《第4节 焦耳定律》练习 吉林省德惠市第三中学2021——2022学年度上学期九年级物理（有解析）

第4节 焦耳定律
1．下列生活实例中，属于利用电流热效应工作的是（　　）
A．利用排气扇通风换气 B．给电脑显示器安装散热窗
C．利用抽油烟机吸油烟 D．定期给家用电器通电驱潮
2．在下列用电器的使用过程中，需要考虑防止电热产生危害的是（　　）
A．电饭锅 B．电热水器 C．电视机 D．电熨斗
3．电炉通电一段时间后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热，这主要是因为（　　）
A．导线的绝缘皮隔热 B．导线散热比电炉丝快
C．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流 D．导线的电阻远小于电炉丝的电阻
4．某电阻丝通过2A的电流时，在某段时间内放出热量是Q，如果通过它的电流增加到4A时，在相同的时间内放出的热量是（　　）
A．2Q B．3Q C．4Q D．8Q
5．为了找出电流通过导体时产生的热量跟导体电阻的关系，实验时必须同时保持不变的物理量是（　　）
A．导体的电阻和导体中的电流 B．导体的电阻和通电时间
C．导体中的电流和通电时间 D．导体的电阻、导体中的电流和通电时间
6．如图所示，三个完全相同的容器中密封了初温和质量都相等的空气，若通电一段时间后，甲、乙、丙三个U形管中液面高度差分别为h甲、h乙、h丙，则下列关系中正确的是（　　）
A．h甲＜h乙＜h丙 B．h甲＞h丙＞h乙 C．h甲=h丙＞h乙 D．h甲=h乙＜h丙
7．家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一个洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，电动机线圈电阻为4Ω，则每分钟电流通过线圈产生的热量为（　　）
A．960J B．7.26×105J C．2.64×104J D．440J
8．如图所示，是“探究电流产生的热量跟哪些因素有关”的电路图，则下列说法不正确的是（　　）
A．电流采用串联，是为了控制电流和通电时间相等
B．采用煤油而不是水，是因为煤油的比热容小
C．该实验是通过比较升高的温度来得出结论的
D．该实验不能探究电流产生的热量跟时间的关系
9．科学家有着强烈的好奇心和执着的探究精神，英国物理学家　 　最先通过实验精确确定了电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间之间的定量关系．这个规律用公式表示是　 　。
10．一个标有“220V 500W”电热器，在额定电压下使用12min，产生的热量是　 　J，消耗的电能是　 　kw·h。
11．两只电阻之比R1：R2=3：5，把它们串联在某电路中，则通过的电流之比I1：I2=　 　，电阻产生的热量之比Q1：Q2=　 　。
12．小王同学自制了一只“热得快”，这只“热得快”是用一根电阻为48.4Ω的电阻丝制成，将它接在220V的家庭电路里使用。求：
（1）该“热得快”5min内产生的热量；
（2）为了安全．小王同学将一只工作指示灯与电阻串联使用，经测量电阻丝消耗的功率为原来功率的81%，求指示灯的电阻。
　
13．电阻R1，R2（R1＞R2）以不同的连接方式接到同一电源两极上，在相同时间内电路中产生热量最多的一种连接方式是（　　）
A．只接R1 B．只接R2 C．R1和R2并联 D．R1和R2串联
14．如图是研究电流产生热量实验装置的一部分，已知两瓶内装有同质量、同温度的煤油，当在A、B间接上电源后，发现乙的温度升高比甲要快，下列比较R1、R2两电热丝的说法正确的是（　　）
A．流过R2的电流较大 B．流过R1的电流较大
C．R1的阻值较大 D．R2两端的电压较大
15．在探究电流产生的热量与什么因素有关时，小李设计了如图的实验装置．甲，乙两个透明容器中密封着等量的空气．里面各放有一根5Ω的电阻丝与容器内5Ω电阻丝并联，两个U型管中装有等量的水．把这个装置接入电源，利用这个装置可来探究电流产生热量（　　）
A．与电压的关系 B．与电阻的关系 C．与电流的关系 D．以上说法都不正确
16．小华家电热毯内的电阻丝断了，她爸爸将电阻丝的两个断头接上后继续使用，在使用中发现接头处的电热毯烧焦了，其原因可能是（　　）
A．电阻丝总长度变短，总电阻变小，电流变大 B．电阻丝总长度变短，总电阻变大，电流变小
C．接头处电阻变小，相同时间内释放的热量更多 D．接头处电阻变大，相同时间内释放的热量更多
17．在野外没有带火柴和打火机，可以用干电池和口香糖纸取火．取宽约2cm的口香糖锡箔纸条，在其中部剪窄约为2﹣3mm，如图所示；让锡箔纸条一端放在干电池正极，另一端放在干电池负极，用食指和拇指分别用力压住，使干电池短路，很快就会看到锡箔纸条窄处燃烧起来，如图所示。这是因为短路时锡箔纸条中　 　很大，锡箔纸条中部剪窄后与没剪时相比电阻　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”），所以短时间内锡箔纸窄处会产生较多电热。
18．如图所示，是小宇同学探究焦耳定律的部分实验装置。已知R甲=5Ω，R乙=10Ω，在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，应将两电阻丝串联在电路。若电路中的电流为0.3A，则甲电阻丝在1min内产生的热量为　 　J。
19．有一标有“220V，1000W”的电热水壶，它正常工作时，内部电热丝的电阻为　 　Ω，在1个标准大气压下，把一壶质量为1kg，初温为20℃的水烧开时需要　 　s。（不计热损失）
20．某型号的电饭锅有两挡，其原理如图所示，电阻R1=44Ω．当开关S闭合时，电饭锅处于高温挡，当开关S断开时，电饭锅处于焖饭、保温挡，焖饭、保温时电饭锅的功率为高温挡功率的0.02倍．求：
（1）高温挡的功率；
（2）电阻R2的阻值；
21．如图是探究电流通过导体此时热的多少跟什么因素有关的实验装置，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取5Ω电阻在盒外与盒内电阻并联．
（1）盒内封闭一定量的空气的优点是　 　。在实验中电流通过电阻产生热量的多少是通过观察　 　来比较的。
（2）图甲可探究电流产生的热量与　 　的关系，图乙可探究电流产生的　 　的关系。
（3）图乙中右侧盒外连接的5Ω电阻，它的作用是　 　。
（4）物理研究方法有很多，本实验运用了两种方法：一是　 　法；二是转换法。
（5）通电一段时间，发现其中一个U形管液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是　 　。
22．如图所示的实验装置中，三个相同的烧瓶A、B、C内部都盛有质量和初温相等的液体，其中，A、B、C内部都盛有质量和初温相等的液体，其中，A、B烧瓶中装的是煤油，C瓶中装的是水，A、B、C瓶中电阻丝的阻值分别为RA、RB、RC，且RA＜RB=RC．（假设实验中煤油任何热损失）
（1）小明用该装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系”，他应该观察比较　 　两瓶中温度计的示数变化情况，其中　 　瓶中的液体温度升高得更快一些．
（2）小红用该装置完成“比较水和煤油吸热升温的情况”的实验，她应该观察比较　 　两瓶中温度计的示数变化情况，实验中水和煤油吸热的多少时通过　 　来反映的（选填“温度计的示数”或“加热时间”），该实验中装有　 　（选填“水”或“煤油”）的烧瓶中温度计示数变化比较大。
23．将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（　　）
A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多
C．电热毯产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多
24．两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则R1，R2产生的热量之比为（　　）
A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4
25．小明同学在进行电学知识复习时，针对电阻甲和乙的I﹣U图象，作出了如下判断，正确的是（　　）
A．甲、乙串联在电路中，相同时间内甲、乙产生热量之比为2：1
B．甲、乙并联在电路中，相同时间内甲、乙消耗电能之比为1：2
C．将甲和乙并联，当甲两端电压为2V时，则它们的干路电流为0.6A
D．将甲和乙串联，当它们两端电压为3V时，通过甲的电流为0.6A
26．如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是（　　）
A．通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法
B．右侧电阻丝的阻值比左侧小
C．通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D．该装置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
27．一只标有”8V 0.4A”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中，为使其正常发光，应串联一个　 　Ω的电阻；该电阻通电10s所产生的热量是　 　J。
28．1840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。
第4节 焦耳定律参考答案
1．D【解析】A、利用排气扇通风换气是电动机的工作，是通电导体在磁场中受力，不合题意；B、给电脑显示器安装散热窗，是防止电热带来的损害，不合题意；C、利用抽油烟机吸油烟是电动机的工作，是通电导体在磁场中受力，不合题意；D、定期给家用电器通电驱潮是利用电流的热效应来工作的，符合题意。
2．C【解析】有些电器是应用电热，有些电器却要防止电器过多发热，如：电饭煲、电热水器、电熨斗都是应用电热，而电视机要防止过热而对电视造成危害。
3．D【解析】电炉丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，由于R电炉丝＞R导线，根据Q=I2Rt可知，电炉丝产生的热量越多，所以，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热。
4．C【解析】由题可知，电阻丝的电阻不变，电流变为原来的2倍；由由焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同的时间内放出的热量是原来的4倍，即4Q。
5．C【解析】根据焦耳定律的公式Q=I2Rt可知，如果要探究电流做功产生的热量与电阻的关系应同时保持电流I和通电时间t不变，这样才符合控制变量法的要求。
6．A【解析】由电路图可知，甲、乙中的电阻串联后，再和丙中电阻并联，它们的通电时间相等，因串联电路中各处的电流相等，并联电路中各支路两端的电压相等，R丙＜R甲+R乙，根据欧姆定律可知：I甲=I乙＜I丙，由图可知，甲的电阻小于乙的电阻，通过甲的电流等于乙的电流，由Q=I2Rt可知，甲产生的热量小于乙产生的热量；丙的电阻等于于乙的电阻，通过丙的电流大于乙的电流，由Q=I2Rt可知，丙产生的热量大于乙产生的热量，则丙中电阻产生的热量最多，空气吸收的热量最多，U型管中两侧的液面高度差最大；甲中电阻产生的热量最少，空气吸收的热量最少，U型管中两侧的液面高度差最小。
7．A【解析】通过线圈的电流产生的热量：Q=I2Rt=（2A）2×4Ω×60s=960J。
8．D【解析】A、实验采用控制变量法进行研究，电路采用串联，是为了控制电流和通电时间相等，故A正确；B、实验中使用煤油而不使用水的原因是水的比热容比煤油的比热容大，相同条件下，温度计的示数变化不如使用煤油明显，故B正确；C、分析A、B两瓶中温度计示数的变化即升高的温度，来反应电流通过导体产生热量的多少得到结论，故C正确；D、该实验采用控制变量法，观察同一导体在相同的时间，不同电流下温度计示数的变化多少，可以研究“电流通过导体产生的热量与电流之间的关系”，故D错误。
9．焦耳；Q=I2Rt【解析】英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系；焦耳定律的内容为：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，即Q=I2Rt。
10．3.6×105；0.1【解析】电热器在额定电压下使用12min，其产生的热量：
Q=W=Pt=500W×12×60s=3.6×105J=0.1kW h。
11．1：1； 3：5【解析】两电阻串联时，因串联电路中各处的电流相等，所以，通过两电阻的电流之比为1：1；
通电时间相同，电阻产生的热量之比Q1：Q2=I2R1t：I2R2t=R1：R2=3：5。
12．解：（1）热得快产生的热量：Q=W=t=×300s=3×105J；
（2）热得快正常工作时的功率为：P= = =1000W，
则测量电阻丝消耗的功率为：P'=P×81%=1000W×81%=810W；
根据P=I2R可知，此时电路中的电流为：I===A；
电路的总电阻为：R'===53.8Ω；指示灯的电阻为：R指示灯=R'﹣R=53.8Ω﹣48.4Ω=5.4Ω。
答：（1）该“热得快”5min内产生的热量为3×105J；
（2）指示灯的电阻为5.4Ω。
13．C【解析】根据电阻的串并联知识可知，串联后的总电阻等于各分电阻之和，比任何一个分电阻都大；而并联后的总电阻比任何一个分电阻都小。根据Q=t可知，R越小，产生的热量就越多。
14．D【解析】由图可知，两电阻串联，通过它们的电流相同，故AB错；当在A、B间接上电源后，发现乙的温度升高比甲要快，说明乙电阻产生的热量多，通过导体的电流、通电时间相同，由Q=I2Rt可知，乙的电阻大，由U=IR可知，R2两端的电压大，故C错、D正确。
15．C【解析】两个相同的电阻串联在电路中，通电时间和电阻相同，当给其中一个并联一个电阻时，电阻的电流改变，探究电流产生热量跟电流关系。通过实验可以得出结论：通过导体的电流越大，产生的热量越多。
16．D【解析】将电阻丝的两个断头接上后，接头处是两根导线相切，由于接触的部位很少，很细，电阻就较大．根据焦耳定律公式Q=I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，因此接头处烧焦就是因为电阻过大造成的。
17．电流；变大【解析】因为锡箔纸属于金属，因此具有导电性，将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，形成了电源短路，此时锡箔纸中的电流很大；锡箔纸条中部剪窄后与没剪时相比，横截面积变小，电阻变大，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，短时间内锡箔纸窄处会产生较多电热，使锡的内能增大，温度升高，达到锡纸的着火点而使之燃烧。
18．27【解析】若电路中的电流为0.3A，由串联电路中电流处处相等和焦耳定律，可得甲电阻丝在1min内产生的热量为：Q=I2Rt=（0.3A）2×5Ω×60s=27J。
19．48.4；336【解析】（1）由P=UI=可得，电热水壶正常工作时，内部电热丝的电阻：R= = =48.4Ω；
（2）在1个标准大气压下水的沸点为100℃，则水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J，
不计热损失，由W=Q吸=Pt可得，需要的加热时间：t′===336s。
20．解：（1）当开关S闭合时，电路为R1的简单电路，电饭锅处于高温档，则高温档的功率：
P高温===1100W；
（2）当开关S断开时，R1与R2串联，电饭锅处于焖饭、保温档，由题意可知，保温档的功率：
P保温=0.02P高温=0.02×1100W=22W，
电路的总电阻：R== =2200Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电阻R2的阻值：R2=R﹣R1=2200Ω﹣44Ω=2156Ω。
21．（1）空气受热容易膨胀，便于实验观察；两个U形管中液面的高度；
（2）电阻；热量与电流；
（3）使电阻c、d中的电流不相等；
（4）控制变量；
（5）空气盒气密性不好．
【解析】（1）在实验中电流做功多少是通过观察气球膨胀程度大小来体现的．因此盒内封闭一定量的空气的优点 空气受热容易膨胀，便于实验观察；在实验中电流通过电阻产生的热量多少是通过观察U型管内左右两侧液面高度大小来体现的，这种方法叫“转换法”。（2）由图可知，两个盒中的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，研究的是：当通过的电流和通电时间相同时，电流产生的热量与导体电阻大小的关系。（3）两个相同的电阻串联在电路中，通电时间和电阻相同，当给其中一个并联一个电阻时，电阻的电流改变，探究电流产生热量跟电流关系。因为并联电路中的电阻比任何一个电阻都小，当乙图中右侧盒外连接的5Ω电阻后，右侧5Ω的电阻分压较小，由此可知，右侧电阻的电流减小，因此乙图中右侧盒外连接的5Ω电阻的作用是改变右侧电阻的电流；把电阻接在盒子外侧，是为了控制好变量，不改变右侧盒内电阻，便于探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。（4）图乙烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电流的关系。（5）由Q=I2Rt可知，两根电阻丝在相同时间内产生的热量不同，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒有可能漏气。
22．（1）A、B；B；（2）BC；加热时间；煤油
【解析】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。（1）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A、B两瓶中温度计的变化情况，因为RA＜RB，所以B中液体温度升高得快些；（2）为了比较水和煤油吸热的多少，应采用相同的加热装置，通过加热时间长短来比较，因为RB=RC，所以要选择B、C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。
23．C【解析】因为接在家庭电路中，U=220V，所以三种用电器的实际功率：P实=P额=180W；
又因为W=Pt，用电器工作时间t相等，所以三种用电器消耗的电能相同，电冰箱电工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电脑工作时，主要将电能转化为光能和声能，电热毯工作时电热丝产生热量，几乎把电能全部转化为热量，所以产生热量最多的是电热毯，故C正确。
24．A【解析】由图可知，该电路为并联电路，电压是相同的，由图乙可知，电压相同，通过R1、R2的电流之比为2：1；根据I=可知，R1、R2的电阻之比为1：2；通电时间相同，电压相同，则根据焦耳定律公式Q=W=可知，产生的热量与电阻成反比，故热量之比为2：1。
25．C【解析】A、甲、乙串联在电路中，电流是相同的，由图象可知，当电流都为0.2A时，甲的电压为1V，乙的电压为2V，即甲两端的电压是乙两端电压的（取其它电流值仍然存在这样的关系），根据Q=I2Rt=UIt可知，相同时间内甲、乙产生热量之比为1：2，故A错误；B、甲、乙并联在电路中，电压是相同的，由图象可知，当电压为2V时，甲的电流是0.4A，乙的电流是0.2A，即甲的电流是乙的电流的2倍，根据Q=I2Rt=UIt可知，相同时间内甲、乙产生热量之比为2：1，故B错误；C、将甲和乙并联，并联电路各支路两端的电压相等；当甲两端电压为2V时，由图象可知，通过甲的电流为0.4A，通过乙的电流为0.2A，根据并联电路的电流关系可知，干路电流为0.4A+0.2A=0.6A，故C正确；D、将甲和乙串联，电流相同，由图象可知，当电路中的电流为0.2A时，甲的电压为1V，乙的电压为2V，满足它们两端电压（总电压）为3V，所以由串联电路的电流特点可知，通过甲的电流为0.2A，故D错误。
26．D【解析】A、通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这属于转换法，故A错误；C、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C错误；B、两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高，说明电流通过右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，右侧电阻丝的阻值大，故B错误；D、由前面解答可知，通过电阻丝的电流和通电时间均相同，由于左右两侧电阻丝的阻值不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故D正确。
27．10；16。【解析】根据串联电路中总电压等于各分电压之和，则串联电阻R两端电压：
UR=U﹣UL=12V﹣8V=4V，因串联电路中各处的电流相等，所以灯泡正常工作时电路中的电流：I=0.4A，由I=可得，串联电阻R的阻值：R===10Ω；此时该电阻通电10s产生的热量为：QR=I2Rt=（0.4A）2×10Ω×10s=16J。
28．焦耳；内。【解析】（1）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；（2）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。
第26题图
第24题图
第25题图
第22题图
第21题图
第18题图
第15题图
第17题图
第6题图
第8题图
第14题图
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