18.4焦耳定律同步练习题2021-2022学年人教版九年级物理（有解析）

18.4焦耳定律同步练习题2021-2022学年人教版九年级物理
一、单选题
如图所示，在左、右两个相同容器中分别装有质量和温度都相同的水和煤油，通电一段时间后，两容器中的液体同时升到，由此可知
A. B.
C. D. 条件不足，无法确定
电流的热效应在日常生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害，下列情况中不属于防止电热危害的是
A. 电视机的后盖有许多孔
B. 家电长时间停用，隔段时间应通电一次
C. 电动机外壳有许多散热片
D. 电脑的上有小风扇
当一个电阻的阻值为时，将它接在电路中通电一段时间，产生的热量为；如果要使它产生的热量为，下列办法中可行的是
A. 接原电路，将电阻变为原来的倍，通电时间变为原来的
B. 接原电路，将电阻变为原来的，通电时间变为原来的倍
C. 将电压变为原来的，电阻变为原来的倍
D. 将电压变为原来的倍，通电时间变为原来的
将两根电阻丝、分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，通电一段时间后，、产生的热量之比为
A.
B.
C.
D.
如图所示，从甲地通过两条输电线向乙地用户供电，若甲地电压恒为，输出电线的总电阻为，当乙地用户用电时，下列说法正确的是
A. 用户使用的用电器两端的电压为
B. 输电线上消耗的电功率为
C. 当用户使用的用电器增多时，用户两端的电压升高
D. 当用户使用的用电器增多时，输电线上因发热而损失的功率增大
将规格都是“”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入同一家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是
A. 三个用电器产生的热量相同 B. 电风扇产生的热量最多
C. 电烙铁产生的热量最多 D. 电视机产生的热量最多
如图所示，有两个电阻分别、，把它们按图中四种方式接入同一电源电压的电路中，则在相同时间内产生热量最多的是
A. B.
C. D.
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
如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是
A. 左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大
B. 该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系
C. 该装置可以用来探究电流通过导体产生的热量跟通电时间的关系
D. 形管中液面高度发生变化是因为形管中液体的热胀冷缩造成的
电动机工作时两端电压为，电流为，电动机线圈的电阻为，则该电动机工作时输出的最大机械功率为
A. B. C. D.
二、填空题
某课外小组的同学自制了一只电烙铁，额定电压是，在额定电压下工作时的电阻是，它的额定功率为______，在额定电压下通电产生______热量。
有一台电动机，额定电压为，额定电流为，电动机线圈的电阻为，这台电动机正常工作，消耗的电能为 ，产生的热量为 ，输出的机械能为 J.
甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线，输电线的线芯用铜导线，是为了减少因电流的________效应而损失的电能。已知每条输电线每千米的电阻为，现输电线在某处发生了短路，为了确定短路的位置，检修员在甲地将电流表接入如图所示的电路，电压表应接在________选填“”或“”两点之间。若电压表和电流表的示数分别为和，则短路的位置距离甲地________。
三、实验探究题
如图为“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，其中、、、四个相同的容器密闭着等量空气并与形管紧密相连，各容器中均有一条电阻丝，实验前形管两端液面相平。现将、和、两组导线分别接到电源两端。
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产生热量的多少。
图甲用来探究电流通过电阻丝产生的热量与________的关系。
由图乙的实验现象可知，在通电时间和电阻相同时，通过电阻丝的________越大，电阻丝产生的热量越多。
下列的探究实例中，采用与本实验相同研究方法的是________。
A.伏安法测电阻
B.探究电流与电压、电阻的关系
C.探究串联电路中总电阻和分电阻的关系
小明同学在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，采用了如图所示实验装置．甲、乙、丙三个透明容器中分别放有、、三根电阻丝，且密封着等量的空气．三个容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，其中在丙容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联．
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．
图甲、乙可探究电流产生的热量与______的关系，图甲、丙可探究电流产生的热量与______的关系．
图丙中右侧盒外连接的电阻，它的作用是______．
答案和解析
1.【答案】
【解析】两容器内装有质量和初温都相同的水和煤油，末温也相等，因为水的比热容较大，根据公式可知，水吸收的热量较多，由电路图可知，电阻与并联，它们两端的电压相等，闭合开关，通电时间相等，由公式，可知．
2.【答案】
【解析】项电视机后盖上的孔是为了散热；项家电隔一段时间应通电一次是利用电流产生的热量来驱散潮气，从而保护用电器；项电动机的外壳有许多散热片是为了加快散热；项电脑的上有小风扇是为了加快空气流动，加快散热．
3.【答案】
【解析】略
4.【答案】
【解析】、串联在电路中，通过它们的电流相等，根据焦耳定律，产生的热量，在电流和通电时间相同时，产生的热量与电阻值成正比，即．
5.【答案】
【解析】甲地电压为，输电线与用户串联，由于输电线分担一部分电压，用户两端的电压小于甲地电压，故A错误；输电线消耗的电功率为，而，故B错误；当用电器使用数量增多时，用户部分的总电阻会变小，电路的总电流会变大，输电线分得的电压就会变大，而用户部分分得的电压就会变小，故C错误；当用电器使用数量增多时，干路中电流增大，由可知，输电线因发热而损失的功率增大，故D正确．
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查电流的热效应，电流做功的实质：电流做功的过程就是消耗电能转化为其它形式能的过程，能分析三种用电器的能量转化是本题的关键。
分别接入的电路中的三个用电器都正常工作，实际功率相同等于额定功率、通电时间相同，根据可知消耗的电能相同，通过分析三种用电器使用时的能量转化情况，找出产生热量最多的用电器。
【解答】
因为，
所以三种用电器的实际功率：；
又因为，所以三种用电器消耗的电能相同；
由于电视机将大部分电能转化为光能和声能，电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能，电烙铁将电能全部转化为内能，则产生热量最多的是电烙铁。故ABD错误，C正确。
故选C。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了焦耳定律的灵活应用，关键是根据电阻的串并联判断选项中总电阻之间的关系。
根据电阻的串并联比较各选项中电阻的大小，再根据得出它们在相同的时间内放出热量的关系。
【解答】
串联电路中电阻等于各分电阻之和，并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，
两电阻并联时电路中的总电阻最小，则，
，
在相同的时间内产生热量最多的是选项；
故ABC不符合题意，符合题意。
故选D。
8.【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．
9.【答案】
【解析】解：、容器中的两个电阻丝串联，通过它们的电流与通电时间相同，由焦耳定律可知，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，故A错误；
B、、在装置中，容器中的两个电阻丝串联，通过它们的电流与通电时间相同，左边容器中的电阻与右边容器中的电阻不同，所以实验是为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系，只看其中一个以用来探究电流通过导体产生的热量跟通电时间的关系，故B错误，C正确；
D、形管中液面高度发生变化是因为透明容器中密封着等量的空气的热胀冷缩造成的，故D错误。
故选：。
由焦耳定律可知，与、及有关，故应采用控制变量法进行分析；
电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法。
本题考查了学生对焦耳定律的认识，并可以通过巧妙的实验来验证一些结论，同时在该实验中利用了控制变量法，该实验方法在实验探究中经常用到。
10.【答案】
【解析】
【分析】
知道电动机正常工作时两端的电压和通过的电流，根据求出消耗的电功率，又知道电动机线圈的电阻，根据求出线圈的发热功率，两者的差值即为输出的最大机械功率。
本题考查了电功率公式和热功率公式的应用，要注意电动机是非纯电阻用电器，消耗的电能大部分转化为机械能输出，少部分转化为内能损失。
【解答】
电动机消耗的总功率为，电动机中线圈发热消耗的功率，而输出的最大机械功率为两者的差值，即。故选C。
11.【答案】
【解析】解：；
电烙铁在额定电压下工作，
，
通电产生的热量：
。
故答案为：，。
知道电烙铁的额定电压和在额定电压下工作时的电阻，利用电烙铁的额定功率；
电流通过电烙铁做功消耗的电能全部用来产生热量，因为电烙铁在额定电压下工作，所以实际功率等于额定功率，再利用求在额定电压下通电产生的热量。
本题考查了电功率的计算、电流产生热量的计算，对纯电阻电路，计算时注意单位统一。
12.【答案】
【解析】电动机工作时，电流产生的热量小于电动机消耗的电能，因为消耗的电能主要是转化为向外输出的机械能，即电动机正常运转消耗的电能电动机产生的热量，电动机输出的机械能．
13.【答案】热
【解析】
【分析】
根据焦耳定律可知，当电流通过电阻时，会产生热量，即电流的热效应；
电压表使用时不能被短路，否则无示数；
知道电表的示数，根据欧姆定律求出导线的总电阻，又知道每千米导线的电阻值，可求导线的长度，然后除以即可求出短路位置离甲地的距离。
本题考查了学生对电流的热效应、欧姆定律的掌握和运用，知道出短路的地点离甲地的距离为导线总长度的一半是本题的关键。
【解答】
因为导线有电阻，因此由焦耳定律可知，当电流通过导线时，会产生热量，因此输电线的线芯用铜导线，可以减小导线的电阻，进一步减少因电流的热效应而损失的电能；
图中为短路位置，若电压表接在两点之间，则电压表也被短路，电压表示数为，不能确定短路的位置；要确定短路位置，需要测出、两输电线串联的总电阻，电压表应测总电压，所以电压表应接在两点之间；
由可得，导线电阻：
，
则导线长度：
，
短路位置离甲地的距离：
。
故填：热 。

14.【答案】高度差；
电阻；
电流；
【解析】
【分析】
本题考查了学生利用控制变量法和转换法探究电流产生热量多少和各影响因素之间的关系的实验。
电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法；
电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；
探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间相同；
此实验研究主要应用控制变量法，以此分析。
【解答】
电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻大小的关系；通过一段时间，容器中电流产生的热量较多，该容器的电阻最大，故结论为：当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多；
图乙中，容器内的两电阻为研究对象，两电阻大小相同，根据并联电流的规律，通过容器内的电阻丝的电流大，通电时间相同，而容器两管液面高度差大，说明电阻丝产生的热量多，
故得出：在通电时间和电阻相同时，通过电阻丝的电流越大，电阻丝产生的热量越多。
本实验采用的研究方法的是转换法和控制变量法：
A、伏安法测电阻，多次测量取平均值可减小误差，不符合题意；
B、探究电流与电压、电阻的关系，采用了控制变量法，符合题意；
C、探究串联电路中总电阻和分电阻的关系，采用了等效替代法，不符合题意。
故选B。
15.【答案】形管液面高度差；电阻；电流；使通过金属丝、的电流不同
【解析】解：
据试验装置可知，电流通过导体产生热量使得容器中的空气受热膨胀，从而导致型管中的液面会发生变化，故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过型管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
图中甲、乙两容器中的电阻丝串联，通过他们的电流与通电时间相同，甲容器中的电阻小于乙容器中的电阻，即是探究电流产生的热量与电阻大小的关系；
图中甲、丙装置中，丙容器中的电阻丝与另一电阻丝并联，故甲和丙两容器中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系；
因为并联电路中的电阻比任何一个电阻都小，当丙容器外连接的电阻后，通过丙容器内电阻的电流减小，因此图丙中右侧盒外连接的电阻的作用是改变丙容器内电阻的电流；即使通过金属丝、的电流不同。
故答案为：形管液面高度差；电阻；电流；使通过金属丝、的电流不同。
电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变；
根据并联电路具有分流作用进行分析。
此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键。
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