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．下列用电器中，利用电流热效应工作的是
A．电风扇 B．洗衣机 C．电暖气 D．电视机
2．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
3．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
4．为了给载重车称重计费，杨光同学结合所学物理知识，设计了如图所示的计重秤原理图，用它可以测载重车的重力。以下说法正确的是（　　）
A．图中位置的称重表是由电压表改装成的
B．在称重读数的过程中，静止的载重车受力不平衡
C．无论载重车重力如何，弹簧下面的M板对地面的压强不变
D．载重车的重力越大，相同时间内R1上产生的电热越多
5．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
6．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
7．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
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，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（　　）
A．乙图实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系
B．甲图通电段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大
C．甲、乙实验装置都是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的
D．将乙图右侧密闭容器中的5Ω的电阻换成10Ω，即可探究电流产生的热量与电阻的关系
9．关于电学知识，下列法正确的（　　）
A．
B．
C．
D．
10．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电冰箱 B．电饭锅 C．电视机 D．电风扇
11．如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R1=R3，R2=R4，R2=1.5R1，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（　　）。
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．丙、丁、乙、甲 D．甲、乙、丁、丙
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．央视《是真的吗？》节目中，主持人做了“电池+口香糖锡纸=取火工具”的实验：取口香糖锡纸，中间剪掉一些，将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，很快发现锡纸条开始冒烟、着火（如图所示），锡纸具有导电性，锡纸搭在电池正负两极时，电路处于______（选填“断路”或“短路”）状态，使电路迅速产生大量热量并释放出来，这是利用了电流的______效应；要想让锡纸更容易燃烧，应该增大锡纸的横截面积，使其电阻______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
14．某同学在检修一只标有额定值为“220V 800W”的电炉时，发现电炉丝断了一小截，他用相同长度、相同材料但较细的电炉丝补接上，再接入220V的原电路中使用，那么它的实际功率将______（选填“低于”、“等于”或“高于”）额定功率；将电炉通过导线接到电路里，电炉丝热得发红而导线却几乎不热，说明电流通过导体时产生的热量跟导体的______有关。
15．如图实验装置，探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关：若想探究电流产生热量的多少与电阻的关系，则应选择图中的______两个密闭容器进行实验；通电时间相同时，产生热量最多的是密闭容器______中的电阻丝；如果通电时间一段时间发现乙和丙U型管中液面的高度差逐渐变大，但甲中不变，则可能的原因是______。
16．某电热器接入220V的电路中正常工作时，其电热丝的阻值为110Ω，则通过该电热丝的电流为_______A，10s内该电热丝会产生________J的热量。
三、综合题
17．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。
18．新冠疫情暴发以来，负压救护车因其作用突出，被称作“生命的摆渡车”。其最大特点是负压，即利用技术手段，使车内气压低于外界大气压，空气在自由流动时只能由车外流向车内，并利用真空泵将车内空气通入特制的电热丝容器内进行高温消毒后排出，以避免更多的人交叉感染。车上配备了呼吸机、除颤仪、心电监护仪等设备，安装了消毒灯、供氧接口等。
(1)新冠病毒可被高温杀死；电热丝高温消毒的过程，是利用了电流的______效应；
(2)车内消毒灯是利用______（选填“红外线”或“紫外线”）进行消毒的。医护人员长时间穿防护服时眼罩的______（选填“内”或“外”）表面会出现水雾；
(3)下列物体中，处于负压状态的是______。
①充完气的汽车轮胎
②万米高空飞行中的飞机机舱
③用吸管从瓶中吸饮料时吸管内部
④开着新风系统（吸入屋外空气并过滤，使洁净空气进入屋内的装置）的屋内
19．学校的温热饮水机，其铭牌如下表所示。图是饮水机简化电路的示意图，S是用感温材料制造的温控开关，R1是定值电阻，R2是供加热的电阻丝。 [水的比热容，水的密度ρ水=1×103kg/m3，取g=10N/kg]
额定电压 220V 环境温度 10℃-38℃
额定功率 50Hz 环境湿度 ≤90%
加热功率 550W 耗电量 0.8
制热水能力 ≥90℃ 5L/h 防触电类 I类
（1）电热丝是利用电流的_______效应工作的。分析电路图可知，当温控开关S_______（选填“闭合”或“断开”）时，饮水机处于加热状态；
（2）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流有多大( )？电阻丝R2的阻值有多大？( )
（3）正常工作时，该饮水机将热水罐中0.6kg、18℃的水加热至93℃，用时6min。请用这些数据及题目中的信息，计算该饮水机加热状态时的效率；( )
（4）如果要使电阻丝R2在保温状态时的功率是加热状态时的四分之一，定值电阻R1的阻值应是多大？( )
20．图为电热水器的简化电路，它有加热和保温功能． R1和R2是两根电热丝，S为温控开关，1、2为开关的两个触点，当水温低于某个下限温度或高于某个上限温度时，S在两个触点间自动切换，使水温维持在设定的范围．已知热水器的加热功率为400W，保温功率为100W，忽略温度对电阻的影响．
（1）开关与触点1连通时，热水器处于_______状态；与触点2连通时，处于______状态．（填“加热”或“保温”）
（2）R1=______Ω，R2=_______Ω．
（3）在使用过程中，若热水器10min消耗电能1.2×105J，请通过计算具体说明：在这段时间内热水器处于何种工作状态，并求出相应状态下的工作时间_________．
21．共享单车的投放，为市民的出行提供了极大的便利。某市民通过手机扫码，解锁了一辆电动自行车，电动车的相关数据如下表所示。如果他骑行电动车在平直的公路上以恒定不变的功率做直线运动。通过收集数据，得到如图所示的v-t图像。在第10s时速度达到8m/s，然后以8m/s做匀速直线运动。已知该市民质量为50kg，骑行时所受阻力恒为人和车总重的。
空车质量 10kg 电池电压 50V
最大续行里程 80km 最高时速 40km/h
（1）该市民用手机扫二维码的过程中，通过凸透镜形成了______（选填“正立”或“倒立”）、______（选填“放大”或“缩小”）的实像。
（2）电动车做匀速直线运动时，所受到的阻力是多少______？电动车克服阻力做功的功率是多少______（g取10N/kg）？
（3）电动车做匀速直线运动时，若通过的电流是8A，则电动机的电功率是多少______？若不计电动机内部的机械摩擦损失，电动机线圈电阻是多少______？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A. 电风扇把电能转化成机械能，不符合题意；
B. 洗衣机也是把电能转化成机械能，不符合题意；
C. 电热水器是利用了电流的热效应，电能转化成内能，符合题意；
D. 电视机把电能转化成声和光，不符合题意．
故选C.
2．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。
3．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。
4．D
【详解】
A．由电路图可知，称重表串联在电路中，它是由电流表改装而成的，故A错误；
B．在称重读数的过程中，静止的载重车处于平衡状态，静止的载重车受力平衡，故B错误；
C．载重汽车重力越大，弹簧下面的M板对地面的压力越大，对地面的压强越大，故C错误；
D．由电路图可知，载重车的重力越大，电阻R接入电路的阻值越小，电路的总电阻越小，由可知电路中的电流越大，由Q=I2R1t可知相同时间内R1上产生的电热越多，故D正确。
故选D。
5．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。
6．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。
7．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。
8．A
【详解】
A．乙图实验装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即
两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知
两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即
所以右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，左右两测容器内电阻相同，所以该装置是研究电流产生的热量与电流的关系，故A正确；
B．甲图实验装置中两个电阻串联接入电路，通过两电阻的电流相等，右边容器内的电阻比左边大，由
可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差更大，故B错误；
C．该实验装置是利用U形管中空气的热胀冷缩来反应热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，故C错误；
D．乙图右侧密闭容器中的5Ω的电阻换成10Ω后，两容器内的电阻不同，通过两电阻的电流也不相等，无法控制变量，故D错误。
故选A。
9．B
【详解】
A、“3000r/kW h”表示电路中每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转3000转，故A错误；
B、在家庭电路中，开关要接在火线和灯之间，这样断开开关时，灯没有电，便于维修或换灯泡，三孔插座“左零、右火、上地”，故B正确；
C、由于灯丝电阻随温度的升高而增大，在“伏安法测小灯泡电阻”的实验中，调节滑动变阻器在电路中的阻值，多次测量求平均值无意义，故C错误；
D、由Q=I2Rt可知在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多，故D错误．
故选B．
【点睛】
本题为电学综合题，考查了电能表参数的理解、开关的连接方法、灯丝电阻与温度的关系、焦耳定律，知识点较多，要求认真审题，属于易错题！
10．B
【详解】
A．电冰箱工作时，压缩机把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故A不符合题意；
B．电饭锅工作时，把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故B符合题意；
C．电视机工作时，主要把电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应工作的，故C不符合题意；
D．电风扇工作时，主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故D不符合题意。
故选B。
11．C
【详解】
左图中，R1与R2串联，根据串联电路特点和焦耳定律Q=I2Rt可知，在电流和通电时间相同的情况下，电阻大的产生的热量多。因为
R2=1.5R1
所以
Q2>Q1
右图中，R3与R4并联，根据并联电路特点和焦耳定律公式的变形式可知，在电压和通电时间相同的情况下，电阻小的产生的热量多。因为
R1=R3，R2=R4，R2=1.5R1
则
R4>R3
所以
Q3>Q4
左图中，通过R2的电流是
所以
右图中，通过R4的电流是
所以
因为
R2=R4
且通电时间相同，所以电流大的产生的热量多。因为
I4>I2
所以
Q 4> Q 2
这样我们得出了这四个电阻产生的热量关系是
Q 3>Q 4>Q 2>Q 1
不考虑热量损失，最后根据可知，水温从高到底应该是丙、丁、乙、甲。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
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． 短路 热 变小
【详解】
[1] 锡纸搭在电池正负两极时，电流不通过用电器直接从正极流向负极，电路处于短路状态。
[2]电路短路时，通过电路的电流较大，电能转化为内能，使电路迅速产生大量的热量，这种现象叫做电流的热效应。
[3]在导体的材料和长度不变时，横截面积越大，电阻越小。
14． 低于 电阻
【详解】
[1]根据题意，由于导体电阻大小与长度、横截面积、材料和温度等有关，他用相同长度、相同材料但较细的电炉丝补接上，在长度、材料和温度相同时，横截面积越小电阻越大，所以电阻丝总电阻会变大，由，电压一定时，实际功率会变小，即低于额定功率。
[2]根据焦耳定律可得，在电流与通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与电阻的大小成正比，电炉丝的电阻比导体电阻要大得多，所以电炉丝热得发红而导线却几乎不热，故电流通过导体时产生的热量跟导体的电阻有关。
15． 甲、乙 乙 甲装置漏气
【详解】
[1]若想探究电流产生热量的多少与电阻的关系，则两电阻的阻值应该不同，而通过它们的电流相同，甲、乙装置串联，通过两电阻的电流相等，两个电阻阻值不同，故应选图中的甲、乙装置进行实验。
[2]比较甲和丙装置，用来产生热量的电阻阻值相同，甲的电阻丝在干路上，丙中用来产生热量的电阻丝在支路上，因此I甲>I丙，根据Q=I2Rt可知，在相同时间内，甲产生的热量较多，即
Q甲>Q丙
甲、乙装置中，通过电阻丝的电流相等，甲的电阻小于乙的电阻，根据Q=I2Rt可知，甲装置中电阻丝产生的热量较少，即
Q甲综上可知
Q丙< Q甲因此产生热量最多的是密闭容器乙中的电阻丝。
[3]甲中液面高度差不变，则说明甲容器中的空气体积没有膨胀，而甲和乙串联，乙的U型管中液面的高度差逐渐变大，说明电路正常，没有发生断路，因此可能是甲装置漏气，不能使U型管液面因盒内空气吸热体积膨胀而产生高度差。
16． 2 4.4×103
【详解】
[1]通过该电热丝的电流为
[2]10s内该电热丝产生的热量
Q=I2Rt=(2A)2×110Ω×10s=4.4×103J
17． 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
18． 热 紫外线 内 ③
【详解】
(1)[1]电热丝高温消毒的过程，是利用了电流的热效应。
(2)[2][3]紫外线可以杀菌，医护人员长时间穿防护服时眼罩内部水蒸气遇到镜片液化成小水珠。
(3)[4]只有用吸管从瓶中吸饮料时吸管内部气压小于外界大气压，故①②④不符合题意，③符合题意。
故选③。
19． 热 闭合 2.5A 88Ω 95.45% 264Ω
【详解】
（1）[1][2]电流通过导体时会产生热量，这种现象叫做电流的热效应，电热丝就是利用电流的热效应工作的；由电路图可知，当温控开关S闭合时为R2的简单电路，由可知，此时电功率最大，处于加热状态。
（2）[3][4]在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流为
电阻丝R2的阻值为
（3）[5]水吸收的热量为
加热状态的电能为
该饮水机加热状态时的效率为
（4）[6]保温状态时的功率为
当温控开关S断开时，R1与R2串联，电路处于保温状态，电阻的总阻值为
值电阻R1的阻值为
20． 加热 保温 121 363 加热200s，保温400s
【详解】
（1）如图电路，开关与触点1连通时，只有R1接入电路工作，电阻较小，根据知，此时功率较大，热水器处于加热状态；
与触点2连通时，两电阻串联，电阻较大，功率较小，处于保温状态．
（2）加热功率为400W，根据得，R1的阻值为：
；
保温功率为100W，根据得，总电阻为：
则R2的阻值为：
．
（3）热水器10min即600s消耗电能1.2×105J，根据得：
解得：
，
则保温时间为：
；
即加热时间为200s，保温时间为400s．
【点睛】
重点是电功率的相关计算，牢记公式，另外要读懂电路图，知道开关闭合时为高温档，开关断开时为低温档．
21． 倒立、 缩小 40N 320W 400W
【详解】
解：（1）该市民用手机扫二维码的过程中，手机镜头相当于与透镜，二维码在二倍焦距以外通过凸透镜形成了倒立、缩小的实像，像在一倍焦距和二倍焦距之间。
（2）电动车做匀速直线运动时，所受到的阻力是
电动车克服阻力做功的功率
（3）电动车做匀速直线运动时，若通过的电流是8A，则电动机的电功率是
电动机内部的发热功率
若不计电动机内部的机械摩擦损失，电动机线圈电阻
解得
答：（1）该市民用手机扫二维码的过程中，通过凸透镜形成了倒立、缩小的实像。
（2）电动车做匀速直线运动时，所受到的阻力是40N，电动车克服阻力做功的功率是320W；
（3）电动车做匀速直线运动时，若通过的电流是8A，则电动机的电功率是400W，若不计电动机内部的机械摩擦损失，电动机线圈电阻是。
答案第1页，共2页
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