闭着等量空气并与充有
水的形管紧密相连，各容器中均有一条电阻丝，实验前形
管两端液面相平。实验时将导线左右两端分别接到电源两端。
实验过程中，通过观察形管中液面______ 的变化来比较
电流通过电阻丝和产生的热量；
此装置是为了探究电流产生的热量跟______ 的关系，从图可以得到，一段时间后，______ 选填“左”或“右”容器内电阻丝产生的热量较多。
四、计算题
如图所示，电源电压恒定不变，，当只闭合开关时电流表示数为，当再将开关闭合时，电流表的示数变化了，求：
电源电压
电阻的阻值
在两开关都闭合时，半分钟内整个电路产生的热量
如图甲是一款便携式电火锅，图乙是其简化电路图．、均为电热丝，电火锅有加热和保温两个挡，加热功率为，保温功率为．
加热挡工作时，电路中的电流是多少？
电热丝的阻值是多少？
若不计热量损失，该电火锅正常工作，把质量为初温为的水加热到，需要多少秒？
答案和解析
1.【答案】
【解析】根据串联电路的电流特点可知，通过、的电流相等，而，由焦耳定律可知，通电相同的时间，产生的热量较多，所以上的蜡吸收的热量多，熔化得快，B正确．
2.【答案】
【解析】解：正常发光时的电流：；
的电阻为：；
的额定电压：，
的额定功率：，故B错误；
串联电路两端的总电压为，故A正确；
相同时间内两灯泡消耗的电能之比为：：：：，故C错误；
相同时间内两灯泡产生的热量之比为：：：：：，故D错误。
3.【答案】
【解析】解：电风扇和电动机工作时消耗电能，大部分转化为机械能，少部分转化为内能；电烙铁工作时把电能全转化为内能；
它们都在额定电压下工作
，实际功率相同，
，
工作时间相同时，三个用电器消耗的电能相同，
又只有电烙铁把电能全转化内能，
电烙铁产生的热量最多。
4.【答案】
【解析】解：由电路图可知，与串联，电流表测电路中的电流。
当滑片位于端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，由可得，电源的电压：
，
当滑片位于端时，电路为的简单电路，则电源的电压：
，
因电源的电压不变，
所以，，
解得：，故A正确；
电源的电压，故B正确；
在加满油后，滑片位于端，则内电阻产生的热量：
，故C正确；
当滑片位于端时，电阻的功率最小，则
，故D错误。
5.【答案】
【解析】解：
由题可得，线圈产生的热量。
6.【答案】
【解答】
解：、、装置中两个的电阻并联后再与一个的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即，两个的电阻并联，根据并联电路的电流特点知，两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即，所以右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系；由可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，左侧形管中液面的高度差更大，故A错误，C正确；
B、该实验装置是利用形管中空气的热胀冷缩来反应热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过形管液面高度差的变化来反映，故B错误；
D、将左边容器中的电阻丝换成的电阻丝后，左右容器中的电阻和电流都不同，没有控制好变量，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故D错误。
故选：。
7.【答案】
【解答】
A.下压活塞时，活塞对封闭气体做功，机械能转化为内能，符合题意，故A正确；
B.由图可知，这是内燃机的做功冲程，在该冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，不符合题意，故B错误；
C.电暖器工作时，电能转化为内能，不符合题意，故C错误；
D.水蒸气对活塞做功，水蒸气的内能转化为活塞的机械能，不符合题意，故D错误。
故选A。
8.【答案】
【解析】解：、只闭合 时，电路为小灯泡的简单电路， 的实际功率为 ，根据可知，
在甲图的图线上找符合、乘积为 的坐标，则有：，，
则小灯泡 的电阻：，故 正确。
B、由 选项分析得，电源电压，再闭合 后，此时、并联接入电路，电流表测干路中的电流，
电压为 ，在甲图中找出 此时对应电流为，则电流表示数增大，故B正确。
C、电源电压为 ，的电流为 ， 的电流为，
电路中总电流为 ，
则电路总功率：，故 正确。
D、再闭合 时，电阻的电压为 ，电流为 ，
通电 产生热量：，故D错误。
9.【答案】
【解析】解：
A、油烟机工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故A错误；
B、电热毯工作时，主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故B正确；
C、洗衣机工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故C错误；
D、电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故D错误。
10.【答案】
【解析】解：导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关，与电压和电流无关，故AB错误；
C.由可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，所以导体电阻越大，产生的热量不一定就越多，还与电流及通电时间有关，故C错误；
D.由可知，在电压相同时，当额定功率不同时，电阻也不同，故D正确。
11.【答案】
【解析】解：
当接时，只有电阻接入电路中，总电阻为；当接时，此时为串联电路，总电阻为；根据可知，在电源电压不变的情况下，总电阻越小，功率越大，为高温档，所以开关接时，是“高温”档；
当开关接“”时电流表的示数为，此时只有电阻接入电路中，根据欧姆定律可得的电阻为：；
当开关接“”时电流表的示数为，此时、串联，根据欧姆定律可得总电阻为：；
则的阻值为：；
电烤箱处于“高温”档工作产生的热量为：
。
12.【答案】
【解析】解：、串联，它们两端电压之比；，它们产生的热量．
13.【答案】锡纸在中间狭窄的地方电阻较大，在电流一定的情况下，根据焦耳定律可知，可以产生较多的热量，使温度先达到锡纸的着火点而使之燃烧
【解析】解：根据影响电阻大小因素可知，锡纸剪成中间狭窄的形状，中间部分横截面积小、电阻大。
因为锡是导体，所以用锡纸接在一节干电池的正负极，形成了电源短路。此时电路中迅速产生大量热量使温度达到锡纸的着火点而使之燃烧。根据焦耳定律，电流和时间相同，锡纸在中间狭窄的地方电阻较大，产生的热量多使温度先达到锡纸的着火点而使之燃烧。
14.【答案】液面高度差；转换法 电流
15.【答案】相同 保证甲、乙两瓶中的物质在相同的时间内吸收的热量相同 不同 温度计示数的变化
【解析】解：比较甲、乙两瓶中液体的比热容，除需要保持液体质量相同外，还应该控制热源相同，由于电阻串联，通过的电流相等、通电时间相同，根据可知，要保证甲、乙两瓶中的物质在相同的时间内吸收的热量相同，还必须要求阻值相同；
探究电流产生电流的热量跟电阻的大小是否有关，应使电阻的大小不同，电流和通电时间相同，控制液体的种类和质量相同，然后通过温度计的示数变化来反映导体产生热量的多少。
16.【答案】高度 电阻 右
【解析】解：根据转换法，实验过程中，通过观察形管中液面高度的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；
图中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，故此装置可以探究电流产生的热量跟电阻的关系；图中右边容器中的液面的高度高，则表明右容器内电阻丝产生的热量较多。
故答案为：高度；电阻；右。
17.【答案】解：闭合开关、断开时，电路为的简单电路，电流表测通过的电流；
当、都闭合时，两电阻并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，通过的电流不变，
则电流表示数的变化量即为通过的电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由可得，电源的电压：
；
电阻的阻值：；
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，、都闭合时电流表的示数：
；
半分钟内整个电路产生的热量：。
18.【答案】解：电火锅正常加热时的功率：；
由可得，加热挡工作时电流：；
由图知，当开关接时，电路中只有时，此时电路中电阻最小，由可知，电路消耗的功率最大，电火锅处于加热状态，
由可得，的阻值：；
当开关接时，两电阻串联，此时电路中电阻最大，由可知，电路消耗的功率最小，电火锅处于保温状态，
则此时电路的总电阻：，
电热丝的阻值；；
将、初温的水加热至时水吸收的热量：
，
不计热量损失，则电热水器消耗的电能：
，
由可得，需要的加热时间：
。
答：加热挡工作时，电路中的电流是；
电热丝的阻值是；
不计热量损失，该电火锅正常工作，把质量为初温为的水加热到，需要。
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