人教版九年级全一册18.4焦耳定律一课一练（含解析）

人教版九年级全一册 18.4 焦耳定律 一课一练
一、单选题
1．下列不属于用电器的是
A．电冰箱 B．电饭锅 C．电风扇 D．干电池
2．下列常用物理量与对应单位及符号正确的是（　　）
A．电功-（W） B．电功率-（J） C．电能-（kW·h） D．电热-（kW）
3．下列四种用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电冰箱 B．电视机
C．电饭煲 D．电风扇
4．人类进入电气化时代的重要标志是大规模使用电能。电能无法从自然界直接获取，它通常通过发电机由其他形式的能转化而来，最终通过各种用电器转化为其他形式的能。电能的生产、输送和利用，极大地促进了经济社会发展和人类文明的进步。如图为远距离输电示意图，I为输电电流，r为输电线总电阻，U为用户端的电压，则因输电线发热而损耗的电能为（t为通电时间）（　　）
A．I2rt B． C．UIt D．UIt+I2rt
5．最先精确确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系的物理学家是（　　）
A．安培 B．欧姆
C．焦耳 D．伏特
6．下列四种电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电饭锅 B．电风扇
C．洗衣机 D．电视机
7．如图所示现象或装置在工作时，与热机做功冲程的能量转化相同的是（　　）
A．钻木取火
B．水蒸气将塞子冲出
C．活塞迅速下压，棉花燃烧
D．电炉子
8．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
9．已知一电动机的内阻（转子线圈的电阻）为R，两端电压为U时，电动机正常转动，此时通过电动机的电流为I，电动机的电功率为P，当工作时间为t，电动机内阻因为电热产生的热量可以表示为（　　）
A．UIt B．I2Rt C．t D．Pt
10．如图所示是探究“影响电流热效应与哪些因素有关”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法错误的是（　　）
A．烧瓶内选用比热容较小的液体，可以使实验现象更明显
B．电阻R1产生的热量大于R2产生的热量
C．该电路可以探究电流产生的热量与电流大小的关系
D．电路串联使通过R1、R2电流相同，实验中运用了控制变量法
11．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
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（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
二、填空题
13．如图所示，电熨斗工作时将电能转化为内能，这种现象叫做电流的_______效应；若电熨斗电阻为55Ω，通过的电流为4A，则其工作200s产生的热量为_______J。
14．目前广泛安装在汽车上的倒车雷达利用______（选填“超声波”或“次声波”）的反射工作，家用电饭锅工作时把______转化为内能（选填“电能”或“太阳能”）。
15．在如图所示的电路中，R1=15Ω，R2=20Ω，闭合开关后，电流表的示数为0.4A。则通过电阻R2的电流为______A，若通电100s，电流通过R2产生的热量为______J。
16．如图所示的电路中，接通电源，通电一段时间后，______侧U形管液面高度的变化较大（选填“左”或“右”），如果通过乙容器中电阻丝的电流是1A，则甲容器中电阻丝在1min内产生的热量是______J。
三、综合题
17．（1）小聪设计了如图甲所示的电路，“测量小灯泡的额定功率”。电源电压恒为6 V，小灯泡的额定电压为3.8V。
①闭合开关后，移动滑片P，发现两电表示数始终如图乙所示，原因是将滑动变阻器的_______（填字母）两个接线柱接入了电路。
② 排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图象，如图丙所示，则该小灯泡的额定功率为____W。
③ 由图丙推知：小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为P1，小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为P2，则P1______P2（选填“大于”、“小于或“等于”）。
④ 实验操作时，因小灯泡L不慎损坏而出现断路，无论怎样移动滑片P，电压表指针_________（选填“几乎不动”或“明显偏转”）。
（2）如图所示是研究“电流通过导体产生热量与哪些因素有关”的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气，将1、2和3、4导线分别接到相同电源两端。
①实验中通过观察U形管中____________的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少。
②装置中的U形管________（选填“是”或“不是”）连通器。
③ _______图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与电流的关系。
④根据焦耳定律：Q=I2Rt可知，若通电时间相同，则___（选填“a”、“b”、 “c”或 “d”）容器中电流产生的热量较多。
18．小梅家有一台电吹风机，既能吹冷风也能吹热风，电路图如图甲所示，小梅在家中把该吹风机单独接入家庭电路正常工作，并使其吹热风，发现图乙中的电能表转盘6min内转过156圈，已知电动机额定功率是40W。求：
（1）如甲图，开关S1闭合，S2断开，电吹风吹______风（选填“热”或“冷”）；
（2）电吹风电热丝额定功率_______；
（3）若电动机线圈电阻为5Ω，计算电吹风正常吹热风6min，电热丝与电动机产生热量的比值_______。
19．阅读短文，回答问题
热电效应
1821年，德国物理学家察贝克发现在两种不同的金属所组成的闭合回路中，当两接触处的温度不同时，回路中会产生电流，称为“塞贝克效应”，其基本情况可用如图甲所示热电偶电路实验来描述：把1根铁丝的两端分别与2根铜丝相连接，再与一只小量程的电流表串联成闭合电路。然后把铜、铁丝的一个接点D放在盛有冰水混合物的杯中，另一个接点G用火焰加热时。发现电流表的指针会发生偏转，闭合电路中会产生电流。
1834年，法国实验料学家珀尔帖又发现了它的相反情况：两种不同的金属构成闭合回路，当回路中通有直流电流时，两个接头的温度不同，一个接头温度会升高，另一个接头温度会降低，从而产生温差，称为“珀尔帖效应”，1837年，俄国物理学家愣次又发现，改变电流方向后，原来温度升高的接头变成温度降低，而温度降低的接点变成升温。
根据上述原理可以制作出一种电子制冷箱，其结构可简化为：将P型半导体与N型半导体用钢板连接，再用导线连成一个回路，钢板和导线只起导电作用，为了取得更好的效果，实际的电子制冷箱是把多对P、N型半导体连接起来的（如图乙）。在回路中接通电流后，一个接点变冷（箱内部），另一个接头散热（箱外部）。
(1)图甲中的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由______能转化而来的；
(2)在热电偶电路中，产生热电流的条件是：电路是由______（填“相同”或“不同”）材料的导体组成的闭合电路，在两个节点之间存在着______；
(3)如果想利用上述电子制冷箱来制热，最简便的方法是______；
(4)在图乙中多对P，N型半导体对是______（串联/并联）连接的；
(5)通过上述材料可知，与传统电冰箱相比，利用半导体做成的电子制冷箱的技术优点是______（列举一个即可）。
20．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。
21．有一款电饭锅，能自动控制不同时间段的烹任温度，获得最佳营养和口感。其电路示意图如图甲所示，电热丝R1和R2（R1(1)只闭合开关S，电饭锅处于_____（选填“加热”或“保温”）状态。
(2)在15min~30min时间内，电饭煲产生的总热量为_____J。
(3)该电饭锅的电热丝R1和R2的比值为_____。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
电冰箱、电饭锅、电风扇都需要用电来工作，是消耗电能的，属于用电器，故ABC不符合题意；
干电池是提供电能的，是电源，不是用电器，故D符合题意．
2．C
【详解】
A．电功的国际单位是焦耳，符号J，故A错误；
B．电功率的国际单位是瓦特，符号是W，故B错误；
C．电能的单位由焦耳和千瓦时，符号分别是J和kW·h，故C正确；
D．电热的国际单位是焦耳，符号是J，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．电冰箱工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意；
B．电视机在工作时，主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；
C．电饭煲工作时，主要将电能转化为内能，是利用了电流的热效应，故C符合题意；
D．电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故D不符合题意。
故选C。
4．A
【详解】
由题知，输电电流为I，输电线总电阻为r，通电时间为t，输电导线上发热而损耗的电能
W损=Q=I2rt
故选A。
5．C
【详解】
A．安培在电与磁的研究上做出了突出贡献，故A不符合题意，
B．欧姆发现导体中的电流跟导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，即欧姆定律。故B不符合题意
C．焦耳最先发现了焦耳定律，揭示了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，故C符合题意；
D．伏特主要是发明电池，故D不符合题意。
故选C。
6．A
【详解】
A．电饭锅是把电能转化为热能的，利用了电流的热效应，故A正确；
B．电风扇是利用电动机带动它转动，把电能转化为机械能，利用了电流的磁效应，故B错误；
C．洗衣机是利用电动机来带动它工作，因此它是利用了电流的磁效应，故C错误；
D．电视机是利用了电流的磁效应，故D错误。
故选A。
7．B
【详解】
热机做功冲程中，高温高压的气体对活塞做功，将内能转化为机械能。
A．钻木取火，是克服摩擦做功，机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．水蒸气对活塞做功，水蒸气的内能减小，活塞由静止变为运动，机械能增加，故水蒸气将内能转化为活塞的机械能，故B符合题意；
C．活塞对筒内的空气做功，空气的内能增加，温度升高，达到棉花的着火点，而使棉花燃烧，故是机械能转化为内能，故C不符合题意；
D．电炉子工作时消耗电能，得到内能，电能转化为内能，故D不符合题意。
故选B。
8．D
【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。
9．B
【详解】
电动机为非纯电阻，线圈产生的热量为
电动机消耗的电能为
电动机输出的机械能为
故选B。
10．C
【详解】
A．在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度要升高的多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显，故A正确，不符合题意；
B．由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流和通电时间是相同的，电阻R1＞R2，所以电阻R1产生的热量大于R2产生的热量，故B正确，不符合题意；
C．由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流是相同的，所以该电路不可以探究电流产生的热量与电流大小的关系，故C错误，符合题意；
D．电流热效与电流、电阻和时间有关，本实验中电路串联使通过R1、R2电流相同，控制了电流因素一样，探究其他因素对电流热效应的影响，所以采用的是控制变量法，故D正确，不符合题意；
故选C。
11．B
【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。
12．C
【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。
13． 热
【详解】
[1]电熨斗工作时将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应，即电流通过导体时会产生热量。
[2]工作200s产生的热量为
14． 超声波 电能
【详解】
[1][2]现代汽车广泛利用了倒车雷达，它在工作时会发出超声波，这些声波遇到障碍物时会反射回来，根据回声到来的方位和时间，可以确定障碍物的位置。
[2]电饭锅是利用电流的热效应工作的，家用电饭锅工作时把电转化为内能。
15． 0.3 180
【详解】
[1]由电路图可知，两个电阻并联，电流表测量通过R1的电流，R1两端的电压
U1=I1R1=0.4A×15Ω=6V
因为并联电路各支路两端电压相等，所以R2两端电压为U2=6V，则通过电阻R2的电流
[2]通电100s，电阻R2产生的热量
16． 左 1200
【详解】
[1]如图，右边两个5Ω的电阻并联后再与左边5Ω的电阻串联，由串并联电路电流的规律可知通过甲容器内电阻的电流大于通过乙容器内电阻的电流，两个容器内电阻的阻值相同，通电时间相同，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，左瓶内电阻丝产生的热量多，则左侧U形管液面高度的变化较大。
[2]并联电路各支路两端电压相等，右侧两个5Ω的电阻并联，由可知通过内外电阻的电流相等，通过甲容器内电阻丝的电流
I甲=I乙内+I乙外=1A+1A=2A
甲容器中电阻丝在1min内产生的热量
Q=I甲2Rt=(2A)2×5Ω×60s=1200J
17． CD 1.14 小于 几乎不动 液面高度 不是 乙 c
【详解】
(1)①[1]移动滑片，电表示数不发生变化，说明变阻器用AB或者CD接线柱接入电路，不能改变电流、电压。因为电压表测量的是灯两端电压，示数保持6V不变，等于电源电压，说明变阻器没有分担电压，其连入电路的电阻为0，则其是用CD接线柱接入电路。
②[2]读图像可知中，灯在3.8V电压下工作时，通过的电流为0.3A，则其额定功率为
③[3]读图像可知：当小灯的电流为其额定电流的一半，即为0.15A时，其两端电压为1V；当其两端电压为其额定电压一半时，即其两端电压为1.9V时，通过它的电流在0.2A左右。根据可得
④[4]当L断路时，电压表通过导体与电源相连，其示数几乎等于电源电压，且不发生明显变化，其指针是几乎不动的。
(2)①[1]这个实验中，对于电热的观测采取了转换法：电热越多，密封容器中空气的温度升得越高，热胀冷缩，其体积越大，从而压迫与其相连的U形管里的液体，形成更大的液面高度差。
②[2]连通器的特征是底部相连的两个容器都是开口的，但在这个装置中，与密封容器相连的U形管的一端是密闭的，所以，U形管不是连通器。
③[3]根据控制变量法可以知道，要研究电热与电流的关系，应该是两个容器中的电热丝电阻相等，通过的电流不等。可以发现乙装置是研究电热与电流的关系的。
④[4]先从甲乙开始分析，甲装置中串联的两个电热丝的总电阻为15Ω；乙装置中，d容器内外的两个5Ω的电热丝并联，总电阻为2.5Ω，再与c容器中的电热丝串联，乙装置中的总电阻为7.5Ω。相同的电源提供的电压是相等的，因此，乙装置中的总电流是甲装置中总电流的2倍。
知道了电流和电阻的关系，结合Q=I2Rt，可以知道，a、b、c三个容器中，c容器中的电热大；d容器中的电流为c容器中的一半，则d容器中的电热小于c容器中的电热，故c容器中的电热最多。
18． 冷 480W 2904:1
【详解】
解：（1）由图甲可知，开关S1闭合，S2断开，只有电动机工作，电热丝被断路不工作，所以此时电吹风吹冷风；
（2）吹风机单独接入家庭电路正常工作，并使其吹热风，即开关S1、S2都闭合，此时电热丝和电动机并联。电能表转盘6min内转过156圈，由图乙可知电能表的参数是，则此时消耗的电能
故此时电能表消耗的电功率
因为吹风机正常工作，根据并联电路总功率等于各支路用电器电功率之和可得，电吹风电热丝额定功率
（3）电吹风正常工作时，由电动机线圈通过的电流
电动机线圈电阻为5Ω，电动机产生的热量
电热丝将消耗的电能全部转化为内能用于发热，则有
由可得电热丝生的热量
则电热丝与电动机产生热量的比值
答：（1）开关S1闭合，S2断开，电吹风吹冷风；
（2）电吹风电热丝额定功率是480W；
（3）电动机线圈电阻为5Ω，电吹风正常吹热风6min，电热丝与电动机产生热量的比值是2904:1。
19． 内能 不同 温度差 改变电路中的电流方向 串联 节能
【详解】
(1)[1]两种不同的金属构成闭合回路，当回路中通有直流电流时，两个接头的温度不同，一个接头温度会升高，另一个接头温度会降低，温度高的物体会将热量传递给温度低的物体，所以热电偶的电能是由内能转化而来的。
(2)[2][3]两种不同的金属构成闭合回路，当回路中通有直流电流时，两个接头的温度不同，一个接头温度会升高，另一个接头温度会降低。说明电路是由不同材料的导体组成的闭合电路，在两个节点之间存在着温度差。
(3)[4]1837年，俄国物理学家愣次又发现，改变电流方向后，原来温度升高的接头变成温度降低，而温度降低的接点变成升温。所以最简单做法是改变电路中的电流方向。
(4)[5]从图中可以看出多对P，N型半导体按顺序连接，所以是串联。
(5)[6]传统电冰箱当温度降升高到一定设定温度，就得重新启动，再将温度降低到设定温度才停止工作，如此反复工作，而半导体做成的电子制冷箱一边工作一边散热，可以起到节能的作用。
20． 1100W 增大 并联 44
【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。
21． 保温 3∶2
【详解】
(1)[1]由图可知，当S1S2均闭合时，R1、R2并联接入电路，此时电路总电阻最小，总功率最大，为加热状态；当只闭合S时，仅R1接入电路，此时电路总电阻最大，总功率最小，为保温状态。
(2)[2]在15min~30min时间内，电饭锅在15min~20min内功率为1100W下加热状态下工作5min，在20min~30min内功率为440W下保温状态下工作10min。则电饭煲产生的总热量为
(3)[3]由题意可知，R1单独工作时的功率为440W，R1R2并联工作时的总功率为1100W，则R2单独工作时的功率为
由，可知
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页