2024年度教科版九年级物理上册课堂作业设计6.3.焦耳定律（含解析）

2024年度教科版九年级物理上册课堂作业设计6.3.焦耳定律
基础过关全练
知识点1　电流的热效应与什么因素有关
1. 下列家用电器中,不是利用电流热效应工作的是 (　　)
A.电热水器 B.电饭锅
C.电热毯 D.吸油烟机
知识点2　焦耳定律
2.(2020湖南株洲中考)如图所示,长度、横截面积一样,材料不同的两个长方体电阻串联在电路中,电阻分别为R1=2 Ω,R2=4 Ω,在它们表面涂上厚度一样的蜡。现在闭合开关给它们通电,过一段时间后,我们观察到 (　　)
A.R1上的蜡熔化得快
B.R2上的蜡熔化得快
C.R1、R2上的蜡熔化得一样快
D.无法比较
3.(2022辽宁营口中考)如图所示,甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气,通电一段时间后　　　　(选填“甲”或“乙”)容器连接的U形管液面高度差较大,实验表明:电流通过导体产生的热量跟
　　　　(选填“电流”或“电阻”)的大小有关。当电流为0.2 A时,通电10 s甲容器中的电阻产生的热量是　　　　J。
知识点3　电流热效应的利用与危害
4.(2021陕西西安灞桥期末改编)电流的热效应在生产、生活中被广泛应用,但有时它也会给我们带来危害,下列情况中属于防止电热危害的是 (　　)
A.养鸡场使用电热孵化器孵小鸡
B.电脑温度过高时,风扇会及时启动,给电脑降温
C.家里使用电热水壶烧水
D.小明妈妈用电熨斗熨衣服
5.【国防教育】(2023河北衡水志臻中学期末)严寒冬季,我国北方哨兵脚上穿有电热靴。一只靴内加热电路如图所示,电源电压恒定,S2为三挡旋钮开关(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。这只电热靴的低温挡为6 W,则其中温挡和高温挡分别为 (　　)
A.8 W,12 W B.8 W,24 W
C.12 W,18 W D.12 W,24 W
能力提升全练
6.(2023河北保定十七中期末,10,★☆☆)如图是一个能吹冷、热风的电吹风的简化电路。当它接入家庭电路时,下列分析正确的是 (　　)
A.只闭合开关S1,只有电动机工作,电吹风吹出的是热风
B.只闭合开关S2,只有电热丝工作,电吹风不吹风
C.同时闭合开关S1和S2,电热丝和电动机同时工作,电吹风吹出的是热风
D.电吹风吹出热风的过程中,电能全部转化为内能
7.(2021湖北宜昌中考,15,★★☆)甲、乙两电热丝电阻之比为2∶3,通过的电流之比为3∶1,则相同时间内产生的热量之比为 (　　)
A.2∶1 B.6∶1 C.1∶2 D.1∶6
8.(2022湖南衡阳中考,21改编,★☆☆)某商场有甲、乙两种容积相同的电热水壶,甲标有“220 V　800 W”的字样,乙标有“220 V　
1 500 W”的字样。若家庭电路的电压是220 V,室内插座正常工作时的电流是5 A,用该插座给电热水壶供电,从安全用电的角度考虑,应选购
　 　(选填“甲”或“乙”)电热水壶,选择的理由是　　　 。
9.(2022四川乐山中考,34,★☆☆)如图所示是某电蒸锅的内部简化电路图,R1=484 Ω、R2=44 Ω。当S1、S2均闭合时,通过R1、R2的电流之比I1∶I2=　　　　,使用加热挡5 min电蒸锅产生的热量是
　　　　J。
素养探究全练
10.【科学思维】如图所示为某款电热水龙头电路图,a、b、c、d为四个固定触点,绕O点转动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P置于不同位置时,有冷水、温水和热水三种状态,正常工作时出温水的电功率为1 100 W,出热水的电功率为2 200 W。
(1)求出温水时电路中的电流;
(2)求出热水时2分钟内消耗的电能;
(3)若水龙头只能出冷水和温水,电路可能存在的故障。(写出一条即可)
答案全解全析
基础过关全练
1.D　电流流过导体时,导体产生热量,把电能转化为内能,这种现象叫做电流的热效应。电热水器、电饭锅和电热毯主要把电能转化为内能,而吸油烟机主要把电能转化为机械能,故选D。
2.B　由图可知,电阻R1、R2串联,通过它们的电流相同,通电时间也相同,由焦耳定律可知,电阻阻值越大,产生的热量越多,蜡熔化得越快,所以R2上的蜡熔化得快,故选B。
3.甲　电阻　4
解析　电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关,由图可知,甲、乙中的电阻串联在电路中,电流和通电时间相同,根据焦耳定律可知,电阻越大,产生的热量越多,所以甲中产生的热量多,即甲容器连接的U形管液面高度差较大,表明了电流通过导体产生的热量跟电阻大小有关。电流为0.2 A时,通电10 s甲容器中的电阻产生的热量是Q=I2Rt=(0.2 A)2×10 Ω×10 s=4 J。
4.B　养鸡场使用电热孵化器孵小鸡,属于利用电热来为人们服务,故A不符合题意;电脑温度过高时,风扇会及时启动,给电脑降温,是为了散失热量,属于防止电热带来危害,故B符合题意;家里使用电热水壶烧水,利用了电流的热效应,属于利用电热来为人们服务,故C不符合题意;用电熨斗熨衣服,利用了电流的热效应,属于利用电热来为人们服务,故D不符合题意。
5.A　两电阻丝规格相同,设R1=R2=R,由P=可知,在U一定时,R越小,电功率越大,R越大,电功率越小;由图示电路图可知,S2接a时两电阻丝串联,电路电阻最大,电功率最小,电热靴处于低温挡,当S2接c时,只有电阻丝R2接入电路,电路电阻最小,电路电功率最大,电热靴处于高温挡,当S2接b时,电阻丝R2与R1的右半部分串联接入电路,电热靴处于中温挡;P低温==6 W,则电热靴的高温挡为P高温挡==12 W,电热靴的中温挡为P中温挡=×12 W=8 W,故A正确。
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6.C　若只闭合开关S1,电热丝所在电路没有接通,只有电动机与电源串联,电热丝不工作,电流只经过电动机,所以电吹风吹出的是冷风,故A错误;若只闭合开关S2,电路处于断路状态,电热丝和电动机都不工作,电吹风不会吹出风,故B错误;若将开关S1和S2都闭合,电动机与电热丝并联后连接在电源上,电流分别经过电动机和电热丝,它们同时工作,则电吹风吹出的是热风,故C正确;电吹风吹出热风时消耗了电能,风扇会转动即获得了动能,同时电热丝发热即获得了内能,因此电吹风吹出热风的过程中,电能转化为内能和机械能,故D错误。
7.B　由题意可知,R甲∶R乙=2∶3,I甲∶I乙=3∶1,由Q=I2Rt可得,在相同时间内产生的热量之比,故B正确,A、C、D错误。
8.甲　乙正常工作时的电流超过了插座的额定电流5 A
解析　甲电热水壶正常工作时的电流为I1=≈3.64 A,乙电热水壶正常工作时的电流为I2=≈6.82 A,因为I1<5 A,I2>5 A,所以从安全用电的角度考虑,应选购甲,因为乙正常工作时的电流超过了插座的额定电流5 A,使用时可能导致插座烧坏,甚至引起火灾。
9. 1∶11　3.6×105
解析　当S1、S2均闭合时,R1与R2并联,通过R1、R2的电流之比;
根据P=可知,电源电压一定时,总电阻越小,功率越大,故当开关都闭合时,两个电阻并联工作,此时电路中总电阻最小,为加热挡,加热挡功率为P总=P1+P2==100 W+1 100 W=1 200 W,使用加热挡5 min,电蒸锅产生的热量是W=P总t=1 200 W×5×60 s=3.6×105 J。
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10.解析　(1)根据P=UI可知,出温水时电路中的电流为I温==5 A;
(2)根据W=Pt可知,出热水2分钟消耗的电能为W=P热t=2 200 W×2×60 s=264 000 J;
(3)根据题意可知,当金属触片P接c、d时,R1、R2并联接入电路时,且电路中电压一定,此时电路的总电阻最小,根据P=可知,电路此时功率最大,出热水;当金属触片P接b、c时,R1单独接入电路,此时电路电阻大,功率小,出温水;当金属触片P接a、b时,电路处于断开状态时,出冷水;所以若水龙头只能出冷水和温水,那么可能是电阻R2断路了