教科版九年级物理上 第六章　3.焦耳定律 (同步练习，含答案）

[第六章　3.焦耳定律]
一、选择题
1.下列哪位科学家最先精确地确定了电流产生热量与电流、电阻和通电时间的关系(　　)
A.牛顿
B.焦耳
C.欧姆
D.法拉第
2.
如图所示,两个透明容器中密闭着等量的空气,A、B两U形管内的液面相平,电阻丝的电阻R1=R2=R3。小明用图示装置进行实验,探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关,下列说法正确的是
(　　)
A.此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
B.通过R1的电流和通过R2的电流大小相等
C.电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等
D.通电后,A管的液面将会比B管的液面高
3.如图所示,小壮同学将三个完全相同的气球通过细管与三个相同的空烧瓶相连,用三段阻值不同的电阻丝(R1(　　)
A.a
B.b
C.c
D.三个相同
4.关于电功W和电热Q的说法正确的是
(　　)
A.在任何电路中都有W=UIt、Q=I2Rt,且W=Q
B.在任何电路中都有W=UIt、Q=I2Rt,但W不一定等于Q
C.W=UIt、Q=I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立
D.W=UIt在任何电路中都成立,Q=I2Rt只在纯电阻电路中成立
5.
把一个标有“10
V　3
W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12
V的电源上,小灯泡恰能正常工作。该电路工作10
s定值电阻产生的热量是
(　　)
A.60
J
B.36
J
C.30
J
D.6
J
6.如图甲所示为一电烙铁,图乙是用电烙铁在金属板上焊锡的情景。电烙铁通电一段时间后,会变得很烫,而连接电烙铁的导线却不怎么热,其主要原因是
(　　)
A.导线有绝缘皮,隔热效果好
B.导线较长,散热比电烙铁快
C.导线的电阻远小于电烙铁的电阻
D.通过导线的电流小于通过电烙铁的电流
7.将规格都是“220
V　100
W”的一台电风扇、一台电视机和一条电热毯分别接入家庭电路中,通电时间相同,下列说法正确的是
(　　)
A.三个用电器产生的热量一样多
B.电风扇产生的热量最多
C.电视机产生的热量最多
D.电热毯产生的热量最多
8.如图所示,R1、R2为两根发热电阻丝,且R1(　　)
A.甲先燃烧
B.乙先燃烧
C.甲、乙同时燃烧
D.无法判断
二、填空题
9.如图所示,两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,小海用此电路来探究电流产生的热量跟什么因素有关。由图可知,在电流大小和通电时间相等的情况下,电阻越大,这个电阻产生的热量越_________;若通过电阻的电流为0.5
A,通电10
s,阻值为10
Ω的电阻产生的热量是_________J。?
10.小芳家夏天常用的“电热驱蚊器”是利用电流的_________效应工作的,发热元件是一个阻值为1000
Ω的电阻,将其接在照明电路中通电100
s产生的热量为_________J。?
11.
通过110
Ω电阻丝的电流是2
A,产生8800
J的热量需要通电_________s,这段时间电流做的功是_________。?
12.
两个发热电阻R1∶R2=1∶4,当它们串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比U1∶U2=_________;已知R1=10
Ω,那么它们并联在4
V电路中后,两个电阻在100
s内产生的热量是_________J。?
13.如图所示,闭合开关,标有“6
V　3
W”的小灯泡正常发光,电动机线圈的电阻为1
Ω,通过线圈的电流为0.2
A。则干路电流为_________A,1
min内电动机产生的热量是_________J。?
14.如图所示是某电热水壶的电路原理图(只有加热、保温两挡),R1=44
Ω,R2=440
Ω,当开关S1断开、S2闭合时,电热水壶处于_________状态;该电热水壶加热1
min产生的热量是_________J。?
三、实验探究题
15.小壮同学在探究“影响电流热效应的因素”实验时,设计了如图所示的电路。
(1)实验器材有:初温和_________　均相同的煤油、电源、开关、滑动变阻器、两段阻值不同的电阻丝(R2>R1),除了温度计外,还需要的测量工具是___________________。?
(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果,小壮同学选用煤油而不用水来做实验,是因为_____________________;实验中煤油吸热的多少是通过_________________来反映的。?
(3)通电一段时间后,乙烧瓶中的温度计示数升得多,由此可得出实验结论:?______________________________________________。?
(4)若要在上面的电路中继续探究电热与电流的关系,接下来的操作是___________________________。
四、计算题
16.如图所示为一台两挡式电热水器的内部简化电路,S为温控开关,当S接a时电路中的电流为5
A,当S接b时电路的电功率为22
W,求:
(1)R1的电阻。
(2)高温挡时电路的电功率。
(3)在低温挡工作10
min,电流通过R2产生的热量。
17.如图所示是某款电养生壶,下表列出了其铭牌的部分参数,当养生壶正常工作时,求:
额定电压
220
V
频率
50
Hz
额定功率
1100
W
容量
1
L
(1)养生壶正常工作时的电阻。
(2)若该养生壶的加热效率为80%,在标准大气压下,将初温是12
℃的一壶水烧开,需要多长时间。[c水=4.2×103
J/(kg·℃),ρ水=1.0×103
kg/m3]
(3)在物理综合实践活动中,小明和小丽同学利用所学习的物理知识,合作测量养生壶的实际功率。电能表上标着“1200
r/(kW·h)”,他们把家中的其他用电器都与电源断开,仅让养生壶接入电路中烧水,2
min内电能表的转盘转了40
r,电养生壶的实际功率为多大。
参考答案与部分提示
1.B
2.D　[解析]
由题可知,电阻丝的阻值R1=R2=R3;装置中R2、R3并联后再与R1串联,通过R1的电流I1=I2+I3,且I2=I3,所以右边容器中通过R2的电流I2是左侧通过R1电流的一半,即是研究电流产生的热量与电流的关系,故A、B错误;
由于左右两容器中的电阻相同,而通过电阻R1的电流大于R2的电流,由U=IR知,R1两端电压大于R2两端电压,通电时间相同,由Q=I2Rt可知,A容器中电阻R1产生的热量多,则A管的液面将会比B管的液面高,故C错误、D正确。
3.C　[解析]
由图示电路可知,三段电阻丝串联接入电路,则通过三段电阻丝的电流I与通电时间t都相等,已知R14.B
5.D　[解析]
由P=UI可得,灯泡正常发光时的电流:IL===0.3
A;因串联电路中总电压等于各分电压之和,且小灯泡正常发光,所以,R两端的电压:
UR=U-UL=12
V-10
V=2
V,因串联电路中各处的电流相等,则IR=IL=0.3
A,该电路工作10
s定值电阻产生的热量:Q=W=URIRt=2
V×0.3
A×10
s=6
J。
6.C　
7.D　
8.A　[解析]
由电路图知R1、R2并联,由并联电路的电压特点知闭合开关S后,两电阻的电压和通电时间都相同,根据Q=W=t可知,在电压和通电时间一定时,电阻越小产生的热量越多;因为R1Q2,电阻丝R1的温度高,所以甲火柴先被点燃。
9.多　25　[解析]
由图可知,两个透明容器中密封着等量的空气,右侧U形管中液面高度的变化较大,由此可知在通电时间相同,电流一定的情况下,电阻越大,电流产生的热量越多。通过电阻的电流为0.5
A,通电10
s,阻值为10
Ω的电阻产生的热量:Q=I2Rt=(0.5
A)2×10
Ω×10
s=25
J。
10.热　4840　
11.20　8800
J
[解析]
由Q=I2Rt可知,通电时间为t===20
s;
电热丝工作过程中,电流做的功等于产生的热量,所以电流做功8800
J。
12.1∶4　200
[解析]
(1)当两电阻串联在电路中时,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由I=可得,R1、R2两端的电压之比:===;
(2)已知R1=10
Ω,R1∶R2=1∶4,所以R2=4R1=4×10
Ω=40
Ω,
当两电阻并联在电路中时,因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,两个电阻在100
s内产生的热量:
Q总=W总=W1+W2=t+t=×100
s+×100
s=200
J。
13.0.7　2.4
　[解析]
(1)由电路图可知,灯泡与电动机并联在电路中,闭合开关灯泡正常发光,由P=UI可得,灯泡正常工作的电流:IL===0.5
A,由并联电路的电流特点可知,干路的电流:I=IL+IM=0.5
A+0.2
A=0.7
A;
(2)1
min内电动机产生的热量:Q=RMt=(0.2
A)2×1
Ω×60
s=2.4
J。
14.保温　6.6×104
[解析]
当开关S1断开、S2闭合时,两电阻串联,电阻最大,由于电压一定,则由P=可知此时电功率最小,电热水壶处于保温状态。当开关S2断开,S1闭合时,R2断路,R1单独工作,电路中电阻最小,由于电压一定,则由P=可知此时电功率最大,电热水壶处于加热状态,此时的电功率为P===1100
W,1
min内产生的热量:Q=W=Pt=1100
W×60
s=6.6×104
J。
15.(1)质量　天平和停表　(2)水的比热容较大　温度计升高的示数　(3)当电流和通电时间都相同时,电阻越大,产生的热量越多　(4)移动滑动变阻器滑片,比较通电时间相同时,甲(或乙)烧瓶中温度计的示数变化
16.(1)当S接a时,电路为R1的简单电路,电热水器处于高温挡,根据欧姆定律可得:R1===44
Ω。
(2)高温挡时电路的电功率:P高低=UI=220
V×5
A=1100
W。
(3)当S接b时,两电阻串联,电热水器处于低温挡。电路中的电流:I低===0.1
A;电路中的总电阻:R总===2200
Ω;串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以R2=R总-R1=2200
Ω-44
Ω=2156
Ω;工作10
min电流通过R2产生的热量:Q2=R2t=(0.1
A)2×2156
Ω×10×60
s=12936
J。
17.(1)由P=可得,养生壶正常工作时的电阻:R===44
Ω。
(2)1
L水的质量:m=ρ水V=1.0×103
kg/m3×1×10-3
m3=1
kg;
水吸收的热量:Q吸=c水mΔt=4.2×103
J/(kg·℃)×1
kg×(100
℃-12
℃)=3.696×105
J,
由η=×100%可得,养生壶消耗的电能:
W===4.62×105
J,
由P=可得,养生壶工作的时间:t===420
s。
(3)转盘转动40
r养生壶消耗的电能:
W'=
kW·h=
kW·h=1.2×105
J,t'=2
min=120
s,
养生壶的实际功率:P实===1000
W。