人教版九年级全一册18.4焦耳定律一课一练（有解析）

人教版九年级全一册 18.4 焦耳定律 一课一练
一、单选题
1．如图所示的四种家用电器，利用电流热效应工作的是（ ）
A． 迷你风扇 B． 笔记本电脑 C． 清洁机器人 D． 电暖气
2．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
3．如图甲所示，两电热丝R1与R2并联，R1=20Ω，电源电压保持不变，闭合开关，电流表A1和电流表A2表盘指针均指如图乙所示位置，则以下判断正确的是（　　）
①R1︰R2=4︰1
②电源电压是10V
③R2的电功率是20W
④R2工作1min所放出的热量为1200J
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①②③④
4．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
5．如图所示是电阻甲和乙的U-I图像，下列说法正确的是（　　）
A．甲的电阻值保持10Ω不变
B．甲乙串联接在电源上，当通过电流为0.15A时，此时电源电压为3V
C．甲乙并联在电压为2V电源上时，电路的总功率为0.6W
D．甲、乙串联通过电路中电流为0.2A时，经过1s电阻甲产生的热量为0.6J
6．如图所示，将锡纸条的中间剪掉一些（如图乙所示），已知ab、bc、cd长度相等，ab段较细，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火，如图甲所示。关于该实验的分析正确的是（　　）
A．ab段的电阻小于cd段的电阻
B．ab段产生的热量最少
C．用普通纸代替锡纸也能着火
D．该实验能说明短路带来的危害
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．某型号电饭煲有加热和保温功能，图甲所示为其内部电路原理图，图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像，关于电饭煲工作时下列说法中正确的是（　　）
A．开关S接触点2时，电饭煲处于加热状态
B．0~20min，该电饭煲产生的热量为6×105J
C．电饭煲处于加热状态时的功率是1000W
D．R1的电阻为181.5Ω
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．将规格都是“220V 150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，以下说法正确的是（　　）
A．三个用电器消耗的电能一样多
B．三个用电器产生的热量相等
C．三个用电器均能将电能全部转化为内能
D．可以根据可计算出三个用电器的电阻
12．某品牌智能电热毯能够根据环境温度自动实现多挡位加热，以增强人体舒适度。其等效电路简化图如图甲所示，R1、R2均为加热电阻，R1>R2，S为智能开关，可根据实际选择不同电阻接入电路。某段工作过程，加热功率随环境温度变化如图乙所示。下列说法中正确的是（　　）
A．环境温度为25℃时，开关S连接接线柱1和2
B．环境温度为35℃时，开关S连接接线柱2和3
C．开关S连接接线柱1和2，工作1h产生的热量为0.1kW h
D．开关S连接接线柱2和3，电路总电阻为484Ω
二、填空题
13．如图所示为电子式电能表表盘。小明将某家用电器单独接在该电能表上正常工作6min，电能表指示灯闪烁了300次。6min该家用电器耗电___________kW h，其额定功率是___________W，这个家用电器可能是___________（选填“电热水壶”或“台灯”或“电视机”）。
14．一台电动机，额定电压为100V，电阻为2Ω，正常工作时，通过的电流为5A，则电动机正常工作10min产生的电热为______J，若只考虑电流热效应引起的能量损失，该电动机的效率为______。
15．小刚家有一台额定电压为220V的家用电热油灯（室内加热器）如图甲所示，详细参数如图乙所示，根据详细参数所提供的信息，试求：该电热油灯低档运行时，电热丝的工作电流是___A（此空计算结果保留1位小数）；若该电热油灯中档运行，并持续工作45min产生的电热是________J。
16．家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是______，电热丝消耗的功率是______ W，正常工作吹热风电热丝产生的热量是______ J。
热风温度
额定功率 热风时；1000W 冷风时：120W
额定电压 220V
质量
三、综合题
17．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。
18．在家电博览会上，小美家买了一款标有“220V，3000W”的电热水器。
（1）电热水器中的电热管工作时利用的是电流的________效应。智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是________（选填“可见”或“不可见”）光；它在真空中的传播速度为________km/s。
（2）大功率家用电器需要使用专用插座，插座的常用规格有10A和16A两种，通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座______。
19．华为“Mate20pro”不仅采用4200mAh超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到半小时可把电池充达一半以上，极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。
电池名称 锂离子电池
电压 3.7V
容量 4200mAh
(1)表格中的电池充满电储存的电能为多少？
(2)如图所示的两个充电器，一个标注“输出5V 600mA”，另一个标注“输出5V 4A”，其中哪一个是快速充电器？说出你的理由。
(3)有人发现，超级快充的充电线比普通手机充电线要粗一些，请你从线路安全的角度来分析为什么有这样的区别。
20．如图所示的“负压病房”在抗击新冠肺炎疫情中发挥了重要作用。所谓“负压病房”是指病房内的气压低于病房外的气压。这样既能保证向室内提供新鲜空气，还能在特殊装置下，实现将病房内被污染的空气通过专门通道排放到固定地方进行无害化处理，避免医护人员交互感染，为防控提供了最“硬核”的支撑。
根据以上信息回答：
①从空气流通的角度分析，“负压病房”能有效阻断病毒传播到室外的原因是____。
②假设将被污染的空气通入特制的电热丝容器内进行高温消毒，此过程中电能转化为____能。请举一个与此过程能量转化形式相同的生活实例。____。
③下列处于“负压”状态的是___。
A．漏气的气球
B．烧煮中的高压锅
C．吸饮料过程中的吸管
D．高空飞行中的飞机机舱
21．如图是苏泊尔电饭锅的原理图，它有加热和保温两档，通过S的通断进行调节，R0、R都是电阻，当是加热挡时电路的电功率为1000W，当是保温挡时电路总功率为22W。求：
(1)要使电饭锅处于保温挡时，开关S应处于______ 状态？
(2)电阻丝R0的阻值是多大？( )
(3)当电饭煲处于保温挡时，电路中的电流多大？保温5min电阻丝R0产生的热量是多少？( )
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．风扇主要是将电能转化为机械能，故A不符合题意；
B．电脑都安装有风扇，是为散热，避免电流的热效应给电脑带来危害，故B不符合题意；
C．清洁机器人主要是将电能转化为机械能，故C不符合题意；
D．电暖气是利用电流热效应将电能转化为内能，供工人们取暖，故D符合题意。
故选D。
2．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。
3．D
【详解】
由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R1支路的电流。因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且两电流表指针的位置相同，所以，电流表A1的量程为0~3A，分度值为0.1A，干路电流I=2.5A，电流表A2的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，通过R1的电流I1=0.5A，根据并联电路的电流特点可得，通过R2的电流
I2=I-I1=2.5A-0.5A=2A
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由可得，电源的电压
U=I1R1=0.5A×20Ω=10V
故②正确；
则R2的阻值
则
R1︰R2=20Ω︰5Ω=4︰1
故①正确；
R2的电功率
P2=UI2=10V×2A=20W
故③正确；
R2工作1min所放出的热量
Q2=I22R2t=(2A)2×5Ω×1×60s=1200J
故④正确。
①②③④均正确，故ABC错误，D正确。
故选D。
4．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。
5．C
【详解】
A．由甲和乙的U I图像可知，甲的电流与电压成正比，根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变，乙电阻的阻值是变化的，当U甲=2V时，对应的电流为0.1A，所以甲电阻的阻值
故A错误；
B．甲、乙串联在电路中，当电路电流为0.15A时，由串联电路的电流特点知两电阻的电流均为0.15A，由图可知，U甲=3V，U乙=1V，串联电路的总电压等于各电阻两端电压之和，电路两端的总电压
U=U甲+U乙=3V+1V=4V
故B错误；
C．甲、乙并联在电压为2V的电源上，由并联电路的电压特点知，两灯泡两端的电压为2V，由图像可知，I甲=0.1A，I乙=0.2A，故干路电流
I总=I甲+I乙=0.1A+0.2A=0.3A
电路的总功率
P=UI总=2V×0.3A=0.6W
故C正确；
D．甲电阻的阻值为20Ω，通过甲电阻的电流为0.2A，经过1s甲电阻产生的热量
Q=I12Rt=(0.2A)2×20Ω×1s=0.8J
故D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．由图中可知，ab段与bc段的长度相同，而ab段的横截面积较小，故可知ab段的电阻大于bc段的电阻，故A错误；
B．因锡纸条中各处的电流相同，且通电时间相同，故由Q=I Rt可知，ab段横截面积最小，电阻最大，产生的热量最多，故B错误；
C．因普通纸不容易导电，是绝缘体，故用普通纸接在电源两极时没有电流流过，不会着火，故C错误；
D．用锡纸条将电源正负极直接相连后，此时电路中的电流过大，电流的热效应使得锡纸条温度升高，达到锡纸条的燃点后会被点燃，说明在电路中，短路会造成电路中电流过大从而容易引起火灾，故D正确。
故选D。
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．B
【详解】
A．电源电压一定，当S接触点2时，两电阻串联，电路中的总电阻等于两电阻之和，电路的总电阻最大，由可知，电路消耗的功率最小，处于保温状态，当S接触点1时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，由可知，电路消耗的功率最大，处于加热状态，故A错误；
BC．由图乙可知，0~20min，电饭煲在0~10min处于加热状态，功率是800W，电饭煲处在10~20min处于保温状态，功率为200W，该电饭煲产生的热量为
故B正确，C错误；
D．当S接触点1时，电路为R1的简单电路，处于加热状态，加热状态时的功率是800W，R1的阻值
故D错误。
故选B。
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．A
【详解】
A．电功率相同，工作时间相同，故消耗的电能相同，故A正确；
BC．电风扇将电能主要转化为机械能，少部分转化为内能，电视机一部分电能转化为光能，而电烙铁是将电能全部转化为内能，故BC错误；
D．电风扇不是纯电阻，不适合欧姆定律，故也不适合，故D错误。
故选A。
12．D
【详解】
A．环境温度为25℃时，观察图乙，可知，这时加热功率为100W，功率较大，根据电功率公式可知，电路的总电阻较小，观察图甲，智能开关S连接接线柱1和2时，只有电阻R1接入电路，智能开关S连接接线柱2和3时，R1和R2并联接入电路，电路的总电阻比智能开关S连接接线柱1和2时的，还要小，则环境温度为25℃时，应该是智能开关S连接接线柱2和3，故A错误；
B．环境温度为35℃时，观察图乙，可知，这时加热功率为44W，功率较小，根据电功率公式可知，电路的总电阻较大，由A解析可知，只有仅仅电阻R1接入电路时，电路的总电阻才较大，则智能开关S是连接接线柱1和2，故B错误；
C．开关S连接接线柱1和2，只有电阻R1接入电路，电路的总电阻较大，加热功率较小，为44W=0.044kW，则工作1h产生的热量为
工作1h产生的热量为，故C错误；
D．开关S连接接线柱2和3时，加热功率较大，为100W，电源电压为220V，根据电功率公式可知，电路的总电阻为
电路总电阻为484Ω，故D正确。
故选D。
13． 0.1 1000 电热水壶
【详解】
[1][2][3]由电表表盘数据可知，电能表指示灯闪烁3000次时消耗1kW h，6min该家用电器电能表指示灯闪烁了300次，则耗电
其额定功率是
家用台灯一般几十瓦，电视机在一百瓦左右，而电热水壶利用电流的热效应工作，功率可达上千瓦。
14． 3×104 90%
【详解】
[1]电动机正常工作10min产生的电热为
Q=I2Rt=(5A)2×2Ω×10×60s=3×104J
[2]电动机消耗的电能
W=UIt=100V×5A×10×60s=3×105J
若只考虑电流热效应引起的能量损失，电动机输出的机械能
W机械=W-Q=3×105J-3×104J=2.7×105J
该电动机的效率为
15． 3.6 3.24×106
【详解】
[1]由电热油灯的参数可知，该电热油灯低档运行时的功率P低=800W，由P=UI可得，此时电热丝的工作电流
I=≈3.6A
[2]由参数可知，该电热油灯中档运行时的功率P中=1200W，则持续工作45min产生的电热
Q=W=P中t=1200W×45×60s=3.24×106J
16． 55 880 2.64×105
【详解】
[1][2]当电吹风吹热风时，电动机和电热丝同时工作，电动机与电热丝并联，电热丝的电功率
由可得电热丝的电阻值
[3] ，电吹风吹热5min电热丝产生的热量
17． 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。
18． 热 不可见 16A
【详解】
（1）[1]电热水器中的电热管工作时，将电能转化为内能，利用的是电流的热效应。
[2][3]紫外线和红外线都是不可见光，智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是不可见光；红外线在真空中的传播速度为
3×108m/s=3×105km/s
（2）[4]已知：电热水器额定电压V，额定功率W，电热水器的额定电流为
16A＞13.64A＞10A
故该电热水器应选用16A规格的插座。
19．(1)55944J；(2)“5V 4A”是快速充电器；(3) 从线路安全的角度由P=I2R可知，P一定时，因为I快>I慢，所以R快【详解】
(1) 表格中的电池充满电储存的电能为
(2) “输出5V 4A”的快速充电器功率为
“输出5V 600mA”的快速充电器功率为
根据，储存相同的电能W，“5V 4A”的快速充电器所用时间更短，所以“5V 4A”是快速充电器。
(3)长度、材料、温度都相同的充电线，粗的充电线，电阻小，由焦耳定律Q=I2Rt可知，在电流、通电时间一定时，产生的热量较少，使用起来更安全。或从线路安全的角度由焦耳定律Q=I2Rt可知，Q、t一定时，因为I快>I慢，所以R快I慢，所以R快20． 室外新鲜空气能向室内流动，而室内被污染空气不能直接向室外流动 内能 电热水器烧水 C
本题以“负压病房”为背景，考查大气压强、电热器等知识，同时考查了信息处理能力。
【详解】
①[1]由所给材料可知，“负压病房”能有效阻断病毒传播到室外的原因是气压低于病房外的气压。这样既能保证向室内提供新鲜空气。
②[2][3]电热丝容器内进行高温消毒，此过程中电能转化为内能。此过程能量转化形式相同的生活实例即电热的利用，常用的电热器均可，如电热水器烧水、电饭锅做米饭等等。
③[4] A．漏气的气球，足球内部气压大于外界大气压，故A不符合题意；
B．烧煮中的高压锅，内部气压大于外界大气压，故B不符合题意；
C．吸饮料过程中的吸管，内部气压小于外界大气压，故C符合题意；
D．高空飞行中的飞机机舱，外界空气流水大压强小，所以内部气压大于外界气压，故D不符合题意。
故选C。
21． 断开 ，
【详解】
解：(1)由图可知，当开关S断开时，R、R0串联，电路总电阻较大；当开关S闭合时，电路为R0的简单电路，电路总电阻较小；根据可知，当开关S断开时，电路功率较小；当开关S闭合时，电路功率较大；所以，要使电饭锅处于保温挡时，开关S应处于断开状态。
(2)电阻丝R0的阻值
(3)当电饭煲处于保温挡时，电路中的电流
保温5min电阻丝R0产生的热量
答：(1)要使电饭锅处于保温挡时，开关S应处于断开状态；
(2)电阻丝R0的阻值是；
(3)当电饭煲处于保温挡时，电路中的电流为，保温5min电阻丝R0产生的热量是。
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