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．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．手机 B．电暖气 C．电冰箱 D．电风扇
2．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
3．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
4．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
5．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
6．下列家用电器中，不属于电热器的是（　　）
A．电热毯 B．电风扇 C．电饭锅 D．电熨斗
7．下表是小明家电饭煲铭牌的部分信息，小明家电能表的示数如图所示。把电饭煲接在家庭电路中使用时，下列说法错误的是（　　）
额定电压 220V
频率 50Hz
额定功率 高挡 1800W
中挡 1200W
低挡 500W
A．电饭煲是利用电流的热效应工作的
B．电饭煲在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小
C．电饭煲在高挡正常工作10min，消耗的电能是1.08×104J
D．若家中只接入电饭煲，在高挡正常工作10min，电能表示数将变成7328.6kW·h
8．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
9．下列四种用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．手机 B．电视机 C．电脑 D．电热水壶
10．历史上第一个成功研究热和功关系及电流的热效应，为能量守恒定律的建立奠定坚实实验基础的科学家是（　　）
A．焦耳 B．安培 C．伏特 D．欧姆
11．人们把处于超导状态的导体称为超导体，超导体电阻为零，它适合做（　　）
A．电炉丝 B．电熨斗 C．输电导线 D．变阻器
12．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
二、填空题
13．走进温馨的物理考场，请写出你学过的两个电学物理定律的表达式：______和______。
14．如图是探究电流通过导体产生的热量与______关系的实验装置，实验中用U形管内液面的______反映导体产生热量的多少.通电一段时间后，容器______（选填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多。
15．如图所示实验装置，若把电路接在3V的电源上，工作3min，则电流通过电阻R1产生的热量为______J。
16．一台标有“5V 2.5W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1Ω，正常工作1min，消耗的电能是______J，产生的热量是______J。
三、综合题
17．阅读下列短文，回答问题
在3D打印笔中装入塑料条，接通电源，等待一段时间后即可挤出热熔的塑料，塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态（如图甲）。其内部电路如图乙，R1、R2是相同的PTC发热电阻。单个PTC的电阻与温度的关系如图丙。PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”，用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛。
（1）打印笔工作时，利用电流的______（选填“磁效应”或“热效应”）使PTC电阻发热，塑料受热会逐渐变软变稀。可见，塑料______（选填“是”或“不是”）晶体；
（2）打印笔工作有快、慢两档，快档打印时，图中开关S1应处于______状态，若此时温度为250℃，打印笔的电功率是______W；
（3）打印笔正常工作时的温度能自动稳定在250℃左右，请结合图丙信息，说明当温度升高时系统如何实现控温______；
（4）家用固体电热灭蚊器也是使用PTC陶瓷电热元件，如丁图为其电阻随温度变化的图像，由图可知，该PTC材料的居里点温度为______℃。
18．小英家6月底电能表的示数如图甲所示，7月底表盘示数如图乙所示：
（1）由图可知她家7月份用电器消耗的电能为___________kW h；此电子式单相电能表在她家现在已经接入用电器的总功率为1600W，则最多还可以连接___________W的用电器同时工作。
（2）将铭牌已模糊的电热水壶单独接在该电能表上正常工作14min，电能表指示灯闪烁了1120次，则电热水壶的额定功率是___________W。如果电热水壶中装有5L的水，则14min后，能将初温为20℃的水温度升高到___________℃（假设电热水壶产生的热量没有损失），这相当于完全燃烧___________m3的天然气放出的热量。[天然气的热值q=4.2×107J/m3，水的比热容c水=4.2×103J/(kg ℃)]。
（3）电热水壶的工作原理是：电流的___________。
19．阅读下列材料，回答问题：
2018年，22岁中国科学家一曹原，因为石墨烯正式成为了“2018年度世界十大科学家之首”。22岁的少年曾提出问题，却被很多的科学家无视，他的坚持最后得到结果“两层石墨烯，旋转到特定的1.1°叠加之后，零阻力的材料得出来了，可以在常温下实现”。世界为之震惊，世界在此领域最大突破，打破世界107年的魔咒。他的科学，在短短的九个月，形成初步的商业化，手机充电可以缩短到16分钟，每年为全球省几千亿资金。
人民日报披露一重大消息：浙江大学高分子科学与工程学系高超团队，再次有了一个更大的突破，研制出了一种新型石愚烯﹣铝电池：它的正极是石墨烯薄膜，负极是金属铝。经测试，它在25万次充放电循环后仍能保持91%的容量；同时其倍率性能优异，快速充电可1.1秒内充满电。
石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料。石墨烯具有非常良好的光学特性，看上去几乎是透明的。石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，可以弯曲，石墨烯的结构非常稳定，石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形。
（1）石墨烯是一种导体，零阻力是指______为零，这种现象叫做______现象；
（2）若这种阻力得以实现，它可运用于生活中的很多方面，下列哪个不是这种零阻力的运用______；
A．输电线路B．电热毯C．电动机D．电池
（3）关于石墨烯材料的应用不合适的是______。
A．电脑CPU散热片B．镜子的反射膜C．折叠手机屏D．切割机刀片
20．父亲节到了，小明妈妈为爷爷买了一个电热足浴盆，内部由加热系统和按摩系统两部分组成，加热系统的加热电阻额定电压为220V，额定功率为605W。求：
（1）该电热足浴盆加热系统是利用电流的______工作的。
（2）加热系统的加热电阻正常工作15min消耗的电能是多少？( )
（3）当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际电功率是多少？( )（忽略温度对电阻的影响）
21．阅读下列短文，回答问题。
负压式救护车
2020 年 2 月 5 日下午，经过 11 天加班赶产的 20 辆负压救护车，在安徽芜湖全部完工并顺利交付。这批负压救护车将由安徽省经信厅统一调配，发往疫情形势严重地区，用于感染者的安全隔离与转运，后经国内汽车厂家的合作，“负压救护车”的产能进一步提升。截至 2 月 15 日，累计 360 辆负压救护车交付湖北抗疫一线使用。那么，什么是负压式救护车？这种救护车较常见的救护车又有何区别呢？其实，这种车最大的特点是负压。所谓负压，就是利用技术手段，使车内气压低于外界大气压，这样空气在自由流动时只能由车外流向车内，并且可以利用真空泵将车内的空气通入特制的电热丝容器内进行高温消毒后排出，在救治和转运传染病人时可以最大限度地减少交叉感染的几率。车上还配备了呼吸机、除颤仪、心电监护仪等全套抢救设备，安装了消毒灯、中心供氧接口等，后期清创缝合手术和心肺复苏等抢救都可以在救护车上进行，这在普通救护车上是难以实现的。
(1)相比较于普通救护车，“抗击疫情”中使用负压式救护车的最大好处是_________；
(2)在利用电热丝高温消毒的过程中，是将____________能转化成 ________能；
(3)负压救护车内安装了消毒灯、中心供氧接口等设备，消毒灯是利用________（选填“红外线”或“紫外线”）进行消毒的；
(4)负压空间的产生主要是通过排风机向车外空间主动排风，以及舱室的密封处理实现的。若车内气压为外界标准大气压的 90%，车顶的面积大约为 4m2，车顶受到的内外压力差为 ________N；（标准大气压为 1.01×105Pa）
(5)若车载排风机每 t 时间段排出空气的体积为 V，每立方米这样的空气的动能是E。若该排风机的效率为 η，则该排风机的功率的表达式为 ________。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．手机是将电能主要转化为光能，故A不符合题意；
B．电暖气将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的，故B符合题意；
C．电冰箱是利用电能转化为机械能，让压缩机工作，故C不符合题意；
D．电风扇将电能转化为机械能，故D不符合题意。
故选B。
2．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。
3．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。
4．B
【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。
5．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。
6．B
【详解】
电热器是利用电流的热效应工作的，把电能转化为内能。
A．电热毯是将电能转化为内能的用电器，属于电热器，故A不符合题意；
B．电风扇是将电能主要转化为机械能的用电器，不属于电热器，故B符合题意；
C．电饭锅是将电能转化为内能的用电器，属于电热器，故C不符合题意；
D．电熨斗是将电能转化为内能的用电器，属于电热器，故D不符合题意。
故选B。
7．C
【详解】
A．电饭煲是利用电流的热效应工作的，将电能转化为内能，故A正确，A不符合题意；
B．根据可知，中挡功率比低温挡高，故中挡的电阻比低温挡的电阻小，故B正确，B不符合题意；
C．电饭煲在高挡正常工作10min，消耗的电能是
故C错误，C符合题意；
D．若家中只接入电饭煲，在高挡正常工作10min，电能表示数将变成
故D错误，D符合题意。
故选CD。
8．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。
9．D
【详解】
A．手机主要将电能转化为光能，不是利用电流热效应工作，故A不符合题意；
B．电视机主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作，故B不符合题意；
C．电脑主要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．电热水壶主要将电能转化为内能，它是利用电流热效应工作的，故D符合题意。
故选D。
10．A
【详解】
焦耳通过实验研究了电流通过导体产生热量和电流、电阻及通电时间的关系，总结出了焦耳定律，为能量守恒定律的建立奠定坚实实验基础。
故选A。
11．C
【详解】
A．电炉丝是利用电能转化为内能工作的，需要电阻比较大，产生的热量多，故A不符合题意；
B．电熨斗是利用电能转化为内能工作的，需要电阻比较大，产生的热量多，故B不符合题意；
C．输电导线为了减小电能的损耗，电阻越小越好，故超导体适合做导线，故C符合题意；
D．变阻器需要电阻稍微大一定的材料，故D不符合题意。
故选C。
12．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。
13．
【详解】
[1]欧姆定律：通过导体的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，定律表达式：。
[2]焦耳定律：导体产生的热量与通过导体电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，定律表达式：。
14． 电流 高度差 甲
【详解】
[1]由本实验装置，甲乙内电阻丝的电阻值相同，通电时间相同，甲内电阻丝在干路，乙内电阻丝在支路，甲内电阻丝在的电流大于乙内电阻丝在的电流，根据控制变量法，探究产生热量与电流。
[2]本实验利用转换法，观察U形管内液面高度差，可反映产生热量多少，高度差越大，产生热量越多。
[3]甲乙内电阻丝的电阻值相同，通电时间相同，甲内电阻丝在干路，乙内电阻丝在支路，甲内电阻丝在的电流大于乙内电阻丝在的电流，根据焦耳定律
甲内电阻丝产生热量多。
15．36
【详解】
通过电阻R1的电流
电流通过电阻R1产生的热量为
16． 150 15
【详解】
[1]小电风扇正常工作1min，消耗的电能是
W=Pt=2.5W×60s=150J
[2]线圈中的电流
则线圈产生的热量
Q=I2Rt=(0.5A)2×1Ω×60s=15J
17． 热效应 不是 闭合 80 见解析 100
【详解】
（1）[1]打印笔工作时， 电流通过PTC电阻发热，利用电流的热效应。
[2]塑料受热会逐渐变软变稀，直至完全变成液态，这是非晶体熔化的现象，故塑料不是晶体。
（2）[3]由电路图可知，当开关S1断开时，电路只有R1工作，电阻较大，根据P=可知，此时电路消耗的功率较小，为慢档；当开关S1闭合时，两电阻并联，总电阻最小，根据P=可知，此时总功率较大，为快挡。
[4]由图丙可知，温度为250°C时，一个电阻为1210Ω，则一个发热体的功率
P===40W
因为R1、R2是相同的PTC发热电阻，打印笔工作有快、慢两档，所以打印笔的电功率
P总=2P=2×40W=80W
即温度为250℃，打印笔的电功率是80W。
（3）[5]由图可知，当温度超过250°C时，电阻增大，功率减小，产热减慢，温度下降；当温度低于250°C时，电阻减小，功率增大产热加快，温度上升。
（4）[6]由图丁可知，低于100℃温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于100℃温度时，电阻值则随温度的升高而增大，所以该PTC材料的居里点温度为100°C。
18． 140 600 1500 80 0.03 热效应
【详解】
（1）[1]由图知，小英家7月份所有用电器消耗的电能为
[2]由电能表的参数可知，工作电压为U=220V，允许通过的最大电流为I=10A，根据得，电能表允许用电器工作的最大总功率为
已知她家现在已经接入用电器的总功率为1600W，则最多还可以同时连接用电器的功率为
（2）[3]3200imp/(kW h)表示用电器每消耗1kW h的电能，电能表指示灯闪烁3200次，则电能表指示灯闪烁了1120次时，电热水壶消耗的电能为
根据，电热水壶的额定功率为
[4]由题知水的体积为
根据得，水的质量为
由题知，电热水壶产生的热量没有损失，则水吸收的热量为
由得水升高的温度为
则水的末温为
[5]由题知，根据得，需要完全燃烧天然气的体积为
（3）[6]电热壶工作时把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的。
19． 电阻 超导 B B
【详解】
(1)[1][2]零阻力是指电阻为零，这种现象是超导现象。
(2)[3]电热毯是利用电流的效应工作，当电阻为0时，电流通过，无法发热，所以不能用在电热毯上，而输电线路、电动机、电池用上这种材料，可以避免不必要的能耗，所以B选项正确。
(3)[4]石墨烯材料有较好的热传导性能，是已知强度最高的材料之一，且有很好的韧性，所以可用于电脑CPU散热片上、折叠手机屏上及切割机刀片上。但石墨烯几乎是透明的，即几乎不反射光，所以不能用在镜子的反射膜上。故应选B。
20． 热效应 5.445×105J 500W
【详解】
（1）[1]电热足浴盆，内部由加热系统和按摩系统两部分组成，加热系统的加热电阻是利用电流热效应来工作的。
（2）[2]加热系统的加热电阻正常工作15min消耗的电能是
（3）[3]加热电阻的阻值为
当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际电功率是
21． 在救治和转运传染病人时可以最大限度地减少交叉感染的几率 电能 内能 紫外线
【详解】
(1)[1]车内气压低于外界大气压，这样空气在自由流动时只能由车外流向车内，在救治和转运传染病人时可以最大限度地减少交叉感染的几率。
(2)[2][3]通过电流做功将电能转化为内能，升高温度，从而杀灭病毒。
(3)[4]紫外线具有杀菌消毒的特点，所以是利用紫外线消毒。
(4)[5]车顶外部所受大气压力为
车顶内部所受气体压力为
内外压力差为
(5)[6]则在t时间段内排出空气的总动能为VE，排风机做功，其有用功转化为空气的动能，所以在t时间段内排风机的有用功为VE，排风机的效率为η，根据效率公式可得
解得，根据功率公式可得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页