【卷05】 第十八章 第4节 焦耳定律——2021～2022学年九年级物理下册同步作业练习（含解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
第1课时 焦耳定律
基础达标练
知识点1 电流的热效应
1.下列家用电器利用电流的热效应工作的是 ( )
A.电风扇 B.电视机 C.电热水壶 D.电冰箱
2.将规格都是“220V 1000W”的一台空调、一台吹风机和一台电烤箱分别接入家庭电路中,通电相同时间,下列说法正确的是 ( )
A.电烤箱产生的热量最多 B.空调产生的热量最多
C.吹风机产生的热量最多 D.三个用电器产生的热量相同
知识点2 通电导体放出的热量跟哪些因素有关
3.小明同学在“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验中,利用了如图所示的实验装置。
请仔细观察甲、乙两图,回答下列问题：
(1)实验是通过观察两个U形管中________________来比较电流通过电阻丝产生的热量。
(2)图甲所示的装置是用来探究电流通过电阻丝产生的热量与________的关系。
(3)根据图乙装置中的现象,可以得出结论：________________________________________。
(4)通电一段时间,发现其中一个U形管中的液面高度几乎不变,则出现该现象的原因可能是_______________
____________________________________________________________。
知识点3 焦耳定律
4.最先精确地确定了导体产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系的科学家是 ( )
A.安培 B.伏特 C.奥斯特 D.焦耳
5.一个电阻值是10Ω的定值电阻,在0.5min内放出1200J的热量,那么通过它的电流大小为________A。
6.冬天用电暖器取暖时,电暖器热得烫手而通电的电线却不怎么热。请解释其中包含的物理道理。
7.如图所示,电源电压U＝12V,电热丝RI＝4Ω,R2＝80。
(1)闭合开关S后,电流表的示数为多少？
(2)闭合开关S后,电热丝R2在10s内产生的热量是多少？
知识点4 电热的利用和防止
8.下列事例属于防止电流的热效应产生危害的是 ( )
A.养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 B.家里使用电热水壶烧水
C.小明的妈妈用电熨斗熨衣服 D.电脑温度过高时,风扇会及时启动,给电脑降温
重点提升练
9.甲、乙两个电热器的电阻之比为5：4,通电相同时间产生的热量之比为5：1,则通过甲、乙的电流之比为 ( )
A.4:1 B.1:4 C.2:1 D.1:2
10.小明家新买回了一个电磁炉,说明书上写着最大功率为2000W。用铝导线连接到电源上,工作时发现铝导线太热,若要使导线不太热,下列方法比较可行的是 ( )
A.改用粗细相同的铜导线 B.将原来的铝导线减短些 C.将原来的铝导线加长些 D.换用更细一些的铝导线
11.如图所示,电源电压为4.5V保持不变,闭合开关,电压表的示数为3V,电流表的示数为0.5A,则电阻RI＝________Ω。通电10s,电阻R2产生的热量是________J。
12.两只定值电阻R1和R2的I-U图像如图所示。当把这两只电阻并联接在3V的电源上时,通过干路的电流是________A。在相同时间内,产生的热量更多的是________(选填“R1”或“R2”)。
13.有一种电热水壶有“加热”和“保温”两个挡,如图所示是其内部简化电路。已知R0＝44Ω,RI＝1056Ω,当S接“1”时,电热水壶处于________(选填“加热”或“保温”)挡；当S接“2”时,通电2min该电热水壶产生的热量是________J。
14.市场上有一些劣质插线板,经检查发现其电源芯线比合格产品的细。请根据焦耳定律解释使用这种插线板存在什么样的安全隐患。
15.如图所示的电路,电源电压为6V,闭合开关S后,通过电阻R1的电流为1A,通过电阻R2的电流为2A。求：
(1)电流表的示数；
(2)电路的总电阻；
(3)整个电路在10s内产生的热量。
16.图甲是某品牌家用蛋糕机,该蛋糕机配有很多卡通模型,可以做出多种多样的创意小蛋糕。图乙是该蛋糕机的简化电路,可以实现蛋糕机的低、中、高三挡加热功能。单独闭合开关S1时,蛋糕机处于440W的低温挡加热状态；单独闭合开关S2时,阻值为55Ω的电阻R2让蛋糕机处于中温挡加热状态。求蛋糕机正常工作时：
(1)低温挡的加热电流；
(2)中温挡的加热功率；
(3)高温挡加热5min消耗的电能。
核心素养练
17.小亮用如图所示的电路探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系,两个相同的烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油和完全相同的温度计,电阻丝R1和R2均为定值电阻,且R1>R2。
(1)实验中,电流通过导体产生热量的多少无法直接测量,而是利用________来显示,这种研究方法叫做________法。
(2)闭合开关,通电一段时间后,温度计A的示数升高较多,由此可得出结论：当________和________相同时,导体的电阻越大,导体产生的热量就越多。
(3)接下来还想探究电流通过导体产生热量的多少与电流大小的关系,需要增加的器材是________,接着进行的操作是________________________
第2课时 电热综合计算
1.小华家买了一个家用电吹风,其简化电路如图所示,主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作,请解答下列问题：
(1)电吹风吹冷风时,通过电动机的电流是多大？
(2)电热丝工作时的电阻是多大？
2.图甲为某款新型电饭煲,其额定电压为220V,它采用了“聪明火”技术,智能化地控制不同时间段的烹饪温度,以得到食物最佳的营养和口感。图乙为其电路原理,R1和R2为电阻不变的电热丝,S是自动控制开关。将电饭煲接入220V的电路中,在电饭煲工作的30min内,它消耗的电功率随时间的变化如图丙所示。求：
(1)第5～10min,电饭煲的功率；
(2)第20～30min,电饭煲产生的总热量。
3.连云港兴起的“厕所革命”极大地提升了市民的生活品质。为解决冬天如厕时马桶座冰冷的问题,某兴趣小组为一公厕设计了简易电热马桶座,其电路如图所示,定值电阻R1和R2为两电热丝,单刀双掷开关S2可接a或b。已知电阻R2＝550Ω,所加电源电压为220V。当S1闭合,S2接a时,电路发热的功率为22W。
(1)求R1的阻值。
(2)分别求出①S1断开、S2接a；②S1闭合、S2接b两种情况下电路的发热功率。
(3)小明同学对此电路设计进行评估,发现该电路一直处于工作状态,不利于节能环保,建议在电路中增加定时开关。除此之外,老师认为该电路设计还有不足,请你指出所存在的不足,并提出改进建议。
《参考答案及解析》
第4节 焦耳定律
第1课时 焦耳定律
1.C
[解析]电风扇工作时电能主要转化为机械能；电视机工作时电能主要转化为光能和声能；电冰箱工作时电能主要转化为机械能。
2.A
[解析]因为U＝220V,所以三种用电器的实际功率P＝P额＝1000W。由W＝Pt可知,三种用电器消耗的电能相同。因为空调、吹风机中的电动机将电能大部分转化为机械能,电烤箱将电能全部转化为内能,所以产生热量最多的是电烤箱。
3.(1)液面高度的变化
(2)电阻
(3)在电阻和通电时间相同时,通过电阻的电流越大,产生的热量越多
(4)装置漏气
[解析]图甲探究的是电流通过导体时产生的热量和电阻的关系,图乙探究的是产生的热量和电流的关系。实验中通过U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生的热量多少。
4.D
5.2
[解析]由Q＝I2Rt可得,通过定值电阻的电流I＝
＝＝2A。
6.答：冬天用电暖器取暖时,电暖器和电线串联,通过它们的电流和通电时间相等,因电暖器的电阻远大于电线的电阻,由Q＝I2Rt可知,电流通过电暖器产生的热量远大于通过电线产生的热量,故电暖器热得烫手而通电的电线却不怎么热。
7.解：
(1)闭合开关S后,两电热丝串联,电流表测量电路中的电流,电路中的总电阻R＝R1+R2＝4Ω+8Ω＝12Ω。电流表的示数I＝＝＝1A。
(2)电热丝R2产生的热量Q＝I2Rt＝(1A)2×8Ω×10s＝80J。
8.D
[解析]用电热孵化器孵小鸡、使用电热水壶烧水、用电熨斗熨衣服,都是将电能转化为内能,属于利用电流的热效应；电脑温度过高时,风扇会及时启动,给电脑降温,这是为了防止电热产生危害。
9.C
[解析]由题意可知,R甲：R乙＝5:4,产生的热量之比Q甲：Q乙＝5:1,通电时间之比t甲：t乙＝1:1。由Q＝I2Rt可得I＝
,则通过甲、乙两个电热器的电流之比I甲：I乙＝2:1。
10.A
[解析]导线过热,说明导线产生的热量过多。根据焦耳定律Q＝I2Rt可知,在I、t不变的情况下,减小导线电阻可以减小导线产生的热量。长度、横截面积都相同的铜导线要比铝导线的电阻要小得多；将铝导线加长,铝导线的电阻将增大。将铝导线减短些,可以减小电阻,但有可能由于导线的变短,使连接用电器与电源的导线不够长；换用更细的铝导线,铝导线的电阻将增大。
11.3 15
[解析]由图知两电阻串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。由串联电路特点可知I＝II＝I2＝0.5A,R1两端的电压U1＝U-U2＝4.5V-3V＝1.5V,电阻RI＝＝5Ω。通电10s,电阻R2产生的热量Q2＝W2＝U2It＝3V×0.5A×10s＝15J。
12.0.45 R1
[解析]由图可知,当R1、R2两端的电压为3V时,通过R1的电流I＝0.3A,通过R2的电流I2＝0.15A。R1、R2并联时,通过干路的电流I＝I1+I2＝0.3A+0.15A＝0.45A；因为U1＝U2＝3V,I1>l2,通电时间t相同,由Q＝W＝UIt可知,产生的热量Q1>Q2.
13.保温 1.32×105
[解析]当开关S接“1”时,两电阻串联,电路中的电阻最大,电源电压一定,由P＝可知,热水壶的电功率最小,处于保温状态。当开关S接“2”时,R被短路,只有R0接入电路,电路的电阻最小,热水壶的电功率最大,处于加热状态,此时电路中的电流I＝＝＝5A,通电2min电路产生的热量Q＝I2R0t＝(5A)2×44Ω×2×60s＝
1.32×105J。
14.答：在材料和长度一定时,伪劣插线板的电源芯线一般比合格产品的细,而横截面积越小,电阻越大。由Q＝I2Rt可知,在电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多,易发生火灾。
15.解：
(1)由图可知,R1与R2并联,电流表测量干路中的电流。电流表的示数I＝I1+I2＝1A+2A＝3A。
(2)由I＝可得,电路的总电阻R＝＝＝2Ω
(3)整个电路在10s内产生的热量Q＝I2Rt＝(3A)2×2Ω×10s＝180J。
16.解：
(1)蛋糕机正常工作时的电压U＝220V。根据P＝UI可得,低温挡加热电流I低＝＝＝2A
(2)中温挡时只有电阻R2工作,由P＝UI和I＝可得,中温挡加热功率P中＝＝＝880W。
(3)当开关S1和S2都闭合时,电路处于高温加热挡,此时两电阻并联,高温挡加热功率P高＝P低+P中＝440W+880W＝1320W。由P=可得,高温挡加热5min消耗的电能W＝P高t＝1320W×5×60s＝3.96×105J。
17.(1)温度计升高的示数 转换
(2)电流 通电时间
(3)停表 闭合开关,滑片调至阻值最大处,通电3分钟,记录温度计A变化的示数；断开开关,待温度计A回归原示数后,闭合开关,向左移动滑动变阻器,通电3分钟,记录温度计A变化的示数。
[解析]
(2)闭合开关,通电一段时间后,温度升高较多的是温度计A,说明电阻丝R产生的热量多。
(3)想探究电流产生热量的多少与电流大小的关系,需要控制电阻和通电时间不变,改变电流大小。
第2课时 电热综合计算
1.解：
(1)当吹冷风时,只有电动机工作,P1＝110W,由P＝UI可得,通过电动机的电流I1＝＝＝0.5A。
(2)当电吹风吹热风时,电动机和电热丝同时工作,电动机与电热丝并联,电热丝R2的电功率P2＝P-P1＝990W-110W＝880W。由P＝UI和I＝可得,电热丝R2的电阻R2＝＝＝55Ω。
2.解：
(1)由图丙可知,第5～10min,电饭煲的功率P1＝660W。
(2)由丙图可知,第20～30min,电饭煲的功率P2＝440W,加热时间t2＝30min-20min＝10min＝600s,20～30min内电饭煲产生的总热量Q2＝W＝P2t2＝440W×600s＝
2.64×105J。
3.解：
(1)当S1闭合,S2接a时,只有R1接入电路,由P＝UI和I＝可得,R1的阻值R1＝=＝2200Ω。
(2)①S1断开,S2接a时,两个电阻串联,电路的发热功率P＝＝＝17.6W。②S1闭合,S2接b时,两个电阻并联,此时R1的电功率为22W,R2的发热功率P2＝＝＝88W。电路的发热功率P′＝P1+P2＝22W+88W＝110W。
(3)当S1断开,S2接a时,电路消耗的功率为17.6W,该挡位电路消耗的功率与另一挡位22W相差不大,没有实际意义。建议根据需要改变R1和R2的阻值,使三个挡位电路的功率适当拉开差距。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)