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
3．如图所示是家用电吹风的工作原理图，圆弧形触片可置于A、B、C三处，电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风，下列说法正确的是（ ）
A．电风扇工作时将机械能转化为电能
B．电热丝选材时要选择导电性能好的铜丝
C．圆弧形触片置于A处时电风扇和电热丝串联
D．圆弧形触片置于B处时电吹风吹凉风
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
6．如图，这是“探究电流通过导体产生热量与哪些因素有关”的实验，将甲和乙装置的AB、CD分别连到相同的电源上，下列分析正确的是（ ）
A．实验装置甲可用于探究“电流和通电时间一定时，电热与电阻的关系”
B．必须把甲、乙两图接在电压相同的电源两端，实验结论才具有科学性
C．探究电热与电流的关系，应选择乙装置，通电一段时间，左边U形管的高度差更大
D．实验装置乙的电路接通后，U形管的右管中液面上升比左管快
7．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
8．下列四种用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　）
A．电视机 B．电饭锅 C．电动汽车 D．电风扇
9．甲、乙两段实心铁导体的电阻值相等，甲导体比乙导体的长度和横截面积都小，将它们如图所示串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙导体升高的温度，正确的是（　　）
A．甲导体的温度升高的多
B．乙导体的温度升高的多
C．甲、乙导体升高的温度相同
D．条件不足，无法判断
10．关于电学知识，下列法正确的（　　）
A．
B．
C．
D．
11．已知一电动机的内阻（转子线圈的电阻）为R，两端电压为U时，电动机正常转动，此时通过电动机的电流为I，电动机的电功率为P，当工作时间为t，电动机内阻因为电热产生的热量可以表示为（　　）
A．UIt B．I2Rt C．t D．Pt
12．甲、乙两电热丝电阻之比为2∶3，相同时间内产生的热量之比为1∶6，则通过甲、乙电热丝的电流之比为（　　）
A．4∶1 B．2∶1 C．1∶4 D．1∶2
二、填空题
13．把一个标有“10V 3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为16V的电源上，小灯泡恰能正常工作。该电路工作10s，定值电阻产生的热量是______J。
14．某玩具车电动机M的转子线圈电阻R0=1Ω，一同学把该电动机M接入如图所示的电路中，闭合开关，调节滑动变阻器R，使电动机M正常工作，此时电压表的示数为9V，电流表的示数为1A，则该电动机的额定功率为 ___________W；正常工作1min，该电动机M把 ___________J的电能转换为机械能。
15．如图是研究“电流通过导体产生的热量和______大小的关系”的实验。若接通电路后，通过R2的电流为0.5A，则通过R1的电流为______A。小明在实验中通过观察______，判断出相同通电时间，电阻R1产生的热量大于电阻R2产生的热量。
16．图甲所示的电路中，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为60Ω，电源电压保持不变。滑动变阻器R2的滑片P从最右端滑到最左端的过程中，得到R2的电功率与通过它的电流的关系，如图乙所示。在此过程中滑动变阻器R2的最大功率为___________W。当滑片P在最左端时，1min内电流通过R1产生的热量为 ___________J。
三、综合题
17．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______。
18．电热水壶上标有“220V 1000W”字样，在额定电压下，若发热体产生的热量全部被水吸收：[c水＝4.2×103J/（kg ℃）；ρ水=1×103kg/m3； g取10N/kg]
(1)烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻________；
(2)已知此时水深为10cm，水对容器底部压强为_____ Pa；
(3)将水壶中1.5kg水从20℃加热至100℃，需要时间为_______ s。
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．电热膜是一种新型的电热器件，如图1所示是一种常见的电热膜。电热膜是在绝缘的聚酯薄膜表面，经过特殊工艺加工形成的一条条薄的导电墨线，导电墨线两端与金属导线相连，形成网状结构，其内部结构如图2所示。导电墨线电阻随温度变化的关系如图3所示。
(1)电热膜取暖器工作时，电热膜是利用电流的 ______ 效应工作的；
(2)如图2所示电热膜电路，导电墨线的连接方式是 ______ 联，正常工作时金属导线中A、B处电流分别为IA和IB，则IA______IB（选填“＜”、“＝”或“＞”）。
(3)某根导电墨线的局部导电材料脱落，如图4中C部分，这根导电墨线的电阻 _______ （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
(4)电热膜不会因厚度不均而出现局部过热的现象，原因是电热丝电阻随温度的升高而 ______ ，温度高时发热功率 ______ 。（以上两空选填“增大”、“减小”或“不变”）
(5)市售电热膜的额定电压为220V，房间取暖电热膜功率为220瓦每平米，某家庭装修时考虑用电热膜为房间进行取暖，若铺设面积为15m2，则通电正常工作2小时消耗的电能为 ______ kW·h。
21．如图所示是一个双温电路的电路图，电路由两段阻值相同的电阻丝组成发热体，A、B、C为三段引出线，单刀双掷开关接B为高温挡，接C为低温挡，高温挡的功率为低温挡的2倍。
（1）请你在图中框内完成电路图______；
（2）已知电阻丝的阻值均为44Ω，将此电路接入家庭电路，求低温挡时电路中的电流______；高温挡时通电1分钟放出的热量______。
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．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。
3．D
【详解】
A．电风扇工作时将电能主要转化为机械能，故A错误；
B．根据焦耳定律可知，电流产生的热量与导体的电阻、通电时间、电流的大小有关；选择电热丝时，电热丝要有一定的电阻值，而铜丝的导电性较好，同种情况下的电阻很小，容易造成电路短路，故B错误；
C．圆弧形触片置于A处时，电流的路径有两条，电风扇和电热丝并联，故C错误；
D．圆弧形触片置于B处时，只有电动机接入电路，电吹风吹凉风，故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．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。
6．C
【详解】
A．图甲所示装置用来探究电流产生的热量与电阻的关系，控制了电流和通电时间相同，故A正确；
B．甲、乙两图探究的是不同因素对电热的影响，电压不会影响实验结果，没有必要控制电压相同，故B错误；
CD．图乙所示装置用来探究电流产生的热量与电流的关系，控制了电阻和通电时间相同，左边电阻为5Ω，右边为两个5Ω的电阻并联，左边电阻在干路上，右边两个5Ω的支路并联，干路电流大于支路电流，根据，电阻和通电时间相同，左边的电流大，电流产生的热量更多，左侧U形管的高度差较大，相同时间内，液面上升较快；故C正确，D错误。
故选C。
7．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。
8．B
【详解】
A．电视机工作时，主要将电能转化为光能、声能和少部分内能，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，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．电动汽车工作时，主要是电能转化为机械能，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。
9．A
【详解】
由题意可知，两者的电阻相同，因两电阻串联，所以通过的电流相等；根据Q=I2Rt可知，相同时间内产生的热量相等；甲的长度和截面积都小，则甲的体积小，因甲、乙为同种物质，根据密度变形公式m=ρV可知，甲的质量小；因同种物质比热容相同，根据可知，产生热量相同时，质量越小，升高的温度就高，则甲导体的温度升高的多。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
10．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！
11．B
【详解】
电动机为非纯电阻，线圈产生的热量为
电动机消耗的电能为
电动机输出的机械能为
故选B。
12．D
【详解】
由题意可知，甲、乙两电热丝电阻之比为2∶3，相同时间内产生的热量之比为1∶6，由
可得，通过两个电热丝的电流之比为
故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
13．18
【详解】
由图可知，灯泡和电阻串联，灯泡正常发光时的电流
小灯泡能正常工作，说明小灯泡两端的电压是10V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以定值电阻两端的电压
UR=U-UL=16V-10V=6V
由串联电路电流的规律可知通过电路的电流
I=IL=0.3A
该电路工作10s，定值电阻产生的热量是
Q=W=URIt=6V×0.3A×10s=18J
14． 9 480
【详解】
[1]该电动机的额定功率为
P=UI=9V×1A=9W
[2]机械能为
15． 电流 1 左边U形管液面高度差较大
【详解】
[1][2]根据控制变量法思想，R1、R2、R3电阻相同，两侧密闭容器中的电阻相同，右侧R2与R3电阻并联，再与左侧R1串联，通过R2与R3电阻的电流之和等于通过R1电阻的电流，R2与R3电阻两端电压相同，即
可知
通过两侧电阻中的电流不同，故实验探究的是电流通过导体产生的热量和电流大小的关系，通过R2的电流为0.5A，则通过R1的电流为
[3]实验中采用转换法，通过观察U型管液面高度差来比较电流通过导体产生热的多少，通电相同时间后，根据焦耳定律可知，电阻相同时，电流越大，产生的热量越多，则U形管两侧的液面高度差就越大，故通过观察到左边U形管液面高度差较大，可以判断出相同通电时间，电阻R1产生的热量大于电阻R2产生的热量。
16． 2.7 648
【详解】
[1]当滑动变阻器接入电路中的阻值为0时电路中的电流最大为0.6A，当滑动变阻器最大阻值接入电路时，电路电流最小为0.2A，则
联立两式，解得
滑动变阻器R2的功率
可知当R2=R1时滑动变阻器R2的功率最大
在此过程中滑动变阻器R2的最大功率为2.7W。
[2]当滑片P在最左端时，滑动变阻器接入电路中的阻值为0，电路中的电流为0.6A，1min内电流通过R1产生的热量
1min内电流通过R1产生的热量为648J。
17． 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
18． 小 1000 504
【详解】
(1)[1]发热体和导线中的电流相等，通电时间相等，发热体上电流产生的热量远大于电流通过导线产生的热量，根据焦耳定律可以知道，导线的电阻小于发热体的电阻。
(2)[2]此时水的压强为
(3)[3] 将水壶中1.5kg水从20℃加热至100℃，水吸收的热量为
需要的加热时间为
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． 热 并 ＜ 变大 增大 减小 6.6
【详解】
(1)[1]电热膜取暖器工作时，将电能转化为了内能，所以电热膜是利用电流的热效应工作的。
(2)[2][3]由图2可知，导电墨线是并联的，若通过每条墨线的电流为I，则在A处的电流为3I，在B处的为9I，因此IA＜IB。
(3)[4]由图4可知，C处的横截面积变小，电阻变大。
(4)[5][6]由图3可知，当温度升高时，电阻增大，根据可知，电阻越大，电功率越小。
(5)[7]因为
由可知，通电正常工作2小时消耗的电能为
21． 2.5A 66000J
【详解】
（1）[1]由题知，两电阻的阻值相同，高温挡的功率为低温挡的2倍，电源电压一定，由可知，高温挡电阻是低温挡电阻的，所以，高温时只有一段电阻丝接入电路，低温时两段电阻丝串联即可满足要求，单刀双掷开关接C为低温挡，接B为高温挡，如图所示：
（2）[2][3]根据图可知，低温挡时两个电阻是串联的，则总电阻为
R'＝2R＝2×44Ω＝88Ω
此时电路中的电流为
高温挡时只有一个电阻接入电路中，此时电阻产生的热量等于消耗的电能，则高温挡时通电1分钟放出的热量为
Q＝W＝
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页