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．如图所示为“探究焦耳定律”实验装置，甲、乙两个相同的玻璃瓶中密封了初温相同、质量相同的煤油，串联接入电路通电一段时间后，测得甲玻璃瓶中温度比乙玻璃瓶中温度高，下列说法正确的是（　　）
A．通过温度计示数的变化来判断产生热量的多少，这种方法是控制变量法
B．该装置是为了探究电流通过导体时产生热量与电阻大小的关系
C．通过甲瓶中电阻丝的电流比通过乙瓶中的电流的大
D．如果电阻丝的材料、横截面积相同，则甲瓶中电阻丝比乙瓶中电阻丝短
3．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
4．家庭电路中，由于线路连接处接触不良，造成局部过热，也可能会引起火灾。下列关于接触不良处过热的原因分析正确的是（　　）
A．因电阻变大，使得通过此处电流比电路中其他部分电流小，但长时间通电造成的
B．因电阻变小，使得通过此处电流变大，长时间通电造成的
C．因电阻变小，使得此处的发热功率变大，长时间通电造成的
D．此处电流与电路中其他部分电流相等，因电阻变大，长时间通电造成的
5．下列措施中，属于利用电流热效应工作的是（　　）
A．电视机的后盖有很多孔 B．电熨斗通电后发热可以熨平衣物
C．与空调器相连的导线很粗 D．电脑的主机中安装微型风扇
6．超导是物理世界中最奇妙的现象之一、超导态中材料电阻为零，这对于众多应用科技而言具有巨大的诱惑力。在新超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就，中国物理学家被推到新超导体研究的最前沿。假如人们已研制出常温下的超导体，则下列家用电器中可以用它制作的是（　　）
A．电烙铁 B．电风扇
C．电炉的电阻丝 D．白炽灯泡的灯丝
7．如图是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两个透明容器中封闭着等量的空气，电路正确连接后，通电进行实验过程中，下列说法正确的是（　　）
A．U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少
B．要保持两个电阻丝两端电压相等
C．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
D．左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大
8．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
9．当两个用电器正常工作时，额定功率大的一定比额定功率小的（ ）
A．电流做功多 B．产生的热多
C．消耗电能快 D．工作时间少
10．将“220V100W”的电风扇和“220V100W”的电烙铁分别接人家庭电路中，正常工作相同时间，关于两者消耗的电能和产生的热量，下列说法正确的是（　　）
A．消耗的电能和产生的热量都一样多
B．消耗的电能一样多，但产生的热量不一样多
C．消耗的电能不样多，但产生的热量一样多
D．清耗的电能和产生的热量都不一样多
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．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（　　）
A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系
B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系
C．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少的
D．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大
二、填空题
13．石墨烯被认为是一种未来革命性的材料，这种材料在一定条件下电阻可以降为零，因此可用于制作______（选填“绝缘体”、“半导体”或“超导体”）。这一特点可以在生活中用于______（选填“电饭煲发热丝”、“电动机线圈”或“白炽灯的灯丝”）。
14．一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。
15．如图实验装置，探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关：若想探究电流产生热量的多少与电阻的关系，则应选择图中的______两个密闭容器进行实验；通电时间相同时，产生热量最多的是密闭容器______中的电阻丝；如果通电时间一段时间发现乙和丙U型管中液面的高度差逐渐变大，但甲中不变，则可能的原因是______。
16．如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更______（填“大”或“小”）的。
三、综合题
17．智能家居带给我们健康、舒适的生活，如智能马桶（图甲）。某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示，电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝，刀双掷开关S2可接a或b，再通过开关S1的通断，实现“高、中、低”三种温档的调节，其中低温档的功率为20瓦，电阻R2为1210欧。
（1）座圈加热时，把电能转化为______能；
（2）当开关S1闭合、S2接a时，该座圈的电路相当于下列选项中的______；
（3）1千瓦时的电能可供该座圈低温档工作多少小时？( )
（4）该座圈处于中温档工作时的电功率为多少？( )
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．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．如图甲是某品牌家用电吹风，其电路如图乙所示，R1、R2为电阻丝，M为电动机。通过调节开关，可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。
（1）要使电吹风正常工作，图甲中的A处应安装______，B处应安装______（选填“电动机”或“电阻丝”）；
（2）如图乙，要使电吹风处于“冷风”状态，应闭合开关______。要使电吹风处于“暖风”状态，应闭合开关______；
（3）已知电吹风处于“暖风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了20℃；处于“热风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了30℃，假设这两种状态下的热效率相同，相同时间内吹出的空气质量相同，则R1:R2=_______；
（4）电吹风用了几年后，由于电阻丝的升华，实际发热功率会______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
21．完成下面两题：
（1）充电宝是一个可充放电的锂聚合物电池。某充电宝部分相关参数如表所示，该充电宝完全充满电时储存的电能为______J，输出功率为______W；
完全充电 100mA/20V/5h
输出电压 5V
输出电流 1000mA
（2）某型号电饭锅有加热和保温功能，如（甲）是其内部电路原理，电饭锅是利用了电流的______进行工作的，当开关S接触点1时，该电饭锅处于______（选填（“保温”或“加热”）状态。（乙）是该电饭锅工作时电功率与时间的关系图象，则图中阴影部分面积表示的物理量是______，其大小为______。
试卷第1页，共3页
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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．B
【详解】
A．两瓶中的液体，温度示数高，说明电阻丝产生的热量多，所以通过温度计示数变化，就能判断电流产生热量的多少，这种方法是转换法，故A错误；
B．该装置中电流和通电时间都相等，但两电阻丝的阻值不同，故可探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故B正确；
C．根据串联电路电流规律，电流处处相等。两电阻丝串联，因此流过两电阻丝的电流相等，故C错误；
D．甲瓶温度计示数比乙瓶高，说明甲瓶电阻丝产生的热量多，又因两电阻丝串联，电流相等，且通电时间也相等，故根据可知，甲瓶电阻丝的阻值大，如果电阻丝的材料、横截面积相同，则甲瓶中电阻丝比乙瓶中电阻丝长，故D错误。
故选B。
3．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。
4．D
【详解】
AB．接触不良处与电路的其他部分串联，无论电阻变大还是变小，通过此处的电流与电路中其他部分的电流相等，故AB错误；
C．电阻变小，根据P=I2R可知，此处功率变小，故C错误；
D．电阻变大，根据Q=I2Rt可得，长时间通电后，此处电阻大，造成此处过热，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．电视机工作时会发热，后盖有很多孔，起散热用，故A不符合题意；
B．电熨斗通电后，根据电流热效应，电熨斗会发热，可以用来熨平衣物，故B符合题意；
C．与空调器相连的导线很粗，电阻较小，根据焦耳定律，相同时间、相同电流时，发热较小，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意；
D．电脑的主机工作时会发热，安装的微型风扇起散热作用，不是利用电流热效应工作，故D不符合题意。
故选B。
6．B
【详解】
电烙铁、电炉丝和灯丝都是用电流的热效应工作的，电阻为零时无法将电能转化为内能，因此不能用超导体制作；而电风扇是把电能转化成机械能，因此可以用超导体制作，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
7．A
【详解】
A．由实验装置知道，电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，故A正确；
B．研究电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系时，只需保证电路电流和通电时间相等，故B错误；
C．通过两电阻的电流和通电时间相同，电阻值不同，由Q=I2Rt知道，电流通过两个电阻产生的热量不同，两个容器中空气吸收的热量不同，故C错误；
D．两电阻串联，电流相等，故D错误。
故选A。
8．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。
9．C
【详解】
电功率表示电流做功的快慢，当两个用电器正常工作时，实际功率等于额定功率，电流通过额定功率大的用电器做功一定比通过额定功率小的用电器做功快；由 可知，电流做功和产生的热量 与电功率和时间两个因素有关，电功率大，做功和产生的热量不一定多；由可知，工作时间还与电流做功多少有关。故ABD不符合题意、C符合题意。
故选C。
10．B
【详解】
电风扇和电烙铁都在额定电压下工作，实际功率相同都是100W，相同时间内电流通过两个电器做的功以及消耗的电能一样多；电风扇工作时，电能转化成内能和机械能，电烙铁工作时，电能全部转化成内能，电器转化成的内能越大，产生的热量越多，因此相同时间内，电烙铁产生的热量最多，故ACD错误，B正确。
故选B。
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．D
【详解】
A．装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即
I右＝I左
两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知
I右＝I1+I2
两电阻阻值相等，则支路中电流相等
I1＝I2
所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半；两容器中电阻丝的阻值相等，但通过它们的电流不同，这是探究电流产生的热量与电流的关系，不是探究电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；
B．不改变导线的连接方式，将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，此时两容器中电阻丝的阻值不相等，结合前面分析可知，通过它们的电流也不同，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误；
C．电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气温度的升高会导致容器中的空气体积膨胀，即可以通过U形管中液面高度差的变化来反映电阻丝放出热量的多少，故C错误；
D．通电一段时间后，电阻相同，根据Q＝I2Rt可知，时间和电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多，左边的电流大，则产生的热量多，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故D正确。
故选D。
13． 超导体 电动机线圈
【详解】
[1]超导体是电阻为零的导体，石墨烯在一定条件下电阻可以降为零，可用于制作超导体。
[2]超导体电阻为零，根据焦耳定律可知，超导体通电后不会产生热量，因此不能应用于电饭煲发热丝和白炽灯的灯丝；可应用于电动机线圈，使电动机工作时不会发热，提高电能转化为机械能的效率。
14．1500
【详解】
电动机正常工作1min产生的热量为
15． 甲、乙 乙 甲装置漏气
【详解】
[1]若想探究电流产生热量的多少与电阻的关系，则两电阻的阻值应该不同，而通过它们的电流相同，甲、乙装置串联，通过两电阻的电流相等，两个电阻阻值不同，故应选图中的甲、乙装置进行实验。
[2]比较甲和丙装置，用来产生热量的电阻阻值相同，甲的电阻丝在干路上，丙中用来产生热量的电阻丝在支路上，因此I甲>I丙，根据Q=I2Rt可知，在相同时间内，甲产生的热量较多，即
Q甲>Q丙
甲、乙装置中，通过电阻丝的电流相等，甲的电阻小于乙的电阻，根据Q=I2Rt可知，甲装置中电阻丝产生的热量较少，即
Q甲综上可知
Q丙< Q甲因此产生热量最多的是密闭容器乙中的电阻丝。
[3]甲中液面高度差不变，则说明甲容器中的空气体积没有膨胀，而甲和乙串联，乙的U型管中液面的高度差逐渐变大，说明电路正常，没有发生断路，因此可能是甲装置漏气，不能使U型管液面因盒内空气吸热体积膨胀而产生高度差。
16． 热效应 90 大
【详解】
[1]封口机是利用电流的热效应工作的，在电流通过时，电路中的电阻发热温度升高从而达到工作目的。
[2]10s内，封口机产生的热量
[3]封口时把塑料袋烫坏是因为封口时产生的热量太多，据知，在电压和时间相同时，电阻越大，产生的热量越少，所以应将发热电阻换成阻值更大。
17． 内 C 50h 40W
【详解】
（1）[1]座圈加热时，是电流通过导体时做功，把电能转化为内能，叫电流的热效应。
（2）[2]当开关S1闭合、S2接a时，R1、R2并联，故C符合题意。
故选C。
（3）低温档功率20W，1千瓦时的电能可供该座圈低温档工作时间为
（4）低温档的功率为20瓦，R1、R2串联接入电路，总电阻为
电阻R2为1210欧，可求得R1电阻为
该座圈处于中温档时，S1闭合，S2接b，R2处于短路状态，只有R1接入电路工作，工作时的电功率为
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． 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． 电阻丝 电动机 S S和S1 1:2 变小
【详解】
（1）[1][2]电阻用来发热，电动机用来产生风，若A处装电动机，B处装电阻，则B处产生的热无法被风带出，会烧坏电吹风，因此A处应装电阻，B处装电动机，风将产生的热带出，形成热风。
（2）[3]要吹冷风状态，则电阻不工作，电动机工作，应闭合开关S。
[4]要吹暖风，由图，R1工作、R2不工作，因此应闭合开关S、S1 。
（3）[5]电吹风处于“暖风”状态时，R1和电动机并联，从出风口吹出的空气温度升高了20℃，此时发热功率为
处于“热风”状态时，R1、R2、电动机并联，从出风口吹出的空气温度升高了30℃，此时发热功率为
假设这两种状态下的热效率相同且都为η，则二种情况下空气吸热分别为
两式相比得
化简整理得
可求得
（4）[6]电阻丝升华，会变细，电阻值会变大，为纯电阻电路，根据功率公式
可知，电阻增大时，发热功率会变小。
21． 3.6×104 5 热效应 加热 电饭煲加热时消耗的电能 0.15kW h
【详解】
（1）[1]该充电宝完全充满电时储存的电能
W=UIt=20V×100×10-3A×5×3600s=3.6×104J
[2]输出功率
P输出=U′I′=5V×1000×10-3A=5W
（2）[3]电饭锅能够给食物加热，是利用了电流的热效应进行工作的。
[4]由甲可知，开关S接触点1时，只有R1连入电路中，S接触点2时，两电阻串联，整个过程中，电源电压一定，由可知开关接触点1时，电路的电阻较小，功率较大，所以此时电饭煲处于加热状态。
[5]由乙图象知，横坐标表示工作时间，纵坐标此时对应的数值较大，表示电饭煲加热时的电功率，阴影部分面积为
Pt=W
即：阴影部分表示的是电饭煲加热时消耗的电能。
[6]由图知
P加热=0.9kW
加热时间
所以加热时消耗的电能
答案第1页，共2页
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