18.4 焦耳定律 同步练 上学期初中物理人教版九年级全册

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18.4 焦耳定律 同步练
2024-2025学年上学期初中物理人教版九年级全册
一、单选题
1．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电风扇 B．电视机 C．电热水壶 D．电冰箱
2．如图研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列说法不正确的是（ ）
A．甲、乙都采用控制变量法
B．甲通电一段时间后，右侧容器内空气吸收热量较多
C．乙通电一段时间后，两个U形管中液面的高度差相等
D．乙是为了研究电流产生的热量与电流大小的关系
3．关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是（　　）
A．根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B．根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
C．根据Q=UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关
D．根据可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
4．已知某电风扇接在220V的电压上，其正常工作时的电流为0.1A，电阻为5Ω，则电流1min通过电风扇产生的热量为（　　）
A．1320J B．5880J C．3J D．63J
5．已知两个电阻的阻值之比为，在相同时间内产生的热量之比，通过两个电阻的电流之比为（　　）
A．9∶1 B．1∶2 C．1∶6 D．6∶1
6．如图所示，电源电压保持不变，R1、R2、R3为定值电阻，且R2＝R3＝20Ω．闭合开关S，电压表V1和V2的示数之比为4：3，此时电路消耗的总功率为P1；若把电压表V1和V2分别换成电流表A1和A2，闭合开关S后电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，此时电路消耗的总功率为P2．则下列结果正确的是
A．R1＝10Ω I1：I2＝3：2 P1：P2＝1：10
B．R1＝5Ω I1：I2＝2：3 P1：P2＝1：10
C．R1＝10Ω I1：I2＝3：2 P1：P2＝10：1
D．R1＝5Ω I1：I2＝2：3 P1：P2＝10：1
7．灯泡L标有“”字样，它的电阻随电压变化的关系图象如图甲所示。将该灯泡L和电阻接入电源电压恒为的电路中（如图乙），闭合开关S，灯泡L恰好正常发光。下列说法正确的是
A．闭合开关S，灯泡L的电阻为
B．闭合开关S，内电阻产生的热量为
C．断开开关S，灯泡L的电阻为
D．灯泡L的额定功率为
8．灯泡L标有“6V”字样，为探究其工作时的特点，小刚利用图甲所示的电路进行实验，其中电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“30Ω、1A”。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片P从a端向右缓慢移动，直到电压表示数达到6V时为止。图乙是用获得的实验数据作出的U-1图像，下列判断正确的是（　　）
A．闭合开关，在移动滑片P的过程中，灯L的最小电阻为10Ω
B．变阻器的滑片P移到b端时，灯L正常发光的额定功率为3.6W
C．灯L与5Ω的定值电阻R1，并联接入电压为6V电路，电路的总功率为7.2W
D．灯L与10Ω的定值电阻R2串联接入电压为9V的电路，R2每秒消耗电能为2.5J
二、填空题
9．如图所示，电源电压保持不变，电阻、。闭合开关，则通电，电阻产生的热量为 。
10．如图是电热驱蚊器，它是利用电流的 工作的。从能量转化的角度分析，电热驱蚊器是把电能转化为 。
11．小玥在妈妈指导下用电熨斗熨烫衣服，她首先阅读说明书，知道电熨斗有“低温”、“高温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1=48.4，R2=96.8，S为旋转式开关。当她旋转触片接触触点1和2时，电熨斗为 挡位，该挡位通电1min，电流产生的热量为 J。
12．图为一款养生壶的电路简图该壶有“加热”和“保温”两挡，电源电压为220V，电阻丝R1、R2的阻值分别为44Ω、356Ω。养生壶在“加热”档工作时，电功率为 W；现将壶内1kg的养生茶从20℃加热至75℃加热过程中若不计热量损失，所需时间为 s；养生茶的内能增加是通过 的方式实现的。[已知c水=4.2×103J/（kg·℃）
三、实验题
13．在探究“影响电流热效应的因素”实验中：
（1）用图甲所示装置探究电热器产生的热量与电流的关系，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，通过比较 的变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少；
（2）先测量烧瓶内液体的温度，然后闭合开关，通电30s后再测量烧瓶内液体的温度，将温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器的滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（如表所示）；
实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度升高量/℃
1 0.3 30 10 1.5
2 0.6 30 10 6.0
由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量 ；
（3）若要探究电热器产生的热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶与图甲中的烧瓶 （选填“串联”或“并联”）；
（4）物理研究方法有很多，本实验运用了两种方法，分别是 、 。
四、计算题
14．如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R2的阻值为30。当开关S1闭合，S2断开时，电流表示数为0.3A，求：
（1）电阻R1的阻值；
（2）当开关S1、S2均闭合时，通电10s电阻R2产生的热量。
15．某电饭锅简化电路如图甲所示，R1和R2均为定值电热丝，S、S1为自动开关，煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示．求：
（1）电饭锅工作时的最大功率和最小功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）若电压降低，S1断开，这时电路中的电流始终为1A，10min内电饭锅产生的热量。
参考答案：
1．C
A．电风扇工作时主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，不符合题意；
B．电视机工作时主要将电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，不符合题意；
C．电热水壶工作时主要将电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，符合题意；
D．电冰箱工作时主要是把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，不符合题意。
2．C
由图知道甲、乙两次实验中都用到控制变量法和转换法，故A正确；甲实验两电阻丝串联，当通过电阻丝的电流和通电时间相同时，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q=I2 Rt知道，右侧电阻产生热量多，则右侧容器内空气吸收的热量多，故B正确；乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，当左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同时，右侧电流小，由焦耳定律Q=I2 Rt知道，左侧电阻产生热量多；则左侧容器内空气吸收的热量多，气体压强大，即左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故C错误；乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系，故D正确，故选C．
3．B
A．根据Q=I2Rt可知，由于没有说明电流一定，因此电阻越大，相同时间内产生的热量也不一定越多，故A错误；
B．根据Q=I2Rt可知，在电流、通电时间一定时，电流通过导体时产生的热量与导体的电阻成正比，故B正确；
C．根据Q=UIt可知，此公式是导出式，只能说明电热在数值上等于电流、电压、时间的乘积，电阻发生变化时，电压和电流也会发生变化，故C错误；
D．根据可知，由于没有说明电压一定，因此电阻越大，相同时间内产生的热量也不一定越少，故D错误。
4．C
电流通过电风扇产生的热量
故ABD不符合题意，C符合题意。
5．B
由，可得
所以有
因此
故B符合题意，ACD不符合题意。
6．A
BD．由图知道，当闭合开关S时，R1、R2、R3串联，电压表V1测R2和R3两端的电压之和，电压表V2测R1和R2两端的电压之和，
由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且各处的电流相等，
所以，由可得，两电压表的示数之比是：
，
解得：
R1＝10Ω，
故BD错误；
AC．此时电路消耗的总功率是：
；
若把电压表V1和V2分别换成电流表A1和A2时，则R1、R2、R3并联，电流表A1测R1和R2支路电流之和，电流表A2测R2和R3支路的电流之和，由于并联电路中各支路两端的电压相等，且干路电流等于各支路电流之和，所以，两电流表的示数之比是：
此时电路消耗的总功率是 ：
，
则
7．D
A．闭合开关S，灯泡L恰好正常发光，灯泡两端的电压UL=2.5V，由图甲可知，此时灯泡的电阻RL=10Ω，故A错误；
B．根据串联电路电压的规律得到电阻R0两端的电压
U0=U-UL=3V-2.5V=0.5V
电路中电流等于灯泡电流为
I===0.25A
1s内电阻R0产生的热量
Q=W=U0It=0.5V×0.25A×1s=0.125J
故B错误；
C．开关断开时，灯泡两端的电压为0V，由图甲可知此时灯泡的电阻为2Ω，故C错误；
D．灯泡的额定功率
PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W
故D正确。
8．D
A．由图乙可知，当电压表示数为1V时，灯泡的电流为0.2A，此时其阻值最小
故A错误；
B．当滑片P在a端时，连入阻值最大，为30Ω。由图乙得，此时电路中电流为0.2A，小灯泡电压为1V，滑动变阻器两端的电压为
电源电压为
当滑片P移动到b端时，滑变接入电路阻值为0，灯泡两端电压为7V，超过了额定电压，灯泡不能正常发光，可能烧坏。故B错误；
C．灯L与5Ω的定值电阻R1，并联接人电压为6V电路，此时灯泡与定值电阻两端的电压均为6V，电路的总功率
故C错误；
D．灯L与10Ω的定值电阻R2串联接人电压为9V的电路，假设R2每秒消耗电能为2.5J，根据电功计算公式可得
解得R2两端的电压U2=5V；则根据串联电路分压规律可知灯泡两端的电压为4V，电路中的电流为0.5A，灯泡的电阻为
此时灯泡与定值电阻电压之比等于电阻之比，符合题意，故假设成立，故D正确。
9．10
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路中总电阻为
根据欧姆定律可得，电路中电流为
根据焦耳定律可得，通电，电阻产生的热量为
10． 热效应 内能
[1][2]电热驱蚊器工作时消耗了电能，得到了内能，利用电流的热效应工作的，将电能转化为内能。
11． 低温 6×104
[1]根据可知，当电压一定时，电阻越大，功率越小，挡位越低。当旋转触片接触触点1和2时，只有R1接入电路，电阻较大，功率较小，为低温挡；当旋转触片接触触点2和3时，电阻R1、R2并联，电阻较小，功率较大，为高温挡。
[2]当旋转触片接触触点1和2时，只有R1接入电路，为低温挡。根据可知，此时的功率为
低温挡通电1min，电流产生的热量为
12． 1100 210 热传递
[1]根据可知，电阻越大，电功率越小，当开关S2断开时，两电阻串联，总电阻最大，电功率最小，为保温档，当开关S2，闭合，只有电阻R1接入，故此时电阻阻值小，电功率大，为加热档，故加热档的电功率为
故加热档的电功率为。
[2]养生茶吸收的热量为
不计热量损失，即消耗的电能为，则需要加热的时间为
故需要加热的时间为210s。
[3] 只涉及能量的转移，故是通过热传递的方式增加养生茶的内能。
13． 温度计示数 越多 B 串联 转换法 控制变量法
（1）[1]实验中通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少，这种研究方法叫做转换法。
（2）[2]由表格中的数据可知，通电时间和电阻相等，电流增大为原来的2倍，温度升高为原来的4倍，即产生热量为原来的4倍，所以同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量越多。
（3）[3][4]要探究电热器产生的热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，电阻不同，所以应该选择B烧瓶与甲图中的烧瓶串联。
（4）[5][6]本实验研究电流产生热量的多少与电流、电阻、通电时间的关系时用到了控制变量法，通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少，用到了转换法。
14．（1）10Ω；（2）3J
解：（1）当开关S1闭合、S2断开时，电路为R1的简单电路，电流表测通过R1的电流，电阻R1的阻值
（2）当S1、S2均闭合时，R1与R2并联，电流表测干路电流，通电10s电阻R2产生的热量
答：（1）电阻R1的阻值是10Ω；
（2）当开关S1、S2均闭合时，通电10s电阻R2产生的热量是3J。
15．（1）最大功率为660W，最小功率为440W；（2）220Ω；（3）6.6×104J。
（1）由电路图可知，当S和S1都闭合时，电阻R1与R2并联，电路中的电流最大，由图乙可知，电路中的最大电流I大=3A，则电饭锅的最大功率：
P大=UI大=220V×3A=660W，
当开关S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电路，电路中的电流最小，由图乙可知，电路中的最小电流I小=2A，则电饭锅的最小功率：
P小=UI小=220V×2A=440W；
（2）因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，电阻R1与R2并联时，通过R1的电流为2A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过电热丝R2的电流：
I2=I大﹣I小=3A﹣2A=1A，
由可得，电热丝R2的阻值：
；
（3）当开关S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电路，则R1的阻值：
；
电路中的电流始终为1A时，10min内电饭锅产生的热量：
Q=I2R1t=（1A）2×110Ω×10×60s=6.6×104J。
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