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．以下四个用电器中，利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A．电风扇 B．空调 C．电视机 D．电水壶
2．电蚊拍灭蚊时，蚊子碰到金属网形成闭合电路，蚊子往往会被烧毁。下列说法不合理的是（　　）
A．蚊子是可以导电的 B．电蚊拍电压降低烧毁效果变差
C．蚊子烧毁是因为电流的热效应 D．烧毁时可能没有电流通过蚊子
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．下列属于利用电热的是（　　）
A．电热水器装有发热管 B．电脑机箱内有小风扇
C．电动机外壳有许多散热片 D．电视机的后盖有很多孔
6．如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。四个相同的透明容器中密封着质量相等的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。下列说法正确的是（　　）
A．图甲装置可以用来探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系
B．图中透明容器和U形管是利用连通器原理工作的
C．观察图乙中的实验现象，可知d容器中电阻丝的阻值较大
D．图乙实验中，通电一段时间U形管两侧液面高度差为零一定是电路断路
7．电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这是因为（　　）
A．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大
B．铜导线的电阻小，因而产生的热量少，而电炉丝电阻大，产生的热量多
C．铜导线有绝缘层，所以不怎么热
D．铜导线比电炉传热快，所以不容易热
8．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
9．某电饭锅铭牌上标有：额定电压为220V，保温功率为22W，加热功率为1100W。如图所示是该电饭锅的电路简图，其中，单刀双掷开关S用来调节“加热”和“保温”两种工作状态，R0为电热丝。下列说法正确的是（　　）
A．S和2接触时是保温状态
B．电饭锅正常加热时，电路的电流是0.1A
C．电路中电阻R0＝44Ω，R＝2156Ω
D．保温时，R0、R产生的电热之比是539∶11
10．2020年10月15日，《自然》杂志报道了一种可以在15℃下实现超导的新材料，向创造没有电阻的高效电力系统迈出了重要一步。超导材料可以应用在（　　）
A．电热毯 B．电动汽车动力系统 C．电热水壶 D．充电暖手宝
11．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
12．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
二、填空题
13．如图所示电路中，定值电阻R的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω；闭合开关S，电流表A1的示数为0.8A，电流表A2的示数0.3A，则10min内电流通过电动机产生的热量为_______J。
14．电热暖手宝（俗称电暖宝）是冬季暖手、暖足的理想用品。有防爆免烫和温控保护装置（温度达到设定温度可自动切断电路）。电暖宝工作时利用了电流的________效应：电暖宝中的温控保护装置在电路中的作用相当于________ （选填“电源”“开关”或“用电器”）；电功率越大的电暖宝工作时的总电阻越_________（选填“大”或“小）。
15．天气寒冷，小南的妈妈在淘宝上搜到某款电热靴。一只靴内加热电路如图所示，电源电压恒定，S2为三档旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c处），电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点。当开关M拨至______处时，该靴处于低温档；若高温档正常发热功率为12W，则低温档的额定功率为______W。冬天晚上小南穿着电热靴做作业2小时，若选择中温档正常加热，共要消耗电能______kW·h。
16．一台电动机的额定电压是220V，其线圈电阻是。正常工作时，通过的电流为5A，则电动机正常工作1min发热___________J。
三、综合题
17．在物理学习中应该学会测量工具的使用并对基础实验有充分的了解，请按要求完成下列与实验相关的填空：
(1)读出图—1中水银体温计的示数 ________ ℃；
(2)使用电压表测量时指针在如图—2位置，原因是 ________________ ；
(3)如图—3所示探究电流磁效应的实验中，通电直导线应该沿 _____ （选填“东西”、“南北”或“任意”）方向放置在静止的小磁针上方，实验效果最好；
(4)带电物体接触验电器的金属球，如图—4金属箔片就张开是因为 _____________ ；
(5)图中开关闭合，B烧杯内温度计示数升高明显比A烧杯内温度计示数升高快，表明 _______ 相同时，电阻 ________ ，电流产生的热量越多。
18．第四代电光源——LED光源
如图甲是时下较为流行的LED手电筒和LED吸顶灯，它的主要部分是高亮度白色发光二极管，这种发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点，是继白炽灯、卤素灯和节能荧光灯后新兴的第四代电光源，是极具发展前途的新光源。LED的发光原理与白炽灯先发热后发光的原理截然不同，是直接把电能转换成光能的器件，因而其发光效率较高，是新代固体冷光源，将逐步取代传统光源。图乙是LED的元件实物及符号由于二极管具有单导电性，使用时必须将它的正极与电源正极相连，二极管才能处于导通状态，否则处于截止状态。利用图丙所示电路可以研究发光二极管的工作特性：把一个正常工作电压为3V的LED接入电源电压恒为4.5V的电路，闭合开关S，LED即处于导通状态，调节变阻器滑片，改变LED两端的电压和电路中电流，记录多组电压、电流数据，可以得到电压表与电流表示数关系，如丁所示：
（1）LED灯主要由半导体材料制成：它之所以节能，被称为冷光源，是因为它将电能转换热能损耗的能量较白炽灯______（高/低）；
（2）在图丙中，闭合S，调节滑动变阻器，使LED正常发光：断开S，改变电源的正负极后再闭合S，LED______（能/不能）发光；
（3）一个LED灯中的电流与其两端电压______（成/不成）正比。
19．某型号电饭煲的工作原理图如图甲所示，R1和R2为阻值不等且不变的电热丝，S是手动开关，S1是自动控制开关。该电饭煲有“加热”和“保温”两档，额定电压是220V，在正常工作一段时间内，它的电功率随时间变化的图像如图乙所示。
（1）当电饭煲处于“加热”档时，开关S1的状态是______的（选填“断开”或“闭合”）；
（2）电阻R2的阻值______；
（3）电饭煲处于“加热”档时，工作10min产生的热量为多少焦耳______。
20．电饭锅是家庭常用的电器，它既有加热功能，又有保温功能。图甲所示为某型号电饭锅的简化电路图。S1是一个磁钢式开关，可以实现通断电自动控制，R1和R2均为加热电阻。把电饭锅接入220V的家庭电路中，在电饭锅工作的内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示。求：
(1)画出电饭锅加热时的等效电路图；
(2)电阻R1的阻值；
(3)电饭锅在20~30min内产生的热量。
21．如图所示是某温控装置的简化电路图，受控工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻R0=20）、开关、滑动变阻器R2（取值范围0-80）和热敏电阻R1组成；R1阻值随温度变化的关系如下表所示，当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流I≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路。
温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35 34
R1/Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130 150
（1）受控工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是多少______？
（2）当温度为60℃，滑动变阻器R2=50时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少______？
（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少______？
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，则R2的阻值应______。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．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A不符合题意；
B．空调主要是把电能转化为机械能，不是利用电流热效应，故B不符合题意；
C．电视机工作时将电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作，故C不符合题意；
D．电水壶工作时主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D符合题意。
故选D。
2．D
【详解】
A．由题意可知，蚊子碰到金属网形成闭合电路，说明蚊子是可以导电的，故A不符合题意；
B．电蚊拍电压降低，在电阻一定时，电流会变小，所以烧毁效果变差，故B不符合题意；
C．蚊子烧毁是因为电流通过时会发热，因此利用了电流的热效应，故C不符合题意；
D．烧毁时有电流通过蚊子，所以才会形成闭合电路，从而通过电流的热效应使蚊子被烧毁，故D符合题意。
故选D。
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．A
【详解】
电热可供利用，但有时也有危害。
A．电热水器装有发热管，电能转化为内能，属于利用电热，故A符合题意；
B．电脑机箱内有小风扇是为了及时散热，故B不符合题意；
C．电动机外壳有许多散热片是为了及时散热，故C不符合题意；
D．电视机的后盖有很多孔是为了通风散热，故D不符合题意。
故选A。
6．C
【详解】
A．电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法。电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。图甲装置中，容器中的两个电阻为研究对象，根据串联和并联电路电流特点可知， 左边容器中通过电阻的电流大于右边容器中电阻的电流，而烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，所以此装置可以用来探究电流通过电阻丝产生的热量与电流的关系，故A错误；
B．上端开口、底部连通的容器是连通器，而透明容器和U形管密封良好，所以透明容器和U形管不是连通器，故B错误；
C．乙图中，根据串联电路的电流特点可知，通过容器内两电阻丝的电流和通电时间相等，右侧U形管中液柱上升幅度更大，根据转换法可知，右侧电阻丝产生的热量多，由Q＝I2Rt可知，装置d容器内电阻大，故C正确；
D．图乙实验中，通电一段时间U形管两侧液面高度差为零，有可能是电路断路，也有可能是两电阻产生的热量相等，故D错误。
故选C。
【点睛】
本题探究导体产生的热量与什么因素有关，考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律及焦耳定律的运用。
7．B
【详解】
根据题意，电炉的电阻丝和连接的铜导线是串联的，通过它们的电流是相等的，而电炉丝电阻要比铜导线的电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt，因此在相等的时间内电炉丝放出的热量比铜导线大得多。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
8．D
【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。
9．C
【详解】
A．由于P＝，S和1接触时，两电阻串联，此时总电阻较大，为保温状态，此时功率为P保＝，S和2接触时，电阻R被短路，此时总电阻较小，为加热状态，此时功率为P加＝，故A错误；
B．电饭锅正常加热时，电路的电流为
I＝＝5A
故B错误；
C．加热状态时
R0＝＝44Ω
保温时
R总＝＝2200Ω
则
R＝R总﹣R0＝2200Ω﹣44Ω＝2156Ω
故C正确；
D．保温时两电阻串联，工作时间相同，由Q＝I2Rt可知，R0、R产生的电热之比等于电阻值之比，为
44Ω∶2156Ω＝1∶49
故D错误。
故选C。
10．B
【详解】
超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零的性质的材料。
ACD．利用电流的热效应，应该选用电阻大的材料，提高产热，故ACD不符合题意；
B．电动汽车动力系统 ，电阻为零，可以减少能量的损耗，故B符合题意。
故选B。
11．A
【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。
12．C
【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。
13．300
【详解】
由图可知，当开关S闭合时，定值电阻R与电动机并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测定值电阻R的电流，则电动机的电流为
10min内电流通过电动机产生的热量为
14． 热 开关 小
【详解】
[1]电暖宝工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应来工作的。
[2]由题意可知，软质液体电热宝中的温控保护装置，当温度达到设定温度可以自动切断电路，所以温控保护装置在电路中的作用相当于开关。
[3]根据公式P=UI=可知，在电压一定时，电阻越小，用电器功率越大。
15． a 6 0.016
【详解】
[1][2]电路中电源电压不变，根据可知，当开关M拨至a处时，完整的电阻丝R1、R2串联接入电路，电路中的总电阻值最大，此时该靴处于低温档；当开关M拨至c处时，电阻丝R2接入电路，电路中的总电阻值最小，此时该靴处于高温档，若高温档正常发热功率为12W，即
低温档的额定功率为
[3]当开关M拨至b处时，电阻丝R1的一半阻值和电阻丝R2接入电路，此时该靴处于中温档，功率为
若选择中温档正常加热2小时，共要消耗电能
16．1500
【详解】
电动机正常工作1min产生的热量为
17． 38.8 选择的量程过大 南北 同种电荷相互排斥 电流和通电时间 越大
【详解】
(1)[1]由图像可知体温计的分度值为0.1℃，此时的温度为38.8℃。
(2)[2]由图像可知，电压表指针偏转过小，因此在使用时选择的量程过大。
(3)[3] 由于小磁针受到地磁场的作用，要指南北方向，为了观察到明显的偏转现象，应使电流产生的磁场方向为东西方向，故应把直导线南北放置。
(4)[4] 带电物体接触验电器的金属球，使金属箔片带上同种电荷，同种电荷相互排斥，金属箔片就张开了。
(5)[5][6]由图像可知，两电阻丝串联，电流和通电时间相同，B中电阻大，温度计示数升高快，说明在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。
18． 低 不能 不成
【详解】
（1）[1]由材料可知：二极管是由半导体做成的器件；发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点，所以LED灯主要由半导体材料制成；节能被称为冷光源，是因为电热转换损耗的能量较白炽灯低。
（2）[2]闭合开关S，LED发光；断开S，改变电源的正负极后闭合S，LED由于具有单向导电性，所以电路处于开路状态，LED不能发光。
（3）[3]由图像可知，通过LED灯的电流与LED灯两端的电压不是正比例函数，故两者不成正比的关系。
19． 闭合
【详解】
（1）[1]当开关S1闭合时，两电阻并联，并联后的电阻小于任意一个电阻，根据可知，总电阻越小，电源电压一定，电路的总功率越大，故当S1闭合时，为加热档。
（2）[2]当只有R2工作时，为保温档，此时的功率为100W，则此时的电阻为
（3）[3]由图像知，保温档的功率为900W，电饭煲处于“加热”档时，工作10min产生的热量为
20．(1)；(2)220Ω；(3)
【详解】
解：(1) 根据可知，此电路电阻越小功率越大，此题中闭合开关S1时为并联电路，断开开关S1时为只有R1的简单电路，并联电路总电阻比简单电路电阻小，所以加热电路图为
(2)保温时为R1的简单电路，电阻相对并联时大，则通过电流小，由图乙可知，保温电流为1A，所以R1的电阻为
(3)电饭锅在20~30min内产生的热量
答：(1)见详解；
(2)电阻R1的阻值220Ω；
(3)电饭锅在20~30min内产生的热量1.32×105J。
21． 33000J 6V 35℃~80℃ 减小
【详解】
解：（1）受控工作电路正常工作时，电路中的电流
R在1min内产生的热量
（2）由表可知，当温度为60℃，热敏电阻R1的阻值为，此时电路总电阻为
由题知，当衔铁恰好被吸合时，控制电路的电流为
故，控制电路的电源电压
（3）当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流I≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路。经分析可知，当电流为50mA时，对应可控制的最高温度，当电流为40mA时，对应可控制的最低温度。
当电流为50mA时，控制电路的总电阻
若滑动变阻器接入电路阻值为最大 ，则热敏电阻值最小
由表可知，可控制的最高温度为80℃。
当电流为40mA时，控制电路的总电阻
若滑动变阻器接入电路阻值为最小值0 ，则热敏电阻值最大
由表可知，可控制的最低温度为35℃。
所以，若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是35℃~80℃。
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，即达到最高温度时热敏电阻较大，由以上的计算可知，R2的阻值应减小。
答：（1）受控工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是33000J；
（2）当温度为60℃，滑动变阻器R2=50时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是6V；
（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是35℃~80℃；
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，则R2的阻值应减小。
答案第1页，共2页
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