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
2．一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，在额定电压下通电10min产生的热量为（　　）
A．4×102J B．2.4×104J C．2.2×103J D．1.32×105J
3．一把电炉内有两根相同的电阻丝，第一次将它们并联接入电路，第二次把它们串联接入同一电路，经过相同时间，则两次电炉消耗电能之比为
A．1：4 B．4：1 C．2：1 D．1：2
4．某电加热器工作时，与之相连的导线温度过高。下列解决办法中切实可行的是（　　）
A．减小通过用电器的电流
B．缩短用电器工作时间
C．换用更粗的导线与之相连
D．换用更短的导线与之相连
5．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
6．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
7．将规格都是“220V 200W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列有关电流通过它们产生热量的说法中正确的是（　　）
A．电风扇产生的热量最多 B．电视机产生的热量最多
C．电烙铁产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多
8．电炉工作时，电炉丝产生的热量比导线多，电炉丝热得发红，而连接电炉丝的导线不太热，根据焦耳定律分析可得，其主要原因是（　　）
A．通过电炉丝的电流较大
B．电炉丝的电阻较大
C．电炉丝通电的时间较长
D．导线的电阻较大
9．将两根电热丝R1和R2串联起来，接在如图所示的电路中通电，若R1＞R2则（　　）
A．甲火柴先被点燃 B．乙火柴先被点燃
C．两根火柴同时被点燃 D．无法比较
10．在如图所示的家用电器中，相同时间内产生的热量远小于其消耗电能的是（　　）
A．电水壶
B．电风扇
C．电熨斗
D．电暖气
11．如图所示是我国“华为”公司研发的“无线快充”设备。当把手机放在底座上充电时，不到半小时就能把手机电池容量充至一半以上，极大地方便了人们的使用。该电池的部分参数如表格所示。以下说法错误的是（　　）
电池名称 锂离子电池
电压 3.7V
容量 4400mAh
A．充电过程中，手机电池相当于电路中的用电器
B．手机电池充电过程中，把电能转化为化学能
C．手机内部的电阻可以由3.7V除以4.4A来计算
D．底座的电线比较粗，是为了减少热量的产生
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
13．1841年英国物理学家______，通过实验得出电流通过导体时将电能转化为内能的规律。该规律的表达式为______。
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．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．某电动机标有“220V 1100W”字样，电动机线圈电阻为4Ω。这台电动机正常工作1min，产生的热量为_______J；正常工作1min内该电动机做的功为______J；正常工作1min内电动机消耗的电能为_______J，电动机效率为_________%（效率精确到0.1%）。
三、综合题
17．智能机器人目前已能够为人类在很多方面进行高效率、高精准度的服务，它有相当发达的“大脑”，具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉；此外，它还有效应器，能通过电动机使手、脚、鼻子、触角等动起来；智能机器人能用人类语言同操作者对话，能调整自己的动作以达到操作者所提出的全部要求。机器人的外壳一般使用熔点为200oC的玻璃钢制作，其具有质轻而硬，不导电，性能稳定，机械强度高，耐腐蚀的优点。智能机器人的电源主要有镍镉电池、锂电池等，实现了化学能和电能的相互转化。随着智能机器人技术的不断发展和成熟，它将走进千家万户，服务人们的生活。
（1）锂电池充电时的能量转化形式为：______能转化为______能；
（2）关于智能机器人，下列说法中是正确的是______；
A．智能机器人的效应器通过电动机使手、脚等动起来时，是将机械能转化为电能
B．温度为200oC的玻璃钢一定是液态
C．智能机器人外壳一般采用硬度和密度较小的玻璃钢制作
D．智能机器人能与人语音对话，说明了电磁波能传递信息
锂电池 电压 24V
容量 10A h
电动机 额定电压 24V
额定功率 120W
线圈电阻 0.2Ω
（3）某智能机器人“小骏”站着发射超声波，经过0.04s后收到障碍物的回波，则“小骏”与障碍物间的距离为______m。该智能机器人靠底座轮子驱动，其驱动电动机的具体参数如表所示，则电动机正常工作30min产生的热量为______J（设超声波在空气中的传播速度为340m/s）；
（4）若当剩余电量减为电池容量的10%时，“小骏”会主动寻找充电器充电，为确保该智能机器人能顺利返回充电，假设需要充电时离充电器最远路程不能超过360m，则该智能机器人返回过程中受到的水平阻力为多少______？（剩余电池容量的40%用于提供克服阻力做功）
18．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______。
19．某电热器有两根电阻丝R1、R2，只给R1通电，煮沸一壶水用的时间为t1；只给R2通电，煮沸同样一壶水用的时间为t2；若将两根电阻丝并联，接在原来的电源上，煮沸同样一壶水需用的时间是t。（不计能量损失）
证明：。
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，额定功率为。求：
（1）该电热足浴盆加热系统是利用电流的______工作的；
（2）小明帮爷爷泡脚前，问是浴盆中加入初温为的水，加热系统的加热电阻正常工作将水加热到，则此加热过程中水吸收的热量是多少______？（水的比热容）
（3）加热系统的加热电阻正常工作消耗的电能是多少______？
（4）当小明家的实际电压是时，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．如图所示是某电热器的工作原理图，R1、R2是发热电阻，虚线框为电热器的金属外壳，它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求。其中旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的左边缘依次有4个金属触点①、②、③、④，右边缘是一金属板，可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通。如旋到图中位置S时，金属滑片将1、2两触点同时与右边缘金属板接通。
（1）小明想在电路中加一个“倾倒开关”，使电热器被碰倒时能自动断开电路，以免引起火灾。该开关最好应安装在示意图中A、B、C、D、E中的 __________ 点处。
（2）如果R1＝R2，旋钮开关旋到位置S时的电功率为1000W，求R1和R2的阻值。
（3）当旋钮开关旋到位置T时，通电1min消耗的电能是 _______ ？绝缘圆盘这些电能若用于加热水，且加热效率为70%，能使0.5kg、20℃的水温度升高 _______ ？水的比热容C水=4.2×103J/（kg ℃）。
（4）某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表，请你计算说明应选横截面积为的铜芯导线作为该电热器的输出导线，才符合既适用又经济的原则 _________ ？
导线规格
横截面积S/mm2 0.5 1 1.5 2.5
安全载流量I/A 4 8 12 20
试卷第1页，共3页
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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．B
【详解】
在额定电压下通电10min电烙铁产生的热量
故选B。
3．B
【详解】
两根相同的电阻丝,设电阻为R,第一次将它们并联接入电路,总电阻为；第二次将它们串联接入同一电路，总电阻为2R，两次接入同一电路,所以电源电压相等,通电时间相同,由公式W＝t可知：消耗电能与电阻成反比，电阻变为原来的4倍，热量则变为原来的四分之一．故B正确，ACD错误．故选B.
【点睛】
根据电阻的串联和并联求出两种情况下电路中的电阻之比，再根据W＝t求出相同时间内两种情况下消耗电能之比．
4．C
【详解】
A．减小通过用电器的电流，那么加热器的实际电压就达不到额定电压，实际功率就小于额定功率，加热器不能正常工作，故A不符合题意；
B．缩短用电器工作时间，虽然可以减小电流流过导线所产生的热量，但是工作时间缩短，电流流过电热器所做的功也会减少，故B不符合题意；
C．换用更粗的导线后，导线的电阻变小，在电流、时间相同时，根据， 电流流过导线产生的热量就少，温度就不会过高，故C符合题意；
D．在实际的生产生活中，换用更短的导线不切合实际，故D不符合题意。
故选C。
5．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。
6．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。
7．C
【详解】
一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入家庭电路中，家庭电路的电压是220V，三种用电器的实际功率
P=P额=200W
又因为W=Pt，所以通电时间相同，三种用电器消耗的电能相同；因为电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能，电视机将一部分电能转化为光能，电烙铁将电能全部转化为内能。所以产生热量最多的是电烙铁。
故选C。
8．B
【详解】
电炉工作时，导线与电炉丝串联，根据串联电路电流规律，两者的电流相同，同时工作，通电时间相同，根据焦耳定律，在通电时间和电流相同时，电流通过导体产生的热量与电阻大小成正比，电炉丝热得发红，而连接电炉丝的导线不太热，是因为电炉丝的电阻较大，导线的电阻较小。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
9．A
【详解】
R1和R2串联所以电流相等，因为R1＞R2根据公式得在一定时间内R1产生的热量多，所以甲火柴先被点燃。
故选A。
10．B
【详解】
电水壶、电熨斗、电暖气工作时把电能转换为内能，电风扇工作时把电能主要转化为机械能；相同时间内产生的热量远小于其消耗电能的是电风扇。
故选B。
11．C
【详解】
AB．在给手机电池充电的过程中，电能转化为电池的化学能，在电路中手机电池消耗电能，相当于用电器，故AB正确，AB不符合题意；
C．电池容量是4400mAh，等于4.4Ah。意思是说，用4.4A的电流放电，在规定容量内，可以放电1个小时，即4.4Ah，放电时间的长短取决于手机使用的功率大小，而手机内部的电阻与电池容量和电池电压无关，故C错误，C符合题意；
D．导体的电阻大小与导体的长度、横截面积和材料有关。长度材料一定时，底座的电线较粗，其阻值较小，根据焦耳定律，工作电流一定时，导体电阻越小产生热量越少。故D正确，D不符合题意。
故选C。
12．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。
13． 焦耳 Q=I2Rt
【详解】
[1][2]电流通过导体时导体都要发热，这个现象称为电流的热效应。物理学家焦耳做了大量实验，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，即其所产生的电热与电流、电阻和通电时间的关系是Q=I2Rt。
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。
15．36
【详解】
通过电阻R1的电流
电流通过电阻R1产生的热量为
16． 6000 66000 66000 90.9
【详解】
[1][2][3][4]该电动机正常工作时的电流为
这台电动机正常工作1min，产生的热量为
Q=I2Rt=(5A)2×4Ω×60s=6000J
正常工作1min内该电动机做的功为
W=Pt=1100W×60s=66000J
电流做了多少功就消耗了多少电能。故正常工作1min内电动机消耗的电能为66000J。电动机效率为
17． 电 化学 C 6.8 9000 96N
【详解】
（1）[1][2]锂电池属于化学电池，充电时的能量转化形式为：电能转化为化学能。
（2）[3]A．智能机器人的效应器通过电动机使手、脚等动起来时，是将电能转化为机械能，故A错误；
B．玻璃钢的熔点为200℃，所以温度为200℃时，玻璃钢为固态、液态、固液共存态，故B错误；
C．根据题意可知，机器人的外壳一般使用玻璃钢制作，其具有质轻而硬的优点，由密度公式可知，体积相同时，密度小，质量轻，所以这种材料密度较小，故C正确；
D．智能机器人能与人语音对话，说明了声波能传递信息，故D错误。
故选C。
（3）[4][5]某智能机器人站着发射超声波传播到障碍物所用的时间
由速度公式得，智能机器人与障碍物间的距离
s=vt=340m/s×0.02s=6.8m
由表中数据，根据P=UI，电动机正常工作下的电流
电动机正常工作30min产生的热量为
Q=I2Rt=(5A)2×0.2Ω×30×60s=9000J
（4）[6]电池充满电后储存的电能
W=UIt=24V×10A×3600s=8.64×105J
由题意可得，智能机器人返回过程中克服摩擦力做的功
W返=40%W剩=40%×10%×W=40%×10%×8.64×105J=34560J
由
W=Fs=fs
可得，智能机器人返回过程中受到的水平阻力
18． 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
19．详见解析
【详解】
煮沸一壶水所需要的热量是不变的。只给R1通电，煮沸一壶水用的时间为t1，则煮沸一壶水所需要的热量为
①
只给R2通电，煮沸同样一壶水用的时间为t2，则有
②
若将两根电阻丝并联，由并联电阻的规律，并联的总电阻
则有
③
将①②代入③可得
整理上式，若将两根电阻丝并联，接在原来的电源上，煮沸同样一壶水需用的时间t满足
20． 热效应 500W
【详解】
（1）[1]该电热足浴盆加热系统工作过程中将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作。
（2）[2]水吸收的热量
（3）[3] 加热系统的加热电阻正常工作消耗的电能是
（4）[4]加热电阻的阻值为
当小明家的实际电压是时，加热电阻工作的实际电功率是
21． A 48.4 选择横截面积时1mm2的导线
【详解】
(1)[1]为了防止倾倒造成火灾，一定要把“倾倒开关”接在火线上，在倾倒时，切断火线，所以应接在A处。
(2)[2]旋钮开关旋到位置S时，R1被短路，则它们的电阻为
(3)[3]当旋钮开关旋到位置T时，两个电阻串联，通电1min产生的热量为
(4)[4]电热器的最大功率是1000W，工作电压是220V，则最大电流为
根据表格，应选择横截面积时1mm2的导线。
答案第1页，共2页
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