18.4焦耳定律 课时作业（含解析） 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

18.4焦耳定律
一、单选题：本大题共5小题，共10分。
1.下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是( )
A. 电视机 B. 电风扇 C. 收音机 D. 电熨斗
2.将规格均为“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。下列说法中( )
①电烙铁产生的热量最多②三个用电器产生的热量一样多
③电烙铁消耗的电能最多④三个用电器消耗的电能一样多
A. 只有①②正确 B. 只有①④正确 C. 只有②③正确 D. 只有③④正确
3.一根电炉丝烧坏了，切掉了后，仍接在原电源上，在相同的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为( )
A. B. C. D.
4.将标有“"字样的电视机电风扇、电热水袋都接人家庭电路中，正常工作相同时间，则
A. 电视机产生的热量最多 B. 电风扇产生的热量最多
C. 电热水袋产生的热量最多 D. 三者产生的热量-样多
5.如图甲中电源电压恒为6V，闭合开关后，两电流表的指针偏转均如图乙所示，则下述不正确的是( )
A. 电路的总电阻为
B. 断开开关后，电阻的阻值为
C. 闭合开关后，和的电功率之比为
D. 闭合开关后，整个电路在内产生的热量为480J
二、填空题：本大题共6小题，共12分。
6.如图所示是寒冷的冬天，小猫守着电暖器取暖的情景。电暖器发热是利用电流的_______工作的，这是通过_______的方式使小猫身体内能增加从而达到取暖的目的。
7.一只标有“”的小灯泡，接在电源电压为6V的电路中，我使其正常发光，应该串联一个__________的电阻，该电阻通电100s所产生的热量是__________J。
8.一直流电动机的线圈电阻是，把它接在220V的电压时，通过线圈的电流是5A，这时电动机消耗的功率为__________W，内电动机线圈产生的热量__________J。
9.如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的图像。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为_______；若将L和R并联在2V的电源两端，在内，L与R产生的热量之比为_______。
10.如图所示，是一种简易点火装置，将一张口香糖包装纸剪成中间窄、两端宽的形状后，分别与干电池的正负极连接。过一会儿，看到纸中间部分燃烧起来，这一现象属于电流的_______效应；最先燃烧部位在纸中间狭窄的地方，说明电流产生热量的多少与导体的_______大小有关。
11.用图所示的装置研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻的关系”，甲、乙、丙三个烧瓶盛有质量和温度都相同的食用油，温度计显示食用油的温度，每瓶食用油中都浸泡着一段电阻丝，中
此实验控制变量是_____；因变量电流通过导体时产生的热量通过______来表示；通过实验可知，丙瓶中的温度计示数变化量最大，则电流通过三段电阻丝产生热量最多的是_____；
若探究“电流通过导体时产生的热量与导体中电流的关系”，将烧瓶中的三段电阻丝并联后接入电路，你认为是否可行并说明理由，_____。
三、实验探究题：本大题共2小题，共12分。
12.小明和小芳用如图所示装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验。
小明猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持他猜想的现象是____；
A.接线板上接入的用电器越多，接线板的导线越容易发热
B.电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却几乎不热
如图实验装置通过比较U型管内_____可以比较容器内电流产生热量的多少，这种研究方法称为______法；
小芳用乙装置可探究电流产生的热量与_______的关系。将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在_____填“左”或“右”侧容器中产生的热量较多。如果乙装置中发生了断路，则与断路前相比较，通电相同时间，右侧U形管中液面的高度差将______选填“变大”、“变小”或“不变”；
通过实验可知，超导材料_______填“能”或“不能”作为电饭锅的发热部件。
13.回顾和反思实验是一种很好的学习方法。请分析以下实验并回答问题。
在图甲实验中，用相同酒精灯给质量相同的水和沙子加热，发现水升温更慢，是因为_________，加热过程中，酒精量变少，酒精的热值_________；选填“不变”、“变大”或“变小”
在图乙实验中，烧杯内被加热的ab应选用_________物质选题“相同”、“不同”或“可以相同或不同”；
图丙实验中，是通过_________比较电流产生热量的多少；
小明还想用图丙实验探究“物质的吸热能力”，他应选用图丁中_________选填“A和B”、“A和C”或“B和C”装置，将烧瓶内的电阻串联在图丙中。
四、简答题：本大题共1小题，共5分。
14.小丽在使用电饭锅做饭时发现插头发热，原来是插头松动了，继续使用一段时间后，插座烧焦成了如图所示的样子，请你帮他分析产生这种现象的原因是什么？
五、计算题：本大题共6小题，共48分。
15.如图所示电路，电阻R的阻值为，电动机线圈电阻为，S断开时，电流表的示数为，闭合开关S后，电流表的示数增加了1A；
求：电源电压；
闭合后，整个电路工作产生的热量。
16.如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器R的最大阻值为，小灯泡L标有“”的字样，将滑片移到最右端，闭合开关S，电流表示数为，忽略温度对灯丝电阻的影响。求：
灯泡正常发光时的电阻；
电源电压；
将滑片移到某位置，电压表示数为10V，滑动变阻器电阻丝内产生的热量。
17.南川的冬天，天气寒冷，许多家庭的老人都需要用电热毯过冬。如图所示为双人电热毯的电路原理图和铭牌参数，R是发热电阻丝，电压控制器的作用是将220V的家庭电路电压降为一半。当只闭合时为高温档，只闭合时为低温档。求：
的阻值；
低温档的电功率是多少？
临睡前，父母经常将电热毯开至“低温档”工作1h后再睡觉，低温档工作1h产生的热量是多少J？
xx牌电热毯
额定电压 220V
额定功率 高温档 110W
18.小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服，内部电路简化如图所示。电源两端电压为6V，电热丝、的阻值恒定，。
只闭合开关时，通过的电流是多大？
只闭合开关时，的电功率是多少？
电源两端电压为6V时，“速热”挡的电功率为36W。若更换成电压为5V的电源，则使用“速热”挡通电10s产生的热量是多少？
19.某电热器铭牌注明：加热功率1210W，保温功率内部加热盘电路如图甲所示，、是水箱中加热盘内的电热丝．闭合开关开始加热，当加热盘温度升高到时，温控开关自动切换到保温状态。求：不考虑电阻随温度变化
、的阻值分别是多大？
电热器在保温状态下正常工作，电流通过电热丝产生了多少热量？
20.如图甲是有保温、加热功能的暖菜板，简化电路如图乙所示，其中M为风扇，和均为电热丝，。说明书上保温总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时，求：
型号 805D 电路 总功率 加热 2100W
电压 220V 保温
用途 暖菜、温奶 风扇功率 100W
内置风扇的电流保留两位小数；
的阻值；
保温状态下工作，电热丝产生的热量。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【知识点】了解各种用电器使用时的能量转化、利用电流的热效应工作的用电器
【详解】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，故A不符合题意；
B.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，故B不符合题意；
C.收音机工作时，主要是电能转化为声能，不是利用电流的热效应，故C不符合题意；
D.电熨斗工作时，电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故D符合题意。
故选D。
2.【答案】B
【解析】【知识点】利用电流的热效应工作的用电器、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】三个用电器中，电烙铁是利用电流的热效应来工作的，故电烙铁产生的热量最多，①正确；三个用电器功率相同，都正常工作，通电相同时间，根据 可知消耗的电能相同，④正确；综上所述，只有①④正确，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
3.【答案】B
【解析】【知识点】探究电阻大小与导线长度的关系、焦耳定律的推导式及其应用
【详解】导体的材料和横截面积一定时，导体的电阻与导体的长度成正比，若原来电炉丝的电阻为R，切掉 以后，电炉丝的电阻为
仍接在原电源上，即电炉丝两端的电压不变，通电时间相同，由 可得，产生的热量与原来产生的热量之比
故选B。
4.【答案】C
【解析】【知识点】电热的利用和防止、非纯电阻电路的功率
【详解】由于家中的电视机、电风扇和电热水袋三种电器，它们上都标有“220V 100W”的字样，所以将它们都接入家庭电路中，正常工作相同时间，由 知道，三种电器消耗的电能相同，但电视机主要是把电能转化为声能和光能；电风扇主要是把电能转化为机械能；只有电热水袋把电能全转化为内能，所以，正常工作相同时间，电热水袋产生的热量最多，故选
5.【答案】D
【解析】【知识点】根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压、电功率的计算式及推导式的应用、焦耳定律的推导式及其应用
【详解】电路为并联电路，电流表测量所在支路电流，电流表测量干路电流，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以连接的是大量程，示数为，连接的是小量程，示数为。
A. 电路的总电阻
故A正确，不符合题意；
B. 的阻值为
电阻 的阻值
电阻大小与电压及电流无关，所以断开开关后，电阻 的阻值为，故B正确，不符合题意；
C.由 可知， 和 的电功率之比等于电阻之比的倒数，则电功率之比为
故C正确，不符合题意；
D.闭合开关后，整个电路在内产生的热量
故D错误，符合题意。
故选D。
6.【答案】 热效应 热传递
【解析】【知识点】利用电流的热效应工作的用电器、热传递改变物体的内能
【解析】【小题1】电热器工作时，将电能转化为内能，是利用电流的热效应制成的加热设备。
小猫守着电暖器取暖的过程中，小猫吸收电暖器辐射的热量，使小猫的内能增加，温度升高，这是利用热传递的方式使小猫内能增加。
7.【答案】 6 150
【解析】【知识点】根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】灯泡正常发光时的电压，要使灯泡在6V的电源上正常发光应串联一个电阻分压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电阻两端的电压
因串联电路中各处的电流相等，所以，由 可得，串联电阻的阻值
该电阻通电100s所产生的热量
8.【答案】 1100 13200
【解析】【知识点】焦耳定律的公式及简单应用、含有电动机的电路
【详解】电动机消耗的功率为
内电动机线圈产生的热量为
9.【答案】
【解析】【知识点】串联电路的电压规律、电阻伏安特性曲线的理解和应用、利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算
【详解】将L和R串联接在8V的电源两端，电流相同，L和R两端的电压之和为8V，根据图像，发现，当电流大小为时，L和R两端的电压之和为8V，此时电压之比为 ，串联电路电压之比等于电阻之比，则L与R的电阻之比为 。
若将L和R并联在2V的电源两端，流过L的电流为，流过R的电流为，L与R的电流之比为 ，因为小灯泡L和定值电阻R都是纯电阻电路，在并联电路中热量之比等于电流之比，在内，L与R产生的热量之比为 。
10.【答案】热 电阻
【解析】【知识点】电流热效应的概念、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】电流有三大效应分别是：电流的热效应、电流的磁效应和电流的化学效应，通电导体产生热量，这一现象属于电流的热效应。
锡纸中间狭窄的地方与两端宽的地方相比，狭窄处横截面积小、电阻大，而通过狭窄处和宽大处的电流相等二者串联，根据焦耳定律的公式 可知，短时间内锡纸狭窄处会产生较多的热量，使锡纸中间部分温度升高，达到锡纸的着火点而使之燃烧。
11.【答案】 电流和通电时间 温度计示数变化量 不可行，因为三段电阻丝的阻值不同
【解析】【知识点】探究电流产生热量与电阻的关系、探究电流产生的热量与电流的关系
【详解】本实验把三个阻值不同的电阻丝串联，探究电流通过导体时产生的热量与导体电阻的关系，所以自变量是电阻丝的阻值，控制变量是电流和通电时间；电流通过导体时产生的热量通过温度计示数的变化来表示，这种方法叫转换法。
电阻丝通电后产生的热量越多，食用油吸收的热量就越多，食用油的温度升高的越高，温度计示数变化就越大。丙瓶中的温度计示数变化量最大，说明丙瓶中电阻丝产生的热量最多。
要探究电流通过导体时产生的热量与导体中电流的关系，需控制电阻丝的阻值和通电时间相同，由于三段电阻丝阻值不同，故将烧瓶中的三段电阻丝并联后接入电路不可行。
12.【答案】 B 液面高度差 转换 电流 左 变大 不能
【解析】【知识点】设计探究电流热效应的实验原理和电路图、探究电流产生热量与电阻的关系、探究电流产生的热量与电流的关系、焦耳定律的公式及简单应用、超导材料
【详解】接线板上接入的用电器越多，接线板的导线越容易发热是因为并联的用电器越多，干路的电流越大，产生的热量越多，故A不符合题意；
B.电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却几乎不热，是因为导线的电阻小，在电流相同时，产生的热量少，故B符合题意。
故选B。
电流产生的热量不易观察，实验通过比较U型管内液面高度差可以比较容器内电流产生热量的多少，这种研究方法称为转换法。
图乙中电阻大小相同但电流不同，探究的是电热与电流的关系。
左侧电阻接在干路上，右侧电阻接在支路上，左侧电阻的电流更大，由 可知，在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多，所以左侧容器中产生的热量较多。
由图可知，与并联，若断路，的电流等于原来与电流之和，即的电流将变大，由 可知，其他条件不变时，产生的热量将变多，所以U型管内液面高度差变大。
电饭锅的发热部件是利用电流的热效应工作的用电器，若使用超导材料，在特定条件下没有电阻，则不能产生热量，故不能使用超导材料作为电饭锅的发热部件。
13.【答案】 水的比热容比沙子更大 不变 相同 温度计示数的变化 B和C
【解析】【知识点】设计探究电流热效应的实验原理和电路图、比较不同物质的吸热能力、不同物质的吸热本领、比较不同燃料的热值大小、转换法
【详解】水的比热容大于沙子，即水的吸热能力强，所以用相同酒精灯给质量相同的水和沙子加热，发现水升温更慢。
热值是物质的属性，与质量无关，所以酒精量变少，酒精的热值不变。
图乙探究的是不同物质燃烧放出热量的多少，所以ab液体的种类和质量应相同。
电流产生热量的多少不易观察，可通过温度计示数的变化来反映电流产生热量的多少，采用了转换法。
用图丙实验探究“物质的吸热能力”，需要控制物质的质量相同而种类不同，且要控制物质相同时间内吸收的热量相同，由图可知，B和C中电阻相同，两电阻串联，电流也相同，由 可知，相同时间内产生的热量相同，所以选择B和C进行实验。
14.【答案】解：插头松动后，插头与电饭锅插孔间的接触面积变小，插头与插孔接触处的接触电阻变大，
根据焦耳定律可知，在电流I一定的情况下，相同时间t内产生热量增多，所以插座温度升高，容易将插头及插座烧毁甚至引起火灾。
故答案为：插头松动，接触电阻变大，电流产生的热量增加，插座温度升高，将插座烧坏。
【解析】【知识点】焦耳定律的公式及简单应用、家庭电路用电器的导线发热或损坏的原因
【详解】插头松动后，插头与电饭锅插孔间的接触面积变小，插头与插孔接触处的接触电阻变大，根据焦耳定律 可知，在电流I一定的情况下，相同时间t内产生热量增多，所以插座温度升高，容易将插头及插座烧毁甚至引起火灾。
15.【答案】；
【解析】【知识点】根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】解：断开开关S，电动机单独接入电路，通过电动机的电流为；闭合开关S，电动机与电阻R并联，通过电动机的电流仍为，因为电流表的示数增加了1A，所以通过电阻R的电流为1A；根据并联电路特点和欧姆定律可得，电源电压为
闭合后，电动机工作产生的热量为
电阻R工作产生的热量为
所以整个电路工作产生的热量为
答：电源电压为10V；
闭合后，整个电路工作产生的热量为630J。
16.【答案】 ；；
【解析】【知识点】根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】解：灯泡正常发光时的电阻
将滑片移到最右端，滑动变阻器全部接入，闭合开关S，电流表示数为，则电源电压为
将滑片移到某位置，电压表示数为10V，此时小灯泡的电压为
通过小灯泡的实际电流为
滑动变阻器电阻丝内产生的热量
答：灯泡正常发光时的电阻为；
电源电压为15V；
将滑片移到某位置，电压表示数为10V，滑动变阻器电阻丝内产生的热量为300J。
17.【答案】 ； ；
【解析】【知识点】电功率的计算式及推导式的应用、结合表格计算用电器的电功率、焦耳定律的推导式及其应用
【详解】解：当只闭合时为高温档，电路中就只有发热电阻丝R，已知高温档的功率为110W，所以R的阻值为
只闭合时为低温档，电压控制器将220V的家庭电路电压降为一半，即110V，此时低温档的电功率是
电热毯开至“低温档”工作1h产生的热量是
答：的阻值为 ；
低温档的电功率是；
低温档工作1h产生的热量是 。
18.【答案】；；
【解析】【知识点】根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压、电功率的计算式及推导式的应用、开关控制的多状态电路的功率计算、焦耳定律的推导式及其应用
【详解】解：只闭合开关时，通过的电流为
只闭合开关时，的电功率为
电源两端电压为6V时，干路电流为
通过的电流为
的阻值为
电源两端电压为5V时，干路电流为
使用“速热”挡通电10s产生的热量为
答：只闭合开关时，通过的电流是；
只闭合开关时，的电功率是9W；
电源两端电压为6V时，“速热”挡的电功率为36W。若更换成电压为5V的电源，则使用“速热”挡通电10s产生的热量是250J。
19.【答案】，；
【解析】【知识点】电功率的计算式及推导式的应用、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】解：闭合，接b时，接入电路，加热盘处于加热状态，则

闭合，接a时，和接入电路，加热盘处于保温状态，则总电阻为
的阻值为
保温档的电流为
电流通过电热丝产生的热量为
答：、的阻值分别是、；
电流通过电热丝产生的热量为6000J。
20.【答案】；；
【解析】【知识点】电功率的定义式的应用、电功率的计算式及推导式的应用、开关控制的多状态电路的功率计算、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】解：内置风扇的功率，电压，则内置电扇的电流
分析电路图可知，当开关的“2”接“4”、“1”接“3”时，、并联，此时电路总功率最大，为加热状态，总功率，的功率
则的功率
则的阻值
分析电路图可知，当开关的“2”接“3”时，、串联，此时总电阻较大，总功率较小，为保温状态，则总电阻
保温状态下工作时间
电热丝产生的热量
答：内置风扇的电流是；
的阻值是；
保温状态下工作，电热丝产生的热量是。
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