粤沪版物理九年级上册单元综合练习 06　焦耳定律（含答案）

《焦耳定律》
A
一、选择题
1.[2022·北京]下列四种用电器中,利用电流热效应工作的是 (　　)
A.电冰箱 B.电视机
C.电脑 D.电热水壶
2.[2022·南宁]新的国家标准对延长线插座配用电缆的导线横截面积要求进行了修改,额定电流为16 A的延长线插座,导线最小标称横截面积由1 mm2提升到1.5 mm2。增大导线横截面积的目的是 (　　)
A.增大导线的电阻
B.减小通过导线的电流
C.增大导线的电压
D.减小导线发热的功率
3.[2022·娄底]下列实例中,属于防止电流热效应产生危害的是 (　　)
A.养鸡场使用电热孵化器孵小鸡
B.家里使用电热水壶烧水
C.小明妈妈用电熨斗熨衣服
D.电脑温度过高时,风扇会及时启动,给电脑降温
4.如图所示是“探究电流热效应”的部分实验电路,甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小,下面关系中正确的是 (　　)
A.U甲=U乙,Q甲=Q乙 B.U甲Q乙
C.U甲U乙,Q甲5.如图甲所示,两定值电阻R1、R2并联在电路中,通过它们的电流与其两端电压的关系如图乙所示,闭合开关S,则R1、R2产生的热量之比为 (　　)
A.2∶1 B.1∶2
C.4∶1 D.1∶4
二、填空题
6.[2022·无锡]小华家电热毯内的电阻丝断了,爸爸将两个断头接上后想继续使用,被小华阻止了。小华阻止的原因是接头处与电阻丝其他部分是串联的,通过它们的电流大小是　　　　的,但电阻丝接头处的电阻较大,长时间使用会导致　　　　　　　　。
7.把一个电阻为44 Ω的电炉接入电压为220 V的电路中,通电10 min产生的热量为　　　　J。连接家庭电路时,要注意检查线路连接处接触情况,若接触不良,电流通过时产生的热量会更多,容易引起火灾,这是因为与接触良好时相比连接处接触不良时的电阻　　　　(选填“更大”或“更小”)。
8.[2022·广东]图是探究电流通过导体产生的热量与　　　　关系的实验装置,实验中用U形管内液面的
　　　　反映导体产生热量的多少。通电一段时间后,容器　　　　(选填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多。
9.[2022·台州]某电热器的简化电路如图所示,可通过转动旋钮开关分别实现加热和保温功能。该电热器额定电压为220 V,R1=2 000 Ω,R2=48.4 Ω。
(1)开关转至ac位置时,电阻R1和R2的连接方式是　　　　。
(2)开关转至bd位置时,该电热器可实现　　　功能,此时它的额定功率是　　　　W。
三、实验探究题
10.[2022·广东]图甲是某品牌家用电吹风,其简化电路如图乙所示,R1、R2为电阻丝,为电动机。通过调节开关,可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。
(1)要使电吹风正常工作,图甲中的A处应安装　　　　,B处应安装　　　　。(均选填“电动机”或“电阻丝”)
(2)如图乙所示,要使电吹风处于“冷风”状态,应闭合开关　　　　。要使电吹风处于“暖风”状态,应闭合开关　　　　。
(3)已知电吹风处于“暖风”状态时,从出风口吹出的空气温度升高了20 ℃;处于“热风”状态时,从出风口吹出的空气温度升高了30 ℃。假设这两种状态下的热效率相同,且相同时间内吹出的空气质量相同,则R1∶R2=　　　　。
(4)电吹风用了几年后,由于电阻丝的升华,实际发热功率会　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
四、综合应用题
11.[2022·福建]如图所示是某电蒸锅的内部简化电路图,R1、R2均为发热电阻,R1的阻值为484 Ω,加热挡功率为1 200 W。用此电蒸锅对质量为1.2 kg的水加热使其温度升高75 ℃,需要的时间为375 s,已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)。求:　
(1)保温挡的功率。
(2)电阻R2的阻值。
(3)电蒸锅的加热效率。
12.[2022·河池]某品牌家用电热水器的简化电路如图所示,热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。热水器内装有40 kg的水,慢加热额定功率为1 210 W,保温额定功率为605 W,R1、R2均为加热电阻(温度对电阻的影响忽略不计)。[水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)热水器把这些水从20 ℃加热到70 ℃的过程中,求水吸收的热量。
(2)开关S1闭合,S2接b时,电热水器处于慢加热工作状态,求电阻R1的阻值。
(3)电热水器在快加热工作状态下正常工作,要产生2.42×106 J的热量,需要多长时间
B
一、选择题
1.一台“220 V　1 000 W”的电炉,想把它改装后接到110 V的电源上,但功率保持不变,以下措施可行的是 (　　)
A.将电炉丝截掉后接入电路
B.将电炉丝截掉后接入电路
C.将电炉丝分成等长的两段,然后并联接入电路
D.将电炉丝截掉后接入电路
2.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V,线圈电阻为2 Ω,线圈中电流为10 A。这台电动机正常工作1 s消耗的电能为W,产生的热量为Q,则 (　　)
A.W=3 800 J,Q=200 J
B.W=3 800 J,Q=3 800 J
C.W=72 200 J,Q=200 J
D.W=72 200 J,Q=3 800 J
3.用粗细均匀的电热丝加热烧水,通电10 min可烧开一壶水,若将电热丝对折起来接在原来的电路中,则烧开同样一壶水的时间是(不计热量损失) (　　)
A.2.5 min
B.5 min
C.20 min
D.40 min
4.[2022·常德]某型号电饭煲有加热和保温功能,如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.开关S接触点1时,电饭煲处于保温状态
C.电饭煲处于加热状态时的功率是800 W
D.保温状态下电饭煲1 min消耗200 J的电能
二、填空题
5.如图甲所示电路中,已知定值电阻R1 =20 Ω,开关闭合后,两个完全相同的电流表A1、A2指针均指在同一位置,如图乙所示,则此时通过R1的电流为　　　　A,在10 s内R2产生的热量为　　　　 J。
6.[2022·安徽改编]如图所示电路中,电源电压保持不变,电阻R1=30 Ω,R2=60 Ω,闭合开关S,电流表A的示数为0.3 A,则电源电压为　　　　V,通电1 min电阻R1产生的热量为　　　　　J。
7.[2022·吉林]如图甲所示,已知小灯泡的额定电压为2.5 V,闭合开关后,小灯泡正常发光。图乙是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与其两端电压关系图像,则小灯泡正常发光时的电流为　　　　A;通电10 s,定值电阻R产生的热量为　　　　J。
三、实验探究题
8.[2022·贵港]在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中,实验电路如图甲所示,其中R1>R2。
实验一:探究电流产生的热量与电阻大小的关系。
(1)请按照图甲电路图将图乙所示的实物图连接完整。
(2)实验电路按照图甲电路图连接是为了控制通电时间相同和　　　　　　;电阻丝放出热量的多少,通过
　　　　　　　　来反映。
(3)为了便于比较两根电阻丝通电后产生热量的多少,a、b两瓶中要装入　　　　相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果,实验时选用煤油而不选用水,是因为煤油的比热容　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)水的比热容。
实验二:探究电流产生的热量与电流大小的关系
(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电路中的电流变成实验一中电流的2倍,且与实验一中通电时间相同。实验发现:用电阻丝R1加热的煤油,煤油在在实验一中温度升高Δt1,在实验二中温度升高Δt1',则Δt1'　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)2Δt1,该实验说明电流产生的热量与电流大小　　　　(选填“成”或“不成”)正比例关系。实验中,用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤,也可以得出相同的结论。
(5)如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体,并接入两根阻值　　　　(选填“相同”或“不同”)的电阻丝,就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m,瓶中电阻丝的阻值为R,测出通过它的电流为I,通电一段时间t时后,温度计的示数变化量为Δt,若不计热量损失,则a烧瓶中液体的比热容为
　　　　　(用所给出的物理量写出比热容的表达式)。
四、综合应用题
9.[2022·深圳]某科技兴趣小组用一个88 Ω的电阻R1、开关、导线等器材制作了一个电烤箱,先将电烤箱接入电压为220 V的家庭电路,简化电路如图甲所示,闭合开关。
(1)求通过R1的电流。
(2)求R1消耗的电功率。
(3)小组发现烤熟蛋糕耗费时间过长,为解决这个问题,小组成员找来一个相同规格的电阻R2进行改装。
①你认为应按照图　　　　(选填“乙”或“丙”)进行改装。
②闭合开关S后,求通电10 min,改装后电烤箱产生的热量。
10.[2022·眉山]如图所示是某种电热器工作的部分电路图,电源电压U=220 V不变,两根电热丝的电阻关系为R1=2R2,通过旋转扇形开关S接触不同触点,实现高、低两个挡位的转换,低温挡时的发热功率为440 W。
(1)求R1和R2的电阻值。
(2)求电热器处于高温挡时的总功率。
(3)如果电热器在高温挡下工作7 min产生的热量全部被水吸收,在标准大气压下,这些热量能够让质量为2 kg,温度为40 ℃的水,温度升高多少 [水的比热容为c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案
A
1.D　
2.D　
3.D　
4.C　
5.A
6.相等　接头处发热过多
7.6.6×105　更大
8.电流　高度差　甲
9.(1)串联
(2)加热　1 000
10.(1)电阻丝　电动机
(2)S　S和S1
(3)1∶2
(4)变大
11.解:(1)闭合开关S1,断开开关S2,电路中只有R1接入电路,此时电路处于保温挡,保温挡功率P保==100 W。
(2)闭合开关S1、S2,R1、R2并联接入电路,电路处于加热挡,R2的功率P2=P加-P保=1 200 W-100 W=1 100 W,
由P=可知,R2的电阻R2==44 Ω。
(3)水温度升高75 ℃吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1.2 kg×75 ℃=3.78×105 J,
这个过程消耗的电能
W=P加t时=1 200 W×375 s=4.5×105 J,
电蒸锅的加热效率
η=×100%=×100%=84%。
12.解:(1)热水器把水从20 ℃加热到70 ℃的过程中,水吸收的热量为
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×40 kg×(70 ℃-20 ℃)=8.4×106 J。
(2)开关S1闭合,S2接b时,只有R1接入电路,由P=可得,电阻R1的阻值R1==40 Ω。
(3)当开关S1断开,S2接b时,R1与R2串联,电热水器处于保温工作状态,则有P保=,可得R2的阻值R2=-R1=-40 Ω=40 Ω。
当开关S1闭合,S2接a时,R1与R2并联,电热水器处于快加热工作状态,此时的加热功率为
P快==2 420 W。
根据Q=W=Pt可得,需要的加热时间为t时==1 000 s。
B
1.C　
2.A　
3.A　
4.C
5.1.2　 72
6.6　72
7.0.2　2
8.(1)如图所示
(2)电流相等　温度计的示数变化
(3)质量　小于
(4)大于　不成
(5)相同　
9.解:(1)通过R1的电流I1==2.5 A。
(2)R1消耗的电功率P1=UI1=220 V×2.5 A=550 W。　
(3)①乙
②闭合开关S后,因R1、R2规格相同,则此时R2功率P2=P1=550 W,
通电10 min,改装后电烤箱产生的热量Q总=W总=(P1+P2)t=(550 W+550 W)×10×60 s=6.6×105 J。
10.解:(1)由图可知,当旋转开关接b、c时,电路为R1的简单电路,电热器处于低温挡。
由P=得,R1的阻值
R1==110 Ω,
则R2的阻值R2=R1=×110 Ω=55 Ω。
(2)当旋转开关至接c、d时,R1和R2并联,电热器处于高温挡,
R2的功率
P2==880 W,
则电热器高温挡功率P高=P低+P2=440 W+880 W=1 320 W。
(3)电热器在高温挡工作7 min产生热量
Q放=W=P高t时=1 320 W×7×60 s=5.544×105 J,
这些热量全部被水吸收,则水吸收的热量Q吸=Q放=5.544×105 J,
由Q吸=cm(t-t0)得吸热后水的末温t=t0+=40 ℃+=40 ℃+66 ℃=106 ℃,
而标准大气压下水的沸点为100 ℃,水沸腾过程中水温不再升高,不会达到106 ℃,所以水末温应为100 ℃,水升高的温度Δt=100 ℃-40 ℃=60 ℃。