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
2．静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，《春秋纬 考异》中就有“玳瑁吸衣若”之说，但下列 不属于静电现象的是（　　）
A．夏季雷雨时，天空中划过的闪电
B．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引
C．电路突然短路时，保险丝烧断产生电火花
D．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉
3．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
4．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
5．有一只电烙铁（内部可看成电阻丝），如果在同一个家庭电路里，要使它在相同的时间内产生的热量少些，下面几种改装方法可行的是（　　）
A．把电阻丝剪去一小段 B．更换一根较粗的电阻丝
C．与电阻丝串联一个电阻 D．与电阻丝并联一个电阻
6．如图是某同学做电学实验时所画电路图的一部分，其中小灯泡的铭牌模糊不清，根据图中所提供的器材，可以直接进行的实验是（　　）
A．测量小灯泡产生的热量 B．测量小灯泡消耗的电能
C．测量小灯泡的实际电功率 D．测量小灯泡正常发光时的电阻
7．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
8．如图乙所示，将锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等，如图甲所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火。关于该实验现象的分析错误的是（　　）
A．ab段的电阻大于bc段的电阻 B．bc段产生的热量大于cd段
C．先冒烟的是ab段 D．ab段的电流小于bc段的电流
9．2020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
10．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
11．下列家用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　）
A．洗衣机 B．电风扇 C．电饭锅 D．电视机
12．如图所示是探究“影响电流热效应与哪些因素有关”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法错误的是（　　）
A．烧瓶内选用比热容较小的液体，可以使实验现象更明显
B．电阻R1产生的热量大于R2产生的热量
C．该电路可以探究电流产生的热量与电流大小的关系
D．电路串联使通过R1、R2电流相同，实验中运用了控制变量法
二、填空题
13．如图所示，是物理兴趣小组发明的泡沫切割器，主要由输出电压为3V的电源和阻值为的电热丝构成。则该切割器在正常工作时通过电热丝的电流是______A，电热丝1min时间内放出的热量是______J。
14．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。
15．如图实验装置，闭合开关后，相同时间内电阻丝R1产生的热量比电阻丝R2产生的热量_____（选填“多”或“少”）；向左移动滑片，一段时间后，U形管两侧液面高度差变_____（选填“大”或“小”）；该实验是通过_____的方式改变电阻丝的内能。
16．某家用电热壶有“加热”和“保温”两个档位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1=1050，R2=50。开关S接“1”时，电热壶为______档位。开关S接“2”时，通电5min，电流通过R2产生的热量为______J。
三、综合题
17．某家用电热水壶有加热和保温两挡，其加热和保温时的功率分别为1100W和110W，内部简化电路如图所示。R1和R2为阻值不变的发热电阻，R1阻值为44Ω，求（1个标准大气压下）：
（1）当开关S1、S2均闭合时，电热水壶处于_______（选填“加热”或“保温”）挡。
（2）该电热水壶在保温50min的过程中所消耗的电能_______。
（3）电阻R2的阻值_______。
（4）假设水壶产生的热量都能被水所吸收，将初温为20℃的1kg水加热至沸腾，电热水壶需要多长时间_______？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
18．如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120W。
(1)要送冷风，选择开关应放在______位置；要送热风，选择开关应放在______位置（填“A”、“B”或“C”）；
(2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电8min电流所做的功为______J；
(3)若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560W，则电热丝R的阻值为______Ω，通过电热丝的电流______A，5min电流通过电热丝产生的热量______J。
19．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）______
20．如图是一种煲汤用的电热锅工作原理图，已知R1>R2电热锅的部分参数如下：
容积 4.5升
额定电压 220伏
低温功率 110瓦
高温功率 840瓦
（1）电热锅的工作原理是利用电流的______（选填“热效应”或“磁效应”）；
（2）调节切换开关可以使电热锅处于“关、低温、高温”三种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“______”时为低温挡；
（3）当电热锅处于低温挡正常工作时，通过电热丝的电流是多少安？( )
（4）该电热锅处于高温挡正常工作时，使3千克的水从20℃升高到100℃需要25分钟，请计算该过程中消耗的电能？( )此时电热锅的效率为多少？( )
21．如图甲是具有高低温两档的一种电热饭盒，高温档电功率为242 W，简化电路如图乙所示，R1和R2均为发热电阻，且R2 = 4 R1。
（1）电热饭盒是利用电流的___________效应来工作的。发热电阻R的材料是用电阻率较大，熔点较___________（选填“高”或“低”）的镍铬合金丝制成的。电饭盒密封较严，是为了减少加热过程中水分的___________（填物态变化的名称），防止水分大量散失到空气中；
（2）用高温档加热1 L饭菜10 min消耗的电能为_______J，若不计热量损失，1 L饭菜升高的温度为_______℃（饭菜的密度为1.0×103 kg/m3，饭菜比热容为4.0×103 J/(kg·℃)。如果实际电压为200V。低温档工作时的实际功率为_________W。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．C
【详解】
A．闪电是带正、负电荷的云层之间相互碰撞形成的静电现象，故A不符合题意；
B．带电体吸引不带电的物体属于静电现象，故B不符合题意；
C．保险丝被烧断是电流的热效应现象，不属于静电现象，故C符合题意；
D．从干燥的地毯上走过，会由于摩擦而带电，是静电现象，故D不符合题意。
故选C。
3．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。
4．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。
5．C
【详解】
AB．电烙铁属于电热器，工作时把电能转化为内能，所以有W=Q=I2Rt，根据欧姆定律，有推导式。因此在同一个家庭电路里，要使它在相同的时间内产生的热量少些，可以增大电阻的阻值。把电阻丝剪去一小段、更换一根较粗的电阻丝，都是让电阻丝的阻值变小，故AB不符合题意；
CD．由焦耳定律Q=I2Rt可知，可以与电阻丝串联一个电阻，电路总电阻变大，通过电阻丝的电流变小，相等时间内产生的热量减少。若与电阻丝并联一个电阻，由于并联电路各支路独立工作，互不影响，所以对电阻丝产生热量的多少无影响。故C符合题意，D不符合题意。
故选C。
6．C
【详解】
根据电路图可知，电压表测灯泡两端的实际电压，电流表测通过灯泡的实际电流。
AB．由Q＝W＝UIt可知，要测小灯泡产生的热量或消耗的电能，需要知道通电时间，而题中时间未知，故AB 不符合题意；
C．知道灯泡的实际电压和实际电流，据公式P＝UI可计算出灯泡的实际功率，故C符合题意；
D．灯泡在额定电压下的功率为额定功率，因小灯泡的铭牌模糊不清，故不能确定灯泡是否正常发光，故无法根据变形公式求出灯泡正常发光的电阻，故D不符合题意。
故选C。
7．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。
8．D
【详解】
A．由图知，锡纸条上ab、bc、cd段的材料和长度相等，ab段横截面积最小，cd段横截面积最大，在材料和长度相同时，横截面积越小电阻越大，所以ab段的电阻最大，bc段的电阻较大，cd段的电阻最小，故A正确，A不符合题意；
BCD．ab、bc、cd段可看作是串联，通过三段的电流相等，根据可知相等时间内，ab段的电阻最大，产生热量最多，其次是bc段，cd段产生的热量最少，所以先冒烟的是ab段，故BC正确，D错误。BC不符合题意，D符合题意。
故选D。
9．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。
10．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。
11．C
【详解】
A．洗衣机工作时将电能主要转化为机械能，没有利用电流的热效应工作，故A不符合题意；
B．电风扇工作时将电能主要转化为机械能，没有利用电流的热效应工作，故B不符合题意；
C．电饭锅主要是利用电流的热效应将饭煮熟的，故C符合题意；
D．电视机工作时，电能主要转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故D不符合题意。
故选C。
12．C
【详解】
A．在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度要升高的多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显，故A正确，不符合题意；
B．由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流和通电时间是相同的，电阻R1＞R2，所以电阻R1产生的热量大于R2产生的热量，故B正确，不符合题意；
C．由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流是相同的，所以该电路不可以探究电流产生的热量与电流大小的关系，故C错误，符合题意；
D．电流热效与电流、电阻和时间有关，本实验中电路串联使通过R1、R2电流相同，控制了电流因素一样，探究其他因素对电流热效应的影响，所以采用的是控制变量法，故D正确，不符合题意；
故选C。
13． 0.5 90
【详解】
[1]切割器在正常工作时通过电热丝的电流
[2]电热丝1min时间内放出的热量
14． 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
15． 少 大 做功
【详解】
[1]观察实物图，闭合开关后，根据电流的流法，可知这是一个串联电路，流过两根电阻丝的电流相同，电阻丝R1的电阻为5Ω，电阻丝R2为10Ω，在相同时间内，根据焦耳定律公式，可知，相同时间内电阻丝R1产生的热量比电阻丝R2产生的热量少。
[2]向左移动滑片，从实物图可以看到，滑动变阻器接入电路的电阻变小，其他电阻不变，电路的电流变大，根据焦耳定律公式，可知，放出的热量增加，U形管两侧液面高度差变大。
[3]电流流过电阻丝时，将电能转化为电阻丝的内能，这是通过做功方式改变电阻丝的内能。
16． 加热 600
【详解】
[1]开关接“1”时，电路中只有R2，电阻小，功率大，电热壶为加热档位。
[2]开关S接“2”时，R2、R1串联，此时电路中的电流
电流通过R2产生的热量
17． 加热 3.3×105J 396Ω 305.5s
【详解】
解：（1）当开关S1、S2均闭合时，R2被短路，电路中只有R1工作，当开关S1闭合，S2断开时，R1、R2串联；根据
可知，电源电压一定时，总电阻越大，总功率越小，故当开关S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，总电阻最大，总电功率最小，为保温挡。
当开关S1、S2均闭合时，R2被短路，电路中只有R1工作，此时电阻最小，此时的电功率最大，电热水壶处于加热挡；
（2）电热水壶在保温50min的过程中所消耗的电能
（3）当开关S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，电热水壶处于保温挡，电阻R1、R2的总阻值
当只有R1工作，为加热档，则加热电阻R1的阻值为
则电阻R2的阻值
（4）1个标准大气压下，水的沸点是100℃，将初温为20℃的1kg水加热至沸腾，水吸收的热量
假设水壶产生的热量都能被水所吸收，则
电热水壶加热需要的时间
答： （2）该电热水壶在保温50min的过程中所消耗的电能为3.3×105J；
（3）电阻R2的阻值为396Ω；
（4）假设水壶产生的热量都能被水所吸收，将初温为20℃的1kg水加热至沸腾，电热水壶需要的时间为305.5s。
18． B A 5.76×104J 110 2 1.32×105J
【详解】
(1)[1][2]送冷风只有电动机工作，所以开关应放到B位置；送热风时电动机和加热丝同时工作，开关应放到A处位置。
(2)[3]根据得
(3)[4][5][6]电热丝和电动机并联，电热丝的额定电压为220V，电热丝的功率为
根据得
电热丝的电流
电热丝产生的热量
19． 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
20． 热效应 2 0.5A 1.26×106J 80%
【详解】
（1）[1]电热锅是利用电流做功将电能转化为内能工作的，所以是其工作原理是电流的热效率。
（2）[2]由电路图据，开关连接触点3时，电路断路，处于关状态；开关连接触点2时，电路是R1单独工作的简单电路，由于R1>R2，所以此时电路中的电阻较大，据 知，此时电路的电功率较小，处于低温工作状态；开关连接触点1时，电路中只有R2工作，此时电路中的电阻较小，处于高温工作状态。
（3）[3]由表格数据知，电热锅低温功率为110W，正常工作时，通过电热丝的电流
（4）[4]处于高温挡正常工作25min，消耗的电能
[5]这个过程水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×3kg×(100-20)℃=1.008×106J
此时电热锅的效率
21． 热 高 汽化 36.3 40
【详解】
（1）[1]电热饭盒是电流通过发热电阻时，产生热量来给饭加热的，所以是利用电流的热效应工作的。
[2]发热电阻R有电流通过时产生热量，所以其电阻要较大，且不易熔断，所以熔点要较高。
[3]电饭盒密封较严，可减少水与空气的接触面积从而减慢蒸发（汽化）。
（2）[4]用高温档工作10min消耗的电能
W=P高t=242W×10×60s=1.452×105J
[5]1L饭菜的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg
饭菜吸收的热量
Q吸=W=1.452×105J
则饭菜升高的温度
[6]由图乙知，开关接2触点时，电路是R1工作的简单电路，电路中的阻值较小，据 知，电路的电功率较大，是高温档。所以电阻
电阻R2的阻值
R2=4R1=4×200Ω=800Ω
开关接1触点时，两个电阻串联在电路中，电路中的总电阻较大为
R=R1+R2=200Ω+800Ω=1000Ω
据 知，电路中的电功率较小，是低温档，实际电压为200V时，低温档的实际功率
答案第1页，共2页
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