人教版九年级全一册18.4焦耳定律一课一练（有解析）

人教版九年级全一册 18.4 焦耳定律 一课一练
一、单选题
1．随着科学技术的发展，越来越多的用电器进人了我们的生活，下列用电器主要利用电流的热效应工作的是（　　）
A．油烟机
B．电火锅
C．无人机
D．电视机
2．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
3．如图所示，阿里公司的数据运行服务器浸泡在装有冷却液的容器中。冷却液直接吸收服务器通电工作产生的热量，再进入外循环冷却，之后再送回服务器所在容器。以下分析正确的是（　　）
A．此冷却液属于导电性能强的材料 B．此冷却液的比热容应该很小
C．服务器的内能不会发生转移 D．冷却液有效减小电热产生的危害
4．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
5．将规格都是“220V 150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，以下说法正确的是（　　）
A．三个用电器消耗的电能一样多
B．三个用电器产生的热量相等
C．三个用电器均能将电能全部转化为内能
D．可以根据可计算出三个用电器的电阻
6．下图是做电学实验时所用电路的一部分，根据图中两表的示数，一定可以测出灯泡（　　）
A．正常发光时的电阻 B．实际电功率
C．消耗的电能 D．产生的热量
7．图甲是小灯泡L和电阻R的I﹣U图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合S1时，电流表的示数为0.5A。电源两端电压保持不变，下列说法中正确的是（　　）
A．电源电压为3V
B．只闭合S1时，小灯泡L的电阻为2Ω
C．再闭合S2后，电流表的示数增加0.5A
D．再闭合S2后，在1min内电阻R产生的热量为48J
8．图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．笔记本电脑 B．电视机
C．电暖气 D．电风扇
9．甲图是小灯泡L和电阻R的I-U图象。将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W，下列说法正确的是（　　）
A．只闭合开关S1时，小灯泡L的电阻为40Ω
B．再闭合开关S2时，电流表示数增加0.2A
C．再闭合开关S2时，电路总功率为1.0W
D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量为2.4J
10．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（电源电压均为18V）。下列说法不正确的是（　　）
A．甲图是为了研究产生的热量与电流大小的关系
B．乙装置中5Ω和10Ω两根电阻丝消耗的功率之比为1∶2
C．乙装置中阻值为10Ω的电阻3min内产生2562J的热量
D．该实验通过U形管两侧液面高度差来比较产生热量的多少
11．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
12．如图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电风扇 B．电饭锅
C．电冰箱 D．笔记本电脑
二、填空题
13．电炉通电后电炉丝发热逐渐变红，此过程______能转化为______能，电炉丝热的发红而导线却几乎不发热，原因是导线的电阻远远______（选填“大于”或“小于”）电炉丝的电阻。
14．社会的进步、科技的发展离不开物理学家的智慧和奋斗。 英国物理学家 ______做了大量的实验，经过四十年 不懈的努力，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。如图所示，实验中电阻丝产生热量的多少，是通过 U 形管中______的变化来反映的。
15．如图所示，是物理兴趣小组发明的泡沫切割器，主要由输出电压为3V的电源和阻值为的电热丝构成。则该切割器在正常工作时通过电热丝的电流是______A，电热丝1min时间内放出的热量是______J。
16．英国物理学家______，在电学、磁学、热学等方面都作出了突出贡献，为了纪念他，我们用他的名字命名“能量”和“功”的单位。电流通过导体时，导体会发热，这种现象我们称为电流的______效应。
三、综合题
17．自入冬以来，越来越多的家庭开始使用电热取暖器。如图甲所示，这款电热取暖器有高温挡和低温挡两个挡位，额定电压为220V，高温挡的功率为2200W，简化电路如图乙所示，R1的阻值为48.4Ω。
（1）该电热取暖器是利用电流的______（选填“磁”或“热”）效应工作的；电热取暖器要接入三孔插座中使用，这是为了______；当S1和S2同时闭合时，电热取暖器处于______挡。
（2）请计算电热取暖器处于低温挡时的功率( )和电热取暖器处于高温挡时通过电阻R2的电流。( )（除不尽时，计算结果保留一位小数）
（3）在额定电压下，使用高温挡连续工作3h，电热取暖器产生的热量是多少焦耳？( )
18．一台热水器，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。R1＝88Ω，R2＝22Ω。
（1）当闭合开关S1，并将S2拨至位置a时，热水器处于_____挡（选填“低温挡”、“中温挡”或“高温挡”）；
（2）求低温挡正常工作5min电热丝产生的热量；______
（3）求中温挡正常工作时热水器的功率。______
19．有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示。控制电路由电压U1=9V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）电阻箱和热敏电阻组成；工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为的电热丝组成。只有当线圈中电流达到60mA时衔铁才吸合，切断工作电路；热敏电阻的阻值随温度变化关系如图乙所示。
(1)求电热丝工作时的功率______；
(2)求电热丝正常工作100s产生的热量______；
(3)如果恒温箱的温度设定为，求电阻箱接入电路的阻值______。
(4)若要提高恒温箱的设定温度，可以______（选填“增大”或“减小” 电阻箱接入电路的阻值；若要将工作电路的功率增大1倍，可以给______（选填“串联”或“并联”）一个电阻为______的电热丝。
20．如图甲是小希家厨房用的电热水龙头，能够即开即热、冷热兼用，非常方便．图乙是它的原理电路图．R1、R2为电热丝，其中R2＝242Ω．通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间切换．不考虑温度对电阻丝的影响，请回答下列问题：
（1）电热丝是利用电流的 _____ 效应工作的，分析电路图，开关与 _____ （填“1、2”或“2、3”）接触时，水龙头放出的是热水．
（2）水龙头放温水时，正常工作功率为1100W，求：R1的电阻是多大 ______ ？
（3）水龙头放热水时，电路消耗的总电功率是多少W ______ ？
21．如图甲为某电饭锅的简化电路原理图，R1和R2为定值电阻，R1=44，S为感温开关，1、2是开关连接的触点，当温度达到103℃时，S自动切换到保温状态。某次饭时，仅将电饭锅接入220V的电路，按下开关S与触点l连接，加热了16min，S自动切换到保温状态，保温时图乙所示电能表的转盘在1min内转过5转，求：
（1）①此时电能表的示数是__________中kW·h；②该电能表允许电路中接入用电器的最大功率是________W。
（2）加热状态时，电饭锅的电功率______；
（3）R2的阻值______；
（4）用电高峰时，若实际电压只有额定电压的80%，此时电饭锅加热多少分钟才能自动切换到保温状态______。
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．抽油烟机利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应，故A不符合题意；
B．电火锅是利用了电流的热效应，把电能转化为内能提高温度使食物成熟，故B符合题意；
C．无人机利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应，故C不符合题意；
D．电视机主要将电能转化为光能和声能，不符合电流的热效应中将电能转化为内能的特性，故D不符合题意。
故选B。
2．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。
3．D
【解析】
【详解】
A．服务器浸泡在冷却液中，如果导电性强，会引起服务器短路，应选择绝缘性好的材料，故A错误；
B．冷却液选择比热容大的，在质量相同时，改变相同的温度，相比比热容小的物质吸收的热量更多，故应选择比热容大的物质。故B错误；
C．冷却液的作用是将服务器的内能通过热传递转移走，内能减小，温度降低，保护服务器，故C错误；
D．由于电流的热效应，电流通过导体时一般都会发热，设备内能增加，温度升高，冷却液通过热传递将热量带走，防止因温度过高而损坏，可以保护设备。故D正确。
故选D。
4．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。
5．A
【解析】
【详解】
A．电功率相同，工作时间相同，故消耗的电能相同，故A正确；
BC．电风扇将电能主要转化为机械能，少部分转化为内能，电视机一部分电能转化为光能，而电烙铁是将电能全部转化为内能，故BC错误；
D．电风扇不是纯电阻，不适合欧姆定律，故也不适合，故D错误。
故选A。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．电压表测小灯泡两端实际电压，电流表测流过小灯泡的实际电流。但小灯泡的电阻受温度影响，正常工作时的电阻不能由该电路测出，故A不符合题意；
B．小灯泡的实际功率，由该电路可以测出小灯泡的实际功率，故B符合题意；
C．小灯泡消耗的电能，要测出小灯泡消耗的电能，必须要测量小灯泡的通电的时间，该电路不能测出小灯泡消耗的电能，故C不符合题意；
D．要测小灯泡产生的热量，需要测量通电时间，该电路不能测出小灯泡产生的热量，故D不符合题意。
故选B。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．只闭合S1时，电路为灯泡L的简单电路，电流表测电路中的电流，电流表的示数为0.5A，由图甲可知，此时灯泡两端的电压UL=4V，电源电压为4V，小灯泡L的电阻
故AB错误；
C．由图甲可知，R两端的电压
UR=6V，IR=0.3A
R的阻值为
再闭合S2后，灯泡L与电阻R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，通过小灯泡L的电流不变，由并联电路电流的关系可知电流表的示数增加
故C错误；
D．再闭合S2后，在1min内电阻R产生的热量为
Q=W=UIR1t=4V×0.2A×60s=48J
故D正确。
故选D。
8．C
【解析】
【详解】
A．笔记本电脑工作时，电能并不是主要转化为内能，而是转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意；
B．电视机工作时，电能并不是主要转化为内能，而是转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；
C．电暖气工作时，电能转化为内能，使周围环境温度升高，利用电流热效应工作，故C符合题意；
D．电风扇工作时，电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作，故D不符合题意。
故选C。
9．B
【解析】
【详解】
A．只闭合S1时，电路为小灯泡L的简单电路，L的实际功率为1W，根据P=UI可知，在甲图L的图线上找符合U、I乘积为1W的坐标，则有
UL=2V，IL=0.5A
小灯泡L的电阻
故A错误；
B．由A选项得电源电压
U=UL=2V
再闭合S2后，此时R、L并联接入电路，电流表测干路中的电流，L两端的电压为2V，通过L的电流不变，R两端的电压为2V，在甲图中找出R此时对应电流为0.2A，则电流表示数增大0.2A，故B正确；
C．电源电压为2V，R的电流为IR=0.2A，L的电流为IL=0.5A，电路中总电流为
I=IR+IL=0.2A+0.5A=0.7A
则电路总功率
P=UI=2V×0.7A=1.4W
故C错误；
D．再闭合S2时，电阻R的电压为2V，电流为0.2A，通电1min产生热量
Q=W=UIt=2V×0.2A×60s=24J
故D错误。
故选B。
10．C
【解析】
【详解】
A．甲图中，5Ω的电阻与5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，由串并联电路电流特点可知，通过左侧装置中的电阻的电流是通过右侧装置中的电阻的电流的2倍。故可以研究产生的热量与电流大小的关系。故A正确，不符合题意；
B．由电功率公式P=UI和欧姆定律可得，P=I2R。由图乙可知，电流相同，电阻之比即为功率之比。所以5Ω和10Ω两根电阻丝消耗的功率之比为1∶2，故B正确，不符合题意；
C．乙装置中5Ω的电阻与10Ω的电阻串联，串联电路电流处处都相等，故通过电阻的电流为
由焦耳定律可知，乙装置中10Ω电阻产生的热量是
故C错误，符合题意；
D．因为左右两侧产生的热量不同，容器内的气体受热膨胀不一样，从而在U型管中形成液面的高度差，因此该实验通过U形管两侧液面高度差来比较产生热量的多少。故D正确，不符合题意。
故选C。
11．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。
12．B
【解析】
【详解】
A．电风扇工作时主要把电能转化为机械能，故A不符合题意；
B．电饭锅工作时电能全部转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故B符合题意；
C．电冰箱工作时，主要将电能转化为机械能，故C不符合题意；
D．笔记本电脑工作时主要将电能转化为声能、光能等，故D不符合题意。
故选B。
13． 电 内 小于
【解析】
【详解】
[1][2]电炉通电后电炉丝发热逐渐变红，是因为电流流过电炉丝时产生热效应，电流做的功转会变成热量，即电能转化为内能。
[3]根据焦耳定律
因为电炉丝和导线串联，所以电流相同，通电时间也相同，但是导线电阻很小，因此产生的热量相比电炉丝很小，所以导线几乎不发热。
14． 焦耳 液面高度差（或液体高度、液面、液柱）
【解析】
【详解】
[1]英国物理学家焦耳发现了电流的热效应，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，为了纪念他，能量的单位就是焦耳。
[2]实验中电阻丝产生热量给空气加热，导致空气受热膨胀，压强变大，让U 形管液面出现了高度差，产生的热量越多，U 形管液面出现了高度差越大，故可以用通过 U 形管中液面高度差来反应电阻的大小。
15． 0.5 90
【解析】
【分析】
【详解】
[1]切割器在正常工作时通过电热丝的电流
[2]电热丝1min时间内放出的热量
16． 焦耳 热
【解析】
【详解】
[1] 英国物理学家焦耳，在电学、磁学、热学等方面都作出了突出贡献，为了纪念他，把“能量”和“功”的单位为“焦耳（J）”。
[2]电流通过导体时，导体会发热，这种现象我们称为电流的热效应，焦耳研究了影响电流的热效应的因素，得出了电热的定量关系式：。
17． 热 防止外壳带电 高温 1000W 5.5A 2.376×107J
【解析】
【详解】
（1）[1]电流通过电阻丝时，会产生热量，这就是电流的热效应，电热取暖器是利用电流的热效应工作的。
[2]电热取暖器有金属外壳，为了防止外壳带电后发生触电事故，取暖器的外壳要接地，需要使用三孔插座。
[3]当S1和S2同时闭合时，两个电热丝并联接入电路中，根据并联电路的电阻关系可知此时电路中的总电阻是最小的，根据可知电热取暖器处于高温挡。
（2）[4]S1闭合、S2断开时，只有R1接入电路，此时为低温挡；低温挡的功率为
[5]当S1、S2都闭合时，R1和R2并联，电热取暖器处于高温挡，则R2的功率为
P2＝P高﹣P低＝2200W﹣1000W＝1200W；
由P＝UI得，通过电阻丝R2的电流
（3）[6]电热取暖器产生的热量
Q＝W＝P高t＝2200W×3×3600s＝2.376×107J
18． 高温挡 1.32×105J 550W
【解析】
【详解】
(1)[1]当闭合开关S1，并将S2拨至位置a时，R1和R2并联接入电路，此时电路中的总电阻最小，电源电压不变，由P=可知，此时总功率最大，热水器处于高温挡。
(2)[2]当断开S1，并将S2拨至位置b时，R1和R2串联接入电路，由P=可知，此时总功率最小，热水器处于低温挡；此时热水器正常工作5min内电热丝产生的热量
(3)[3]只闭合开关S1时，电路为R1的基本电路，热水器处于中温挡；此时电路的功率
P中=
19． 1100W 增大 并联 44
【解析】
【详解】
(1)[1]电热丝工作时的功率
(2)[2]电热丝正常工作产生的热量
(3)[3]如果恒温箱的温度设定为，由图乙可知，热敏电阻的阻值由题知，此时控制电路的电流
因为，即
解得
即电阻箱应接入电路的阻值为。
(4)[4]若要提高恒温箱的设定温度，由图乙知道，热敏电阻的阻值将减小，衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍需，即要求控制电路中的总电阻不变，所以的阻值必须调大。
[5][6]根据知要将工作电路的功率增大1倍，即变为原来的2倍，需要将电阻减小为原来的；因为并联电阻小于任何一个分电阻，所以需要并联一个和阻值相同的电阻，即并联一个的电阻。
20． 热 2、3 44Ω 1300W
【解析】
【详解】
（1）电热丝工作时，消耗电能，产生内能，利用电流的热效应工作的，水龙头放出热水时电路的总功率最大，电源电压一定，由可知，此时电路的总电阻最小，由图可知，开关与2、3接触时，R1、R2并联，总电阻最小，此时水龙头放出的是热水；
（2）由电路图可知，开关与1、2接触时，电路为R1的简单电路，水龙头放出的是温水，R1的电阻：R1===44Ω；
（3）水龙头放热水时，R1与R2并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，且电路的总功率等于各用电器功率之和，电路消耗的总电功率：P热=P1+P2=+=+=1100W+200W=1300W．
21． 5689.3 4400 1100W 440 25min
【解析】
【分析】
【详解】
（1）①[1]电能表的最后一位是小数位，由图乙可知，电能表的示数为5689.3kW·h。
②[2]由10（20）A可知，该电能表允许通过的最大电流为20A，则电能表允许接入用电器的最大功率
P最大=UI最大=220V×20A=4400W
（2）[3]当开关S与1连接时，电路中只有R1，电路中电阻较小，电源电压一定，由可知电饭锅的电功率较大，处于加热状态，加热电功率
P加热==1100W
（3）[4]电能表的转盘转5转时，电饭锅保温时消耗的电能
电饭锅保温时的电功率
P保温==0.1kW=100W
当开关S与2连接时，电路中R1、R2串联，电路中电阻较大，电源电压一定，由可知电饭锅电功率较小，处于保温状态，串联总电阻
R=R1+R2==484Ω
R2的阻值
R2=R-R1=484Ω-44Ω=440Ω
（4）[5]若实际电压只有额定电压的80%，即
U实∶U额=U额×80%∶U额=4∶5
设电饭锅加热t′才能自动切换到保温状态，这段时间内电流通过电饭锅产生的热量等于正常工作16min时产生的热量，由此可得
Q=W′=
t′∶t=U额2∶U实2=U额∶U实2=52∶42=25∶16
t′=×16min=25min