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．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
2．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
3．如图小明探究电流通过导体产生热量的影响因素，初始U形细管中各液面高度相平，容器中有等量空气且密闭良好，R1＝R2＝R3，A、B接入电路中，则（　　）
A．通过R1和R2电流相等
B．右侧U形管中液面高度差较大
C．容器中电阻发热多的一侧U形管中液面高度差大
D．实验不能证明电流是产生热量的影响因素
4．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
5．有A、B两个电热水壶，里面装了质量和初温都相等的水。现把两个电热水壶里的水都加热到相同的温度，电热水壶A比电热水壶B加热时间短，忽略散热，下列说法中正确的是（　　）
A．电热水壶A消耗的电能更多
B．电热水壶B里的水吸收的热量更多
C．电热水壶B消耗的电能更多
D．电热水壶A消耗电能更快
6．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
7．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
8．如图所示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，两个相同透明容器中密封着等质量的空气，下列说法正确的是（　　）
A．此实验装置可以探究电流产生的热量与电流大小的关系
B．此实验装置无法探究电流产生的热量与通电时间的关系
C．通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大
D．此装置利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少
9．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
10．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。下列说法正确的是（　　）
A．该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．图中透明容器最好装有水
C．b容器中电阻丝的电流是a容器中电阻丝的电流的2倍
D．观察图中的实验现象是a中液柱升高较快
11．甲、乙两只电热杯及其铭牌如图所示，若它们的电阻不随温度的变化而改变，则下列说法中正确的是（　　）
A．甲的电阻小于乙的电阻
B．两电热杯均正常工作时，相同时间内消耗的电能一样多
C．若将乙接在电压为110V的电路中，它的实际功率为250W
D．若将两电热杯串联后接在电压为220V的电路中，相同时间内甲产生的热量较多
12．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
二、填空题
13．请写出：①欧姆定律的表达式________，②焦耳定律的表达式________。
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．如图是一台饮水机的工作原理电路图。S是一个温控开关，R1为电加热管，且R2 =4R1。已知加热时加热管的功率为900W（不考虑温度对电阻的影响，且不计红、绿指示灯的阻值），则当饮水机处于加热状态时，______（选填“红”“绿”）灯亮，保温10min时加热管R1产生的热量为______J。
16．小明家电扇铭牌上标有“220V 66W”字样，通过查找资料，得知该电扇的电动机电阻为8Ω，则该电扇正常工作5min，产生的热量为______J，获得了______J的机械能。
三、综合题
17．新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图1甲所示。和均为电热丝，S1是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接人电路中，在电饭锅工作的内，电路中总电流随时间变化的图象如图1乙所示。求：
(1)为了安全起见，该电饭锅使用的插座应该是图2中的______（选填“甲”或“乙”），因为该插座可以将用电器的金属外壳与______相连。
(2)S和S1都闭合时电饭锅的功率______；
(3)电热丝的阻值______；
(4)若该电饭锅内饭的质量为。在前内电饭锅的加热效率为，则这段时间锅中的饭温度升高了______摄氏度？（）
18．小明家电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如下表：
热风温度 50~75℃
额定功率 热风时：1000W
冷风时：120W
额定电压 220V
质量 0.5kg
(1)如图2电能表的参数的含义是_________；此时电能表的读数为_________；
(2)正常工作吹热风5min电热丝产生的热量是多少______；
(3) 在用电高峰期， 小明关闭家中其他用电器， 只让电吹风通电， 使其处于吹热风状态1min，电能表的圆盘转了45转，求此时电吹风的实际功率_____。
19．小梅家有一台电吹风机，既能吹冷风也能吹热风，电路图如图甲所示，小梅在家中把该吹风机单独接入家庭电路正常工作，并使其吹热风，发现图乙中的电能表转盘6min内转过156圈，已知电动机额定功率是40W。求：
（1）如甲图，开关S1闭合，S2断开，电吹风吹______风（选填“热”或“冷”）；
（2）电吹风电热丝额定功率_______；
（3）若电动机线圈电阻为5Ω，计算电吹风正常吹热风6min，电热丝与电动机产生热量的比值_______。
20．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___________。
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】
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。
2．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。
3．C
【详解】
A．R2和R3并联后与R1串联，由串并联电路电流的规律可知通过R1电流大于R2电流，故A不符合题意；
B．因为R1和R2的阻值相等，通过R1电流大于R2电流，相同时间内，R1产生的热量比R2多，左侧U形管内的液面高度差将会比右侧U形管内的液面高度差大，故B不符合题意；
C．容器内电阻产生的热量越多，密封容器中空气吸收的热量越多，一侧U形管中液面高度差越大，故C符合题意；
D．此实验中R1、R2的电阻和通电时间相同，通过R1电流大于R2电流，R1产生的热量大于R2产生的热量，可以得到电阻和通电时间相同，电流越大，产生的热量越多，能证明电流是产生热量的影响因素，故D不符合题意。
故选C。
4．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。
5．D
【详解】
ABC．忽略散热，水吸收的热量等于电热水壶消耗的电能，水的质量和初温相同，把两个电热水壶里的水都加热到相同的温度，升高的温度相同，由Q=cmΔt可知，吸收的热量相同，所以两个电热水壶消耗的电能相同，故ABC错误；
D．由以上分析可知，两个电热水壶消耗的电能相等，电热水壶A比电热水壶B加热时间短，由可知电热水壶A的电功率较大，电热水壶A消耗电能更快，故D正确。
故选D。
6．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。
7．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。
8．C
【详解】
A．根据焦耳定律可知，要探究电流产生的热量与电流大小的关系，要控制电阻大小和通电时间两个物理量不变，由图可知两个串联的电阻大小不一样，故不能用来探究电流产生的热量与电流大小的关系，故A错误。
B．此实验装置要想探究电流产生的热量与通电时间的关系，由可知，可以用容器中的任一电阻为研究对象，控制电阻和电流大小不变，改变通电时间的长短，观察U形管中液面的高度差的变化，既可以得出探究电流产生的热量与通电时间的关系，故B错误。
C．由可知，通电一段时间后，即加热时间相同，左右两侧的电阻为串联，通过两电阻的电流也相等，由于右侧电阻大于左侧的电阻，所以右侧产生的热量多于左侧，右侧气体膨胀后的体积比左侧气体膨胀后的体积大，故右侧U形管中液面的高度差比左侧的大，故C正确。
D．由题可知，由于两个相同透明容器中密封着等质量的空气，此装置利用透明容器中气体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少，故D错误。
故选C。
9．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。
10．D
【详解】
A．ab容器中电阻丝的阻值相同，所以无法用来探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系，故A错误；
B．该装置是通过容器内的气体热胀冷缩，从而使U形管形成液面高度差，来实现比较电阻丝产生热量的多少，若装置中装有水，因水的比热容较大，实验时间较长，较难观察到U形管中的液面高度差，不利于更好的完成实验。故B错误。
C．图中装置是一个5Ω的电阻与两个并联的5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，通过a容器中的电阻的电流与右侧两个电阻的总电流相同，即Ia=I右。两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知
I右=Ib+I外
又因为容器内部和容器外部是电阻值相同，所以电流相同，即Ib=I外。故可以推出Ia=2Ib，即a容器中电阻丝的电流是b容器中电阻丝的电流的2倍。故C错误；
D．由焦耳定律可知，两容器中电阻相同，通电时间相同，a容器中电阻丝的电流是b容器中电阻丝的电流的2倍，故a容器中电阻丝产生的热量多，所以a中液柱升高较快。故D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．两电加热器均正常工作时的功率和额定功率相等，根据
P=UI=
的变形式
可知，甲的功率较小 ，其电阻较大，故A错误；
B．两电加热器均正常工作时的功率和额定功率相等，由图知甲的额定功率较小，根据W=Pt可知，相同时间内甲消耗的电能较少，故B错误；
C．乙的电阻
将乙接入110V的电路中，它的实际功率
故C错误；
D．两电加热器串联后接在220V的电路中时通过它们的电流相等，甲的电阻大，由P=I2R可知，甲的实际功率较大，相同时间内甲产生的热量较多，故D正确。
故选D。
12．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。
13．
【详解】
[1]欧姆定律指的是导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。表达式是。
[2]焦耳定律指的是电流通过导体时产生的热量与电流的平放成正比，与导体的电阻、通电时间成正比，故表达式为。
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． 红 2.16×104
【详解】
[1]由图可知，当S接左面接线柱时，电路中电阻R1和红灯串联，总电阻最小，电流路中电流最大，根据P=I2R知加热管功率就会最大，处于加热状态，红灯亮。
[2]电阻R1的阻值
R2的阻值
当S接右面接线柱时，电阻R1、R2和绿灯串联，总电阻最大，电流路中电流最小，根据P=I2R知加热管功率就会最小，处于保温状态，电路中的电流
保温10min时加热管R1产生的热量为
16． 216 19584
【详解】
[1]电风扇工作时的电流为
产生的热量为
Q=I2Rt=(0.3A)2×8Ω×5×60s=216J
[2]风扇工作时消耗的电能为
W=UIt=220V×0.3A×5×60s=19800J
风扇获得的机械能为
W机械=W-Q=19800J-216J=19584J
17． 乙 大地 42
【详解】
(1)[1][2]电饭锅为金属外壳的家用电器，为了安全用电必须使用三孔插座乙，因为它能保证电饭锅金属外壳与大地相连，这样若金属外壳的用电器外壳万一带电，电流会通过地线导入大地，防止造成触电事故的发生。
(2)[3]由电路图1（乙可知，S和S1都闭合时，电阻与并联，电路中的电流最大，由乙图可知此时电流值，则此时电饭锅的电功率为
(3)[4]由电路图可知，只闭合S时，电路为的简单电路，电路的电流最小，由乙图可知通过的电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以电阻与并联时通过的电流值不变，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过的电流为
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以由可得电热丝的阻值为
(4)[5]由乙图可知，功率最大时的工作时间，则内消耗的电能为
由可得，饭吸收的热量为
由 可得，这段时间锅中的饭升高的温度为
18． 每消耗1kW·h的电能，电能表转盘转动3000转 262.7 2.64×105J 900W
【详解】
(1)[1][2]电能表的参数“”的含义是用电器每消耗1kW·h的电能，电能表转盘转动3000转；从电能表上可以看出电能表的示数为262.7kW·h。
(2)[3]由表格数据可知，电吹风吹冷风时的功率即电动机的功率为120W，电吹风正常工作且吹热风时，电动机和电热丝并联，因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以，电热丝的功率
正常工作吹热风5min电热丝产生的热量是
电热丝产生的热量是2.64×105J。
(3)[4]电能表的转盘转45r，消耗的电能
电吹风的实际功率
此时电吹风的实际功率900W。
19． 冷 480W 2904:1
【详解】
解：（1）由图甲可知，开关S1闭合，S2断开，只有电动机工作，电热丝被断路不工作，所以此时电吹风吹冷风；
（2）吹风机单独接入家庭电路正常工作，并使其吹热风，即开关S1、S2都闭合，此时电热丝和电动机并联。电能表转盘6min内转过156圈，由图乙可知电能表的参数是，则此时消耗的电能
故此时电能表消耗的电功率
因为吹风机正常工作，根据并联电路总功率等于各支路用电器电功率之和可得，电吹风电热丝额定功率
（3）电吹风正常工作时，由电动机线圈通过的电流
电动机线圈电阻为5Ω，电动机产生的热量
电热丝将消耗的电能全部转化为内能用于发热，则有
由可得电热丝生的热量
则电热丝与电动机产生热量的比值
答：（1）开关S1闭合，S2断开，电吹风吹冷风；
（2）电吹风电热丝额定功率是480W；
（3）电动机线圈电阻为5Ω，电吹风正常吹热风6min，电热丝与电动机产生热量的比值是2904:1。
20． 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。
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
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