人教版九年级物理 18.4焦耳定律 达标作业（解析版）

18.4焦耳定律
1．将规格都是“ ”的一台榨汁机、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间，则下列说法正确的是（ ）
A．榨汁机产生的热量最多
B．电风扇产生的热量最多
C．电热毯产生的热量最多
D．三者产生的热量一样多
2．某型号电饭锅具有保温与加热两种功能，其简化电路如图所示，R1、R2均为电热丝．下列说法正确的是
A．S1、S2闭合时，电饭锅处于加热状态
B．S1、S2闭合时，电饭锅处于保温状态
C．S1闭合、S2断开时，电饭锅处于加热状态
D．S1断开、S2闭合时，电饭锅处于保温状态
3．如下图甲所示，闭合开关后，在滑片P由b端向a端移动的过程中，电压表示数U随滑动变阻器的电阻R2变化的关系图像如下图乙所示，下列说法错误的是（ ）
A．电源电压是6V
B．R2的最大阻值是20Ω
C．R1的电阻是10Ω
D．当滑片P移动中点时，10s内电流通过R1产生的热量是18J
4．电风扇、电烙铁和电动机上都标有“220V 60W”字样，它们都在额定电压下工作相同时间，产生热量多的是
A．电风扇 B．电烙铁 C．电动机 D．一样多
5．如图所示的家用电器，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电饭锅
B．笔记本电脑
C．电风扇
D．电视机
6．将规格都是“220 V 180 W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则产生热量最多的是
A．电冰箱 B．电风扇
C．电热毯 D．一样多
7．一台电动机正常工作时线圈两端电压为380V，线圈电阻为2Ω，线圈中电流为10A，这台电动机正常工作1s消耗的电能为W和产生的热量为Q分别为
A．3800J、200J . B．3800J、3800J C．72200J、200J D．72200J、3800J
8．下列用电器中，利用电流热效应工作的是
A．电视机 B．电热毯 C．电风扇 D．电脑
9．将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是
A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多
C．电热毯产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多
10．有的电饭锅在使用时会闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作．发生这二现象的原因可能是（　　）
A．家庭电路电压太高 B．电饭锅的电源线太短
C．电饭锅的电源线太细 D．电饭锅的电源线的线芯是铜导线
11．春节前，某市区进行了供电线路改造，改造的内容是把部分导线换成更粗的．在同样条件下，与改造前比较，导线的电阻变_______ ；电流在导线上产生的热量变________。（选填“多”或“少”）
12．如图所示，电热水壶上标有“220V 1800W”，小明发现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_____．在额定电压下，烧开一壶水用时3min20s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为_____J．
13．甲、乙两只电炉标有“220V 500W”和“220V 1000W”字样，把它们串联在220V的电路中．在相同时间内产生热量较多的是_______，将它们并联在电路中，产生热量较多的是_____（选填“甲”或“乙”）．串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率之比为______．
14．现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力．某直流电动机的铭牌上标有“220V 5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω．
（1）电动机的工作原理是什么？
（2）该电动机正常工作1h，消耗多少电能？电动机线圈产生多少热量？
（3）在工作过程中，电动机因故障卡住无法转动，很快就闻到焦糊味道，请你从能量转化角度解释这个现象．
15．将一台“220V 1500W”的电热水器接到220V的照明电路中，计算：
(1)该热水器的电阻多大？热水器在1min内产生的热量是多少焦？
(2)如果将接这个电热水器的插座安装保险丝(参照下表的熔丝规格)应该选取多大直径的？
直径(mm)
0.71
0.81
0.98
1.02
1.25
1.51
额定电流(A)
3
3.75
5
6
7.5
10
熔断电流(A)
6
7.5
10
12
15
20
16．新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示.R1和R2均为电热丝，S、S1都闭合时为加热烧煮状态，S闭合、S1断开时为保温焖饭状态.煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示.求：
（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）这30min内电饭锅产生的热量.
17．小刚想利用电冰箱降低室温，他先将冰箱的门打开，然后接通电源．他这样做，能否达到降低室温的目的?为什么?
18．如图所示，人们日常生活和工作中经常使用的一种插线板．
（1）插线板一般不能同时接用多个大功率用电器，请你用学过的知识说明其中的道理．
（2）现在市场上有一些劣质插线板,经质检部门检查发现，部分劣质插线板电源线芯线比合格产品细．请根据焦耳定律解释使用这种插线板将会存在什么隐患
参考答案
1．C
【解析】
接在家庭电路中，U=220V，三种用电器的实际功率：P实=P额=180W，又W=Pt，用电器工作时间t相等，三种用电器消耗的电能相同，榨汁机与电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量，所以产生热量最多的是电热毯，故C符合题意
2．A
【解析】
当S1、S2闭合时，电阻R1被短路，电路中只有R2，电路中电阻最小，根据，此时，电功率最大，处于加热状态；故A正确，B错误；当S1闭合、S2断开时，R1，R2串联，电路中电阻较大，电功率较小，处于保温状态，故C错误；S1断开、S2闭合时，整个电路断开，电饭锅不工作，故D错误；故应选A．
考点：电功率
3．D
【解析】分析：由图甲所示电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测定值电阻R1的两端电压。
（1）由图甲所示电路可知，滑片在a端时，电路为R1的简单电路，电压表测电源两端电压，由图乙所示图像读出电源的电压；
（2）当滑片位于b端时，R1与R2的最大阻值串联，电压表的示数最小，根据图乙读出滑动变阻器的最大阻值，利用串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的最小电流，再根据欧姆定律求出R1的阻值；
（3）当滑片在中点时，可以求出总电阻和总电流，然后根据求出通过R1产生的热量；
解答：由图甲所示电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测定值电阻R1的两端电压。由图甲所示电路可知，当滑片在a端时，电路为R1的简单电路，电压表测电源两端电压，由图乙所示图像可知，电源电压U=6V，故A正确；当滑片位于b端时，R1与R2的最大阻值串联，电压表的示数最小，由图乙所示图像可知，变阻器的最大阻值R2=20Ω，故B正确；电压表的最小示数U1=2V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压：，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：， R1的阻值：，故C正确； 当滑片P移动中点时，电路的总电阻，总电流为，10s内电流通过R1产生的热量是
，故D错误
故选：D。
【点睛】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是从图像中读出滑动变阻器R2的阻值和对应电压表的示数。
4．B
【解析】
因为电风扇和电动机都不是纯电阻电路，也就是消耗的电能没有全部转换为电热，而电烙铁是消耗的电能全部转化为电热的，所以工作相同时间，产生热量多的是电烙铁．
5．A
【解析】
A．电饭锅工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的；
B．笔记本电脑工作时将电能转化为光能和声能等，不是利用电流的热效应工作的；
C．电风扇工作时将电能转化为机械能等，不是利用电流的热效应工作的；
D．电视机工作时将电能转化为光能和声能等，不是利用电流的热效应工作的。
6．C
【解析】
接在家庭电路中，三种用电器的实际功率相等，用电器工作时间t相等，所以三种用电器消耗的电能相同；
电冰箱与电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，
电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量；
所以产生热量最多的是电热毯．
故选C．
【点睛】
不要认为三个电器产生的热量一样多，因为每个用电器工作时的能量转化情况是不同的，电热类的用电器工作时，电能会全部转化为内能，而其它类的用电器，只有部分电能转化为内能．
7．A
【解析】
电动机正常工作1s消耗的电能：
W=UIt=380V×10A×1s=3800J
电动机正常工作1s产生的热量：
Q=I2Rt=（10A）2×2Ω×1s=200J
故选A．
【点睛】
电动机是非纯电阻，消耗的电能转化为动能和内能．故计算其消耗的电能所用的公式是：W=UIt，而计算其产生的热量的公式必须用焦耳定律：Q=I2Rt
8．B
【解析】
电热毯是用电加热的设备，属于电热器，其他用电器工作时虽然也有电热产生，但都是不必要，需要防止的
9．C
【解析】
分析：由题意知，三种用电器的额定电压都是220V，额定功率都是180W；家庭电路电压是220V，把这三个用电器接入家庭电路，三个用电器都正常工作，实际功率相同都等于额定功率，通电时间相同，根据可知消耗的电能相同；通过分析三种用电器工作时的能量转化情况，找出产生热量最多的用电器。
解答：∵接在家庭电路中，U=220V，∴三种用电器的实际功率：；又∵，用电器工作时间t相等，∴三种用电器消耗的电能相同；∵电冰箱与电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量；∴产生热量最多的是电热毯。
故选：C。
【点睛】知道电流做功的实质：电流做功的过程就是消耗电能转化为其它形式能的过程，能分析三种用电器的能量转化是本题的关键。
10．C
【解析】
A．家庭电路中，其它用电器与电饭锅并联，并联电路各支路两端电压相等，其它用电器仍正常工作，说明家庭电路电压正常，故A错误。
BC．电饭锅与电源线串联，通过它们的电流相等，由Q=I2Rt可知，电源线很热说明电源线电阻产生的热量多，电源线电阻比较大，因为导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关，电源线的材料，长度一定，电阻较大，是因为电源线横截面积太小，电源线太细造成的。在电源线的材料，横截面积一定时，电源线太短，则电阻较小，故B错误，C正确符合题意为答案。
D．相同长度和横截面积的铜导线比其他材料的导线电阻小，故D错误。
11． 小 少
【解析】影响电阻大小的因素有：材料、横截面积、长度，材料、长度一样时，导线越粗电阻越小；根据，电阻变小，产生的热量少。
故答案为：(1). 小 (2). 少
12．小 3.6×105
【解析】
热水壶的发热体与电线串联，通过它们的电流及时间相等，但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻大得多，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多，所以电热丝很热，但与之相连的电线却不怎么热；在额定电压下，烧开一壶水用时
t＝3min20s＝200s，
这段时间内电热水壶发热体产生的热量：
Q＝W＝Pt＝1800W200s＝3.6105J.
13．甲 乙 111：250
【解析】
[1]由P=得，电炉的电阻R=，因为甲、乙两只电炉的额定电压相同，额定功率P甲＜P乙，所以甲、乙两只电炉的电阻：R甲＞R乙，又因为串联电路中的电流处处相等，即通过甲、乙两只电炉的电流：I甲=I乙，根据Q=I2Rt可知，在相同时间内产生的热量Q甲＞Q乙，故串联时产生热量较大的是甲；
[2]将它们并联在220V电路上，根据并联电路中各支路两端的电压相等，即U甲=U乙=220V，则两电炉的实际功率等于额定功率，即：P甲=500W；P乙=1000W，根据Q=W=Pt可知，在相同时间内产生的热量Q甲＜Q乙，故并联时产生热量较大的是乙；
[3]甲电炉的电阻为R甲===96.8Ω，乙电炉的电阻为R乙===48.4Ω，串联在220V电路中甲消耗的实际功率为P实甲=I实2R甲=（）2×R甲=（）2×96.8Ω≈222W；当甲电炉并联在220V电路中，P实甲′=P额甲=500W，所以两种情况下甲消耗的功率之比为P实甲：P实甲′=222W：500W=111：250．
14．（1）通电导体在磁场中受到力的作用；
（2）1.98×107J 9×105J；
（3）线圈卡住无法转动，电能无法转化为机械能．消耗的电能全部转化为内能，因此产生大量的热，使线圈的温度迅速升高
【解析】
分析：（1）电动机的工作原理可由电与磁的知识得出；（2）消耗的电能可由公式W=Pt得出，因为电动机的额定功率可通过铭牌得出，时间是1小时；电动机线圈产生的热量只能由焦耳定律求出，因为此时电流做的功并不都用来转化为热能，而将大部分的电能转化为机械能，只有少部分转化为热能，但焦耳定律的公式中需要有电流，故再由额定电压和额定功率计算出额定电流来，再通过焦耳定律求出线圈产生的热量；（3）如果电动机被卡住而不能转动，说明电能不再转化为机械能，而全部转化为热能，电动机因为短时间内放出大量的热而很快就闻到了焦糊的味道．
（1）通电导体在磁场中受到力的作用；
（2）电动机消耗的电能W＝Pt＝5.5kW×1h＝5.5kWh＝5.5×3.6×106J=1.98×107J．
由公式P＝UI得，通过电动机的电流I＝＝25A；
由焦耳定律可知Q＝I2Rt=（25A）2×0.4Ω×3600s=9×105J；
（3）线圈卡住无法转动，电能无法转化为机械能．消耗的电能全部转化为内能，因此产生大量的热，使线圈的温度迅速升高
考点：电动机的工作原理，焦耳定律．
15．(1) 32.27Ω； 9×104J；(2) 7.5A的熔丝，直径为1.25mm。
【解析】
(1)已知额定电压和额定功率，根据I=，P=UI得：热水器正常工作时的电阻：R==≈32.27Ω；热水器消耗的电能全部转化为内能，热水器在1min内产生的热量：Q=W=Pt=1500W×60s=9×104J；
(2)∵P=UI，∴电热水器的额定电流I==≈6.82A，熔丝的额定电流应稍大于6.82A，故选额定电流为7.5A的熔丝，直径为1.25mm.
16．（1）660W.（2）220Ω. （3）9.9×105J.
【解析】
（1）由电路图知道，当S和S1 都闭合时，电阻R1 与R2 并联，处于加热烧煮状态；由乙图知道，此时的电流值是Imax=3A，所以，电饭锅的电功率是：；
（2）当开关S1 断开时，电路中只有R1 工作，由乙图知道，此时通过R1 的电流值是I1 =2A，
由并联电路的电流特点知道，此时通过R2的电流是：I2 =Imax -I1 =3A-2A=1A，
由欧姆定律知道，
（3）当单独R1 工作时的功率是：
由乙图可知R1 与R2 并联工作的 时间是：t′=10min+（20min-15min）=15min=900s，
R1单独 工作的 时间是：t″=（15min-10min）+（30min-20min）=15min=900s，
所以，R1 与R2 并联工作时产生的热量是：，
R1单独工作时产生的热量是：
所以，这30min内电饭锅产生的热量是：
17．详见解析
【解析】
不能，因为电冰箱制冷机工作后，冰箱冷冻室内的蒸发器温度降低，吸收空气中的热量，而与此同时，冰箱外部的冷凝器温度升高，将热量传给空气，室内空气的热量只是被冰箱吸收后又被放出，所以室温不会下降．
18．
【解析】
试题分析：（1）插线板一般不能同时接用多个大功率用电器，是因为当同时接用多个大功率用电器时通过插线板的电流增大，容易引起火灾，（2）现在市场上有一些劣质插线板,经质检部门检查发现，部分劣质插线板电源线芯线比合格产品细．因导体电阻与导体的横截面积有关，在其他条件不变时，导体越细电阻越大，在电流不变时，根据焦耳定律Q=I2Rt，可知：电阻越大单位时间放出热量越多，容易引发火灾，造成不安全因素．
考点：电功率；焦耳定律