人教版九年级全一册18.4焦耳定律 同步练习（有解析）

人教版九年级全一册 18.4 焦耳定律 同步练习
一、单选题
1．将两根电热丝R1和R2串联起来，接在如图所示的电路中通电，若R1＞R2则（　　）
A．甲火柴先被点燃 B．乙火柴先被点燃
C．两根火柴同时被点燃 D．无法比较
2．甲，乙两个电热器的电阻之比为3∶2，通电相同时间产生的热量之比为8∶3．则通过甲、乙的电流之比为（ ）
A．3∶2 B．2∶3 C．3∶4 D．4∶3
3．某品牌智能电热毯能够根据环境温度自动实现多挡位加热，以增强人体舒适度。其等效电路简化图如图甲所示，R1、R2均为加热电阻，R1>R2，S为智能开关，可根据实际选择不同电阻接入电路。某段工作过程，加热功率随环境温度变化如图乙所示。下列说法中正确的是（　　）
A．环境温度为25℃时，开关S连接接线柱1和2
B．环境温度为35℃时，开关S连接接线柱2和3
C．开关S连接接线柱1和2，工作1h产生的热量为0.1kW h
D．开关S连接接线柱2和3，电路总电阻为484Ω
4．静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，《春秋纬 考异》中就有“玳瑁吸衣若”之说，但下列 不属于静电现象的是（　　）
A．夏季雷雨时，天空中划过的闪电
B．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引
C．电路突然短路时，保险丝烧断产生电火花
D．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉
5．如图所示，电阻为R的某型号风扇，连接在电压为U的电路上，若通过的电流为I，工作时间为t。则计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是（　　）
A．UIt B．t C．I2Rt D．都可以
6．在如图所示的家用电器中，消耗电能主要是用来产生热量的是（　　）
A．电熨斗 B．台式电风扇
C．电视机 D．笔记本电脑
7．电阻R1和R2并联接入同一电路中，已知R1和R2的阻值之比为2：1，那么在相同时间内通过R1和R2的电流产生的热量之比Q1：Q2为
A．4：1 B．1：4 C．1：2 D．2：1
8．将规格都是“220V 200W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列有关电流通过它们产生热量的说法中正确的是（　　）
A．电风扇产生的热量最多 B．电视机产生的热量最多
C．电烙铁产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多
9．有A、B两个电热水壶，里面装了质量和初温都相等的水。现把两个电热水壶里的水都加热到相同的温度，电热水壶A比电热水壶B加热时间短，忽略散热，下列说法中正确的是（　　）
A．电热水壶A消耗的电能更多
B．电热水壶B里的水吸收的热量更多
C．电热水壶B消耗的电能更多
D．电热水壶A消耗电能更快
10．小乐按图听示连接电路，其中R1、R2、R3是三段电阻丝（R1A．a、b、c B．c、a、b C．c、b、a D．a、c、b
11．下列用电器消耗相同的电能时产生热量最多的是（ ）
A．电水壶 B．电吹风 C．电风扇 D．洗衣机
12．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，下列说法错误的是（　　）
A．本实验利用了转换法，将电流通过电阻产生热量的多少转换成U形管液面高度差的变化
B．利用任意一个容器中的电阻都可以探究电流通过电阻产生的热量与时间的关系
C．图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1︰2
D．图乙所示装置中，通电一段时间后两容器内电阻产生的热量之比为2︰1
二、填空题
13．某手机电池容量为4200 mAh，，电池电压为3.7 V。用一个标有“输出5 V 4 A”的快速充电器，将手机电池从零电量充满。充电效率为84%，需要______min。快充充电线比普通手机充电线要粗一些，这是因为正常工作时，通过快充充电线的______较大。
14．如图所示的电能表示数是 _____kW h；根据参数分析，此电能表所在电路中同时使用的用电器总功率不能超过 _____W；若单独使用一个电热水壶烧水时，5min内转盘正好转过300圈，则该电热水壶的电功率是 _____W；电热水壶是利用电流的 _____效应工作的。
15．20世纪初，科学家发现，某些物质在很低的温度时，电阻就变成了______，这就是超导现象。如果能制造出常温下的超导体，它可以在下列哪些情景中得到应用______（选填字母）。
A．用作输电线
B．.制成白炽灯泡的灯丝
C．电烤箱的电热丝
D．用作电吹风的电热丝
16．在家庭电路中，导线相互连接处（接头）往往比别处更容易发热出现故障，甚至引起火灾。如图所示，原因是装修施工时，技术人员水平低，不按规程操作，造成电阻比别处_______，产生的热量_______。
三、综合题
17．冬天，王丽同学买了一个额定电压是220V的电热宝来暖手，如图甲所示，她和学校科技小组的同学研究发现这是一个简易的三挡位的“电热宝”，大家画出了电热宝的电路图，如图乙所示，R1、R2都是发热电阻。将此电暖器接入家庭电路中，当S1闭合，S2接a时为中温挡，电热宝的功率为220W；当S1闭合，S2接b时为高温挡，已知此时电热宝的功率为440W。
（1）求高温挡时电路中的总电流______和R1、R2的电阻各是多少______；______？
（2）电热宝在低温挡时，开关S1______（选填“断开”或“闭合”）、S2接______（选填“a”或“b”），此时电热宝每1min放出的热量是多少______？
（3）若电热宝里面的液体是水，质量为1kg，正常工作时用高温挡从40℃加热到80℃时，用时为7min，则电热宝的效率为多少______（百分号前整数）？
18．新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示。R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总功率随时间变化的图象如图乙所示。求：
（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率为_______W；
（2）电热丝R1的阻值；( )
（3）这30min内电饭锅产生的热量。( )
19．阅读短文《超市电动搬运车》，回答问题。
如图甲所示是超市常用的一种电动搬运车，用于超市卖场与库房间的货物运输及提升。下表是其相关参数，其电路工作原理示意图如图乙。当闭合开关S1时，提升电动机M1工作，将货物提升到指定高度。当闭合开关S2时，进退电动机M2工作，驱动搬运车前进或后退。电源是电压为36V的蓄电池组，当电池容量低于满容量的10%时会报警提醒，返回充电座充电。电机效率是指电动机获得的有用机械能与消耗电能的比值。（g取10N/kg）
型号 自重 最大载货量 蓄电池电压 蓄电池容量 进退电机额定电压额定功率 提升电机额定电压额定功率 电机效率
PTE20X 4×102kg 2×103kg 36V 80A h 36V 900W 36V 800W 80%
（1）搬运车既能前进又能后退，是通过改变电动机中的______（选填“电流方向”或“磁场方向”）来改变电动机转动方向的；
（2）下列关于对搬运车的蓄电池的说法正确的是______；
A．蓄电池充足电一次，储存的电能约3.6×105J
B．蓄电池组充电时，电能转化为化学能
C．蓄电池放电的过程中，蓄电池相当于用电器
D．蓄电池组是由若干节蓄电池并联组成的
（3）利用搬运车将1×103kg的货物放至货架，闭合开关______（选填“S1”或“S2”），货物向上匀速竖直提升15s，则消耗的电能为______J，货物被提升了______m；
（4）搬运车上有显示所载货物质量的仪表，其电路如图丙所示，电源电压24V，电流表（0~0.6A），滑动变阻器R2（60Ω 1A），压敏电阻R1的阻值与所受压力F的关系如图丁所示，由电流表改装的“质量表”显示盘上的刻度在最______（选填“左”或“右”）边是最大值，为了确保此电路能安全工作，R2的阻值应至少调至______Ω，若在使用过程中不小心将R2接入电路的电阻调大，那么“质量表”显示的所载货物质量比实际值偏______（选填“大”或“小”）；
（5）搬运车检测到电池容量低至10%时，会报警提示返回充电。若返回过程中受到的阻力为车自重的0.3倍，剩余电池容量20%的能量可供搬运车克服阻力做功，为确保搬运车能顺利返回充电，需要充电时，搬运车离充电座最远______m。
20．测得某熔断开关S在不同电流下的熔断时间如下表，将电磁铁开关和S接入电路，如图所示．当I＞4A时，电磁铁能在0.1s内吸动衔铁，使电路断开，衔铁无法自动恢复至图示位置；当1A＜I≤4A时，电磁铁无法吸动衔铁，S发热熔断，使电路断开（熔断时间为S开始通电到它熔断的时间）．
（1）S的电阻为1Ω，当I=2A，通电时间为_______s时S熔断，此过程中S产生的热量是_______J．
（2）当I=5A时，通电0.1s，S能否熔断？_______．
（3）若电路中电流方向与图中所示相反，电磁铁吸引还是排斥衔铁？_______．
21．共享电动车是绿色环保的交通工具，下表是一辆共享电动车的铭牌上给出的技术参数。
(1)用车前需手机扫码解锁，手机扫描二维码解锁时，二维码应位于摄像头的二倍焦距以_____(选填“内”或“外”)。
车型 整车质量 最大载重 电动机输出功率 额定电压 额定电流
26寸电动车 30kg 120kg 160W 40V 5.0A
(2)小明体重为600N，小明在水平路面上骑行该电动车时，车胎与地面接触的总面积为4.0×10﹣3m2，则车辆对地面的压强为_____Pa。
(3)该电动机正常工作15分钟，线圈产生的热量为_____J，它正常工作时的效率为_____。
试卷第1页，共3页
试卷第7页，共7页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
R1和R2串联所以电流相等，因为R1＞R2根据公式得在一定时间内R1产生的热量多，所以甲火柴先被点燃。
故选A。
2．D
【解析】
【详解】
由焦耳定律Q=I2Rt可知，通过甲、乙的电流之比
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
A．环境温度为25℃时，观察图乙，可知，这时加热功率为100W，功率较大，根据电功率公式可知，电路的总电阻较小，观察图甲，智能开关S连接接线柱1和2时，只有电阻R1接入电路，智能开关S连接接线柱2和3时，R1和R2并联接入电路，电路的总电阻比智能开关S连接接线柱1和2时的，还要小，则环境温度为25℃时，应该是智能开关S连接接线柱2和3，故A错误；
B．环境温度为35℃时，观察图乙，可知，这时加热功率为44W，功率较小，根据电功率公式可知，电路的总电阻较大，由A解析可知，只有仅仅电阻R1接入电路时，电路的总电阻才较大，则智能开关S是连接接线柱1和2，故B错误；
C．开关S连接接线柱1和2，只有电阻R1接入电路，电路的总电阻较大，加热功率较小，为44W=0.044kW，则工作1h产生的热量为
工作1h产生的热量为，故C错误；
D．开关S连接接线柱2和3时，加热功率较大，为100W，电源电压为220V，根据电功率公式可知，电路的总电阻为
电路总电阻为484Ω，故D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
A．闪电是带正、负电荷的云层之间相互碰撞形成的静电现象，故A不符合题意；
B．带电体吸引不带电的物体属于静电现象，故B不符合题意；
C．保险丝被烧断是电流的热效应现象，不属于静电现象，故C符合题意；
D．从干燥的地毯上走过，会由于摩擦而带电，是静电现象，故D不符合题意。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
电功的计算公式：W=UIt是用来计算用电器消耗电能的，焦耳定律公式：Q=I2Rt是用来计算电流产生热量的；用电器如果将电能只转化为内能，则
是通用的，而电动机是非纯电阻电路，工作时将电能转化为机械能和内能，计算产生热量只能用Q=I2Rt来计算。综上所述，故ABD错误，C正确。
故选C。
6．A
【解析】
【详解】
A．电熨斗通电后主要是发热，把电能主要转化为内能，是电流的热效应，故A符合题意；
B．台式电风扇通电后主要是转动，把电能主要转化为机械能，故B不符合题意；
C．电视机通电后主要是发光和产生声音，把电能主要转化为光能、声能，故C不符合题意；
D．笔记本电脑通电后主要是把电能转化为光能和声能，故D不符合题意。
故选A。
7．C
【解析】
【详解】
因为两电阻并联，所以U1＝U2，由于R1:R2＝2:1，所以I1:I2＝1:2时间相同，则t1:t2＝1:1，那么：Q1:Q2＝I21R1t1:I22R2t2＝(12×2×1):(22×1×1)＝1:2，故选C.
【点睛】
本题根据热量计算公式Q＝I2Rt来进行分析．由题意知并联电压相同，根据欧姆定律就可得出电流I1与I2的比值，R1与R2的比值已知，时间相同，这样就可以得出热量之比．
8．C
【解析】
【详解】
一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入家庭电路中，家庭电路的电压是220V，三种用电器的实际功率
P=P额=200W
又因为W=Pt，所以通电时间相同，三种用电器消耗的电能相同；因为电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能，电视机将一部分电能转化为光能，电烙铁将电能全部转化为内能。所以产生热量最多的是电烙铁。
故选C。
9．D
【解析】
【详解】
ABC．忽略散热，水吸收的热量等于电热水壶消耗的电能，水的质量和初温相同，把两个电热水壶里的水都加热到相同的温度，升高的温度相同，由Q=cmΔt可知，吸收的热量相同，所以两个电热水壶消耗的电能相同，故ABC错误；
D．由以上分析可知，两个电热水壶消耗的电能相等，电热水壶A比电热水壶B加热时间短，由可知电热水壶A的电功率较大，电热水壶A消耗电能更快，故D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
由电路图知，电阻丝R1、R2先串联再与R3并联，且R1故选C。
11．A
【解析】
【详解】
用电器工作时将电能转化为其他形式的能量。电水壶工作时将电能全部转化为内能；电吹风内有电动机和电热丝，工作时将电能转化为机械能和内能；电风扇和洗衣机工作时主要把电能转化为机械能，有一部分电能转化为内能。比较可知，消耗相同的电能，产生热量最多的是电水壶。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
12．D
【解析】
【详解】
A．本实验中电流通过导体时产生热量的多少不能直接看出来，实验利用U形管液面高度差的变化来反映电流通过电阻产生热量的多少，这是转换法，故A正确，不符合题意；
B．任意一个容器中的电阻一定，通过的电流一定，改变通电时间，就可以探究电流通过电阻产生的热量与时间的关系，故B正确，不符合题意；
C．图甲中，两电阻串联，通过的电流相同，通电一段时间后，根据可知，左右两边容器内电阻产生的热量之比是1︰2，故C正确，不符合题意；
D．图乙所示装置中，右侧容器中两电阻并联，在和左侧容器中的电阻串联，，通电一段时间后，根据可知，两容器内电阻产生的热量之比为4︰1，故D错误，符合题意。
故选D。
13． 55.5 电流
【解析】
【分析】
【详解】
[1]手机电池充满电需要的电能为
设需要充电时间为t1，则
代入数据
解得
[2]快充充电线的电流比普通手机电流要大，所以充电线要粗一些，使得导线电阻要小一些，可以减小电流热效应产生的热量。
14． 202.1 4400 1200 热
【解析】
【详解】
[1]如图所示电能表的示数是2021，最后一位是小数，单位是kW h，故读数为：202.1kW h。
[2]由图知，电能表的工作电压是220V，电能表平时工作允许通过的最大电流为20A，他家同时使用的用电器最大总功率
P最大＝UI最大＝220V×20A＝4400W
[3]“3000r/kW h”表示每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转3000r。电热水壶烧水时工作5min电能表的转盘转300r，消耗的电能
电热水壶的电功率
[4]电流的热效应是指电流通过导体时产生热量的现象。电热水壶是利用电流的热效应工作的。
15． 零 A
【解析】
【详解】
[1]当导体的温度降至某一低温时，它的电阻突然变为零，这种现象就是超导现象。
[2]超导体电阻是零，所以超导体不会将电能转化成内能，不会放热。利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作。正因为超导体无法将电能转化为内能，所以不能支撑白炽灯的灯丝、电烤箱的电热丝和电吹风的电热丝，因此用于作输送电力的线路是非常好的材料，可以大大降低电能的损耗。
16． 大 多
【解析】
【详解】
[1][2]装修施工时，技术人员水平低，不按规程操作，导致导线连接处，接触不良，电阻较大，当电流和通电时间相同时，由得，连接处导线产生的热量较多。
17． 2A 220Ω 220Ω 断开 a 6600 91%
【解析】
【详解】
（1）[1][2][3]当S1闭合，S2接a时为中温挡，R2被短路，只有R1的简单电路，R1的阻值
当S1闭合，S2接b时为高温挡，R1和R2并联，电热宝的功率为P=440W，高温挡时电路中的总电流
R2的电功率
P2=P-P1=440W-220W=220W
R2的阻值
（2）[4][5][6]电热宝在低温挡时，开关S1断开、S2接a，R1和R2串联，由串联电路的电阻特点可知
R串=R1+R2=220Ω+220Ω=440Ω
每1min放出的热量
（3）[7]水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(80℃-40℃)=1.68×105J
消耗的电能
W=Pt=440W×7×60s=1.848×105J
电热宝的效率为
18． 1100 110Ω 1.584×106J
【解析】
【详解】
解：（1）[1]S和S1都闭合时，电阻R1与R2并联，电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，由图乙可知，最大功率是1100W。
（2）[2]只有S闭合时，只有R1的简单电路，电路的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，由图乙可知，最小功率是4400W，电热丝R1的阻值
（3）[3]由乙图可知，功率最大时的工作时间
t大=20min=1200s
功率较小时的工作时间
t小=10min=600s
这30min内电饭锅产生的热量
Q=W=P大t大+P小t小=1100W×1200s+440W×600s=1.584×106J
答：(1)S和S1都闭合时电饭锅的电功率为1100W；
(2)电热丝R1的阻值为110Ω；
(3)这30min内电饭锅产生的热量1.584×106J。
19． 电流方向 B S1 1.2×104 0.96 右 32 小 172.8
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]电动汽车的前进和倒车时，要改变电动机的转动方向，而电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，而改变电流方向更为方便，所以是通过改变电动机中的电流方向来改变电动机转动方向的。
（2）[2]A．由表中数据可知，蓄电池电压是36V，蓄电池容量是80A h，这个单位是电流的单位乘上时间的单位，这个80A h的数据代表着物理量电流乘上时间，即，充足电一次，消耗的电能
消耗的电能是，故A错误；
B．蓄电池组充电时，消耗电能转化为化学能，此时蓄电池相当于用电器，故B正确；
C．蓄电池放电的过程中，化学能转化为电能，此时蓄电池相当于电源，故C错误；
D．由表格数据知蓄电池电压为36V，根据串、并联电路电压规律可知，是由多节电池串联而成的，故D错误。
故选B。
（3）[3]根据题意知，当闭合开关S1时，提升电动机M1工作，将货物提升到指定高度。
[4]由表格数据可知，提升电动机额定功率，15s内电动机消耗的电能
15s内电动机消耗的电能是1.2×104J。
[5]此时电机的效率为80%，则电能转化为机械能的大小
这些货物的重力
由可知，货物被提升的高度
货物被提升的高度是0.96m。
（4）[6]由图丁可知，载重量越大时，托盘受到的压力越大，R1的阻值越小；
由丙中电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，当托盘受到的压力越大，R1的阻值越小，根据知，电路的电流越大，电流表的示数越大，电流表的指针从左向右偏转越明显，所以由电流表改装的“质量表”显示盘上的刻度在最右边是最大值。
[7]由表格数据可知，最大载货量，则托盘受到的最大压力
由图丁可知，此时压敏电阻R1=8Ω；因电流表量程为0~0.6A，变阻器允许通过的最大电流为1A，且串联电路中电流处处相等，所以当电流表的示数最大为I=0.6A时，载重量最大，R2接入电路中的阻值最小，电路的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值
即为了确保此装置能安全运行，R2的阻值应至少调至32Ω。
[8]由前面（4）可知，货物的质量越大，电流表的示数越大；若在使用过程中不小心将R2接入电路的电阻调大，导致电路中的总电阻增大，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流减小，此时电流表（质量表）指针对应的质量比实际值偏小。
（5）[9]车的质量为，车的重力
车受到的阻力
由题意知，克服摩擦力做的功
由得，需要充电时搬运车离充电座的最远距离
需要充电时搬运车离充电座最远的距离是172.8m。
20． 40 160 不能 吸引
【解析】
【详解】
解(1)有表格可以看出：当I＝2A，通电时间为40s时S熔断，又R＝1Ω，所以此过程中S产生的热量是Q＝I2Rt＝J；（2）当I＝5A时，通电0.1s，S不会熔断，因为当I>4A时，电磁铁能在0.1s内吸动衔铁，使电路断开．（3）因为衔铁没有磁性，所以无论电路中电流方向如何，电磁铁都会吸引衔铁．
21． 外 2.25×105 3.6×104 80%
【解析】
【详解】
(1)[1]手机摄像头相当于凸透镜，其成像原理是物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，因此手机扫描二维码解锁时，二维码应位于摄像头的二倍焦距以外。
(2)[2]电动车的重力为
G车＝m车g＝30kg×10N/kg＝300N
因水平面上物体的压力和自身的重力相等，所以，骑行该电动车时车辆对地面的压强为
(3)[3]电动机的输入功率为
P＝UI＝40V×5.0A＝200W
由表中参数可知，电动机的输出功率P出＝160W，则电动机线圈的发热功率为
P热＝P﹣P出＝200W﹣160W＝40W
电动机正常工作15分钟，线圈产生的热量为
Q＝W＝P热t＝40W×15×60s＝3.6×104J
[4]电动机的效率为
答：(1)用车前需手机扫码解锁，手机扫描二维码解锁时，二维码应位于摄像头的二倍焦距以外；
(2)小明体重为600N，小明在水平路面上骑行该电动车时，车胎与地面接触的总面积为4.0×10﹣3m2，则车辆对地面的压强为2.25×105Pa；
(3)该电动机正常工作15分钟，线圈产生的热量为3.6×104J，它正常工作时的效率为80%。
答案第1页，共2页
答案第11页，共11页