人教版初中物理九年级全一册课后提升练习(第十八章　第4节 焦耳定律)2020年秋四川省绵阳外国语学校

2020年秋绵阳外国语学校
人教版初中九年级物理全一册
第十八章　电功率
第4节
焦耳定律
1.(2020陕西榆林榆阳期末)下列用电器中属于电热器的是?(　　)
2.(2020天津南开期末)如图所示是“探究在通电时间一定时,电流产生热量与哪些因素有关”的实验装置。下列关于此实验的一些描述,正确的是?(　　)
A.在甲图中,探究的是电流产生热量与电阻的关系
B.在乙图中,探究的是电流产生热量与电阻的关系
C.在甲图中,闭合开关一段时间后a容器连接的U形管液面高度差更明显
D.在乙图中,可得到结论:相同时间内,电流越大,容器内空气吸收热量越少
3.
(2020天津南开期末)有阻值分别为10
Ω、15
Ω的两根电阻丝R1、R2,把它们按如图所示的连接方式连接成电路,先后接入同一电源,则在相等时间内放出热量最少的是?(　　)
4.
(2020独家原创试题)把一个阻值为R的电阻接在电路中通电一段时间,产生的热量为Q;若要使它产生的热量为2Q,可实现的是?(　　)
A.接原电路,将电阻变为原来的2倍,通电时间变为原来的
?
B.接原电路,将电阻变为原来的?,通电时间变为原来的2倍
C.将电压变为原来的?,电阻变为原来的2倍
D.将电压变为原来的2倍,通电时间变为原来的?
5.
(2019江苏南京期末)将规格都是“220
V　180
W”的一台电视机、一台电风扇和一床电热毯,分别接入同一家庭电路中,若通电时间相同,则下列说法正确的是?(　　)
A.电视机产生的热量最多
B.电风扇产生的热量最多
C.三者产生的热量一样多
D.电热毯产生的热量最多
6.
(2019吉林长春南关期末)下面实例是防止电热带来危害的是?(　　)
A.电饭锅煮饭　????
B.用电热壶烧水
C.用电熨斗熨衣服　????D.电视机外壳有许多小孔
7.(2020湖南张家界永定期末)一幢楼的用电器全部使用时,电路中消耗的电功率是P,串联在干路里的保险丝每分钟产生的热量是Q,若只用部分用电器时,电路中消耗的电功率变成P/2?,这时保险丝每分钟产生的热量是?(　　)
A.?Q/4　????B.Q/2?　????
C.Q　????
D.2Q
8.
(2020北京大兴期末)如图所示,物理课上李老师给电炉通电后,电炉丝热得发红,而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手。这是因为?(　　)
?
A.电炉丝的电阻比导线的电阻小
B.电流通过导线时没有产生热效应
C.导线中的电流比电炉丝中的电流小
D.导线消耗的电功率比电炉丝消耗的电功率小
9.
(2020广东五华梓皋学校模拟)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=?t可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越少
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
10.(2020湖北武汉武昌月考)如图所示,为“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验电路,以下说法正确的是?(　　)
A.闭合开关S1、S2,通过三根电阻丝的电流相同
B.先闭合开关S1,再闭合开关S2,电流表示数保持不变
C.先闭合开关S1,再闭合开关S2,通过右容器中电阻丝
的电流变为原来的一半
D.闭合开关S1、S2一段时间后,左右容器中电阻发热
功率之比为4∶1
11.
(2019四川自贡中考)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(如图所示),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
12.(2019广西北海中考)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
13.(2019安徽阜阳颍泉期末)在如图所示电路中,电阻R1的阻值为12
Ω,闭合开关,电流A1、A2的示数分别为0.8
A、0.3
A,则1
min内R1上产生的热量为　　????J。
14.
(2019湖南永州江华期末)如图所示,是电热水器原理的模拟简易示意图,通过调控开关S可以使热水器处于加热或保温状态,那么断开S时,热水器处于　　????状态。已知R1=10
Ω,R2=20
Ω,电源电压U=6
V,当热水器处于加热状态时,电阻在1
min内产生的热量为　　????J。
15.
(2020湖南怀化中考模拟)探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验如图甲和乙所示,两透明容器中密封着等质量的空气,两容器中的电阻丝串联起来连接到电源两端,通电一定时间后,比较两个U形管中液面高度的变化。
(1)在图甲中,通过两电阻丝的电流　　　????;该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的　　　????的关系。
(2)在图乙中,是探究电流通过导体产生的热量与通过导体的　　　????的关系。
(3)在该实验中,我们是通过观察U形管中液面的　　????来比较各容器中电阻丝产生热量的多少的。
(4)英国物理学家焦耳通过大量实验,最先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的　　????成正比,跟　　????成正比。这个规律叫做焦耳定律,其表达式为　　????。
甲
乙
16.
(2020重庆沙坪坝校级月考)如图,电源电压恒定,小灯泡标有“6
V　3
W”的字样,R为定值电阻。闭合开关S,小灯泡正常发光;再闭合开关S1,电流表示数为0.8
A。求:
(1)小灯泡正常发光10
s,产生的热量是多少?
(2)定值电阻R的大小是多少?
?
17.
(2019辽宁阜新中考)小亮家里的一款迷你电饭锅,电路图如图所示,额定电压为220
V,电饭锅有加热和保温两挡,“加热”时额定功率为550
W,发热电阻R1和R2阻值不随温度变化,电阻R1在“保温”状态和“加热”状态时功率之比为1∶400。求:
(1)正常“加热”状态,通过电饭锅的电流是多少?
(2)正常“加热”状态,通电10
min产生的热量是多少?
(3)R2的阻值是多少?
18.
(2020湖北武汉江汉期中改编)为提升生活幸福指数,小明家新房装修体现多项时代特色。其中卫生间安装智能马桶(如图甲),地面安装“水地暖”,为冬天供暖。
(1)智能马桶具有坐垫加热功能。坐垫加热原理如图乙,R1和R2是两个定值电阻(表示两个电热丝),单刀双掷开关S2可接a或b。该电路通过开关S1和S2的不同接法组合,实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能。其中电热丝R1、R2串联为低温挡,R1单独接入电路为中温挡,R1、R2并联为高温挡。
①马桶加热设置为“高温挡”时,S1　　　????(选填“闭合”或“断开”)、S2接????　　????(选填“a”或“b”)。
②若S1闭合、S2接b时通过温控开关的电流为4
A,S1闭合、S2接a时通过温控开关的电流为2
A,则S1闭合、S2接b时通过电热丝R2的电流为多少?(需要有必要文字说明和公式)
(2)“水地暖”是在地面下安装散热管,用燃气壁挂炉加热水在散热管中循环流动向地面散热,这是利用水的　　　????较大,相同条件放热多而达到取暖的目的。若经燃气壁挂炉加热输出的热水到进水管口的温度为40
℃,水在散热管中的流量为10
L/min,流过地表后到出水管口的温度变为16
℃的水,再由出水管抽回到加热器循环利用,若小明家燃气壁挂炉的效率为84%,则工作30
min水放出的热量为多少?消耗多少m3的天然气?[天然气的热值为8.4×107
J/m3,c水=4.2×103
J/(kg·℃)]
19.
(2020江苏海安十校期中)阅读短文,回答问题。
空气能热水器
空气能热水器工作原理如图所示。蒸发器从室外空气吸热,加热低沸点氟介质并使其汽化,氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后,进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水,随后经过“节流降温过滤降压”回到室外的蒸发器开始下一个循环。空气能热水器具有高效节能的特点,它工作时,氟介质在蒸发器中吸收热空气的能量QA;压缩机消耗电能W转化为机械能,再由机械能转化为内能,最终氟介质在冷凝器中释放给冷水的热量QB=QA+W。通常我们用“能效比”(即放出的热量与消耗的电能的比值)来反映空气能热水器的节能性能。某款空气能热水器,它的部分技术参数如表。
额定制热量P1/W
3
000
电源规格U/V
220
额定电功率P2/W
800
水箱容积V/L
200
适用环境温度范围-7~43
℃
(1)在空气能热水器中,是通过　　　????(选填“加压”或“降温”)的方法使氟介质液化的,这款空气能热水器正常工作时的能效比为　　　????。
(2)氟介质经膨胀阀减压后,它的沸点所在温度范围可能是　　　????。
A.低于-7
℃　　B.-7~43
℃
C.高于43
℃　　D.高于50
℃
(3)正常使用时,将一箱15
℃的冷水加热到55
℃,消耗的电能为　　　????J[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]。
(4)压缩机在压缩冲程中,汽缸内实现了把　　　????能转化为　　　????能。
(5)压缩机活塞上下移动的距离是16
cm,横截面积是50
cm2,工作时,活塞压缩氟介质的压强约为2.5×105
Pa,则活塞压缩一次氟介质做的功为　　　????J;若系统正常
工作消耗的电能有90%转化为压缩氟介质的能量,则每分钟压缩氟介质的次数是　　　????,压缩机曲轴的转速是　　　????r/min。
参考答案
答案????C　计算器工作时将电能转化为声能和光能,故A不合题意;电视机工作时主要是将电能转化为光能和声能,故B不符合题意;电饭煲工作时主要将电能转化为内能,是利用电流热效应工作的,属于电热器,故C符合题意;电风扇主要将电能转化为机械能,不属于电热器,故D不合题意。故选C。
2.
答案????A　在甲图中,两个电阻串联在电路中,通电时间和电流是相同的,电阻不同,故探究的是电流产生热量与电阻的关系,故A正确;在乙图中,容器内的电阻相同,通电时间相同,但电流是不同的,探究的是电流产生热量与电流的关系,故B错误;在甲图中,闭合开关一段时间后,阻值大的电阻产生的热量多,故b容器连接的U形管液面高度差更明显,故C错误;在乙图中,电阻相同,通电时间相同,但通过c中电阻的电流大,故c中电阻产生的热量多,则空气吸收的热量也多,故D错误。故选A。
3.
答案????C　串联电路中电阻等于各分电阻之和,总电阻比任何一个分电阻都大,并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,总电阻比任何一个分电阻都小,所以,R串>R2>R1>R并,根据Q=W可知,当电压和通电时间相等时,两电阻串联时电路中的总电阻最大,放出的热量最少。故选C。
4.
答案????D
5.
答案????D　因为接在家庭电路中,U=220
V,所以三种用电器的实际功率P实=P额=180
W;又因为W=Pt,用电器工作时间t相等,所以三种用电器消耗的电能相同,电视机工作时,主要将电能转化为光能和声能,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,几乎把电能全部转化为内能,所以产生热量最多的是电热毯。故选D。
6.
答案????D　电饭锅煮饭是利用电热来工作,故A不合题意;用电热壶烧水是利用电热来工作,故B不合题意;用电熨斗熨衣服是利用电热来工作,故C不合题意;电视机外壳有许多小孔,是为了及时散热,防止电热带来危害,故D符合题意。故选D。
7.
答案????A
8.
答案????D　电炉在使用时,电炉丝和导线串联,通过它们的电流相等,通电时间t相同,由于R电炉丝>R导线,根据Q=I2Rt可知,电流产生的热量:Q电炉丝>Q导线,而出现电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象;故A、C错误;根据P=I2R知,导线消耗的电功率比电炉丝消耗的电功率小,故D正确;电流通过导线时会产生热效应,故B错误;故选D。
9.
答案????D????A中没有控制电流一定,缺少条件,结论不一定正确;B中没有控制电压一定,缺少条件,结论不一定正确;C中公式是导出式,只能说明电热在数值上等于电流、电压、时间的乘积,与电阻是否有关要看定义式,故结论不正确;D中电流、时间一定时,电热与电阻成正比,故结论正确。
10.
答案????D
11.
答案????D　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,该电路工作10
s定值电阻产生的热量Q=W=URIt=2
V×0.3
A×10
s=6
J。故选D。
12.
答案????D　由题知,电阻丝的电阻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,而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错误;由图知,通过R1的电流I1=I2+I3,而I2=I3,所以通过电阻R1和R2的电流不相等,故B错误;已知R1=R2=R3,所以R2、R3并联后的总电阻是?R2=?R1,由于串联电路中,用电器两端电压与其阻值成正比,所以电阻R1两端的电压大于R2两端的电压,故C错误;左右两容器中的电阻相同,而通过电阻R1的电流大于通过R2的电流,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D正确。故选D。
13.
答案　64.8
解析　由图知,两电阻并联,电流表A1测干路电流,A2测通过R1的电流,所以I1=0.3
A,由焦耳定律可得,1
min内R1上产生的热量Q=(0.3
A)2×12
Ω×60
s=64.8
J。
14.
答案　保温　216
解析　加热和保温属于两个过程,加热时功率大,保温时功率小,两个过程中电源电压相同,由公式P=U2/R?可知,电阻越小,功率越大,则当开关S闭合时,R2被短路,只有R1接入电路,功率大,加热器处于加热状态;开关S断开时,R2和R1串联在电路中,总电阻变大,电源电压不变,功率变小,则加热器处于保温状态。当热水器处于加热状态时,只有R1接入电路中,则电阻在1
min内产生的热量为Q=W=216
J。
15.
答案　(1)相等　电阻　(2)电流　(3)高度差　(4)电阻　通电时间????Q=I2Rt
解析　(1)在图甲中,将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过它们的电流I与通电时间t相同;故该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻的关系。
(2)在图乙中,电阻和通电时间是相同的,而通过它们的电流不同,故探究的是导体产生的热量与通过导体的电流的关系。
(3)电流通过电阻丝产生热量的多少不能直接观察,电阻丝产生的热量被容器内空气吸收,各个容器内空气的温度变化可以通过U形管中液面的高度差来反映,这种研究方法叫转换法。
(4)英国物理学家焦耳通过大量实验,最先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律,其表达式为Q=I2Rt。
16.
解析　(1)由P=W/t?得,小灯泡正常发光10
s产生的热量Q=W=Pt=3
W×10
s=30
J。
(2)闭合开关S时,电路为灯泡L的简单电路,
因为小灯泡正常发光,
所以,电源的电压U=UL=6
V,
闭合开关S、S1时,灯泡L与电阻R并联,电流表测干路电流,
由P=UI得,此时通过灯泡的电流:
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R的电流:
IR=I-IL=0.8
A-0.5
A=0.3
A,
由欧姆定律得,定值电阻R的大小:
答案　(1)30
J　(2)20
Ω
17.
解析　(1)加热时的电流为
(2)通电10
min产生的热量是W=Pt=550
W×600
s=330
000
J;
(3)由I=U/R?得R1的电阻为
当开关S接2时,电路中电阻R1和R2串联,电路的电阻最大,根据P=U2/R?可知,此时为保温状态,电阻R1在“保温”状态与“加热”状态时的功率之比为1∶400。即?
所以R2=1
672
Ω。
答案　(1)2.5
A　(2)330
000
J　(3)1
672
Ω
18.
解析　(1)①由题意可知,R1、R2并联为高温挡,
由图乙可知,S1闭合、S2接b时,R1、R2并联,智能马桶处于高温挡;
②S1闭合、S2接a时,电路为R1的简单电路,通过温控开关即通过R1的电流I1=2
A,
S1闭合、S2接b时,通过温控开关的电流即干路电流I=4
A,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,通过R1的电流不变,
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-I1=4
A-2
A=2
A;
(2)散热管用水作为介质传递热量,因为水的比热容较大,在质量相同、降低的温度相同时,水放出的热量多;
水在散热管中的流量为10
L/min,工作30
min流过散热管水的体积:
V=10
L×30=300
L=300
dm3=0.3
m3,
由ρ=M/V?可得,工作30
min流过散热管水的质量:
m=ρV=1.0×103
kg/m3×0.3
m3=300
kg,
工作30
min水放出的热量:
Q放=c水m(t0-t)
=4.2×103
J/(kg·℃)×300
kg×(40
℃-16
℃)=3.024×107
J,
因水从燃料中吸收的热量等于水放出的热量,
由Q放=Vq可得,消耗的天然气体积:
答案　(1)①闭合????b　②见解析
(2)比热容　3.024×107
J　0.43
m3
19.
解析　本题考查的知识点比较多,如电功与热量的综合计算,涉及热量公式、密度公式、压强公式、功的公式、效率公式、电功率公式的应用,但本题的解题关键是理解和应用“能效比”的定义和知识的迁移(电冰箱和空调机的工作原理),体现了物理到生活的理念。
(1)在空气能热水器中,蒸发器从室外空气吸热,加热低沸点氟介质并使其汽化,氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后,进入冷凝器是通过降温的方法使氟介质液化释放热量传递给水箱中的冷水。由能效比的定义可知,这款空气能热水器正常工作时的能效比为:
(2)适用环境温度范围:-7~43
℃,氟介质经膨胀阀减压后,沸点降低,由于适用环境温度范围:-7~43
℃,它的沸点所在温度范围可能是:-7~43
℃,故选B。
(3)水的体积V水=200
L=0.2
m3,
由ρ=M/V?得,水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103
kg/m3×0.2
m3=200
kg,
水获取的能量:
Q=c水m水(t-t0)=4.2×103
J/(kg·℃)×200
kg×(55
℃-15
℃)
=3.36×107
J,
由能效比公式η=
?得,消耗的电能:
(4)在压缩冲程中,压缩氟介质蒸汽对其做功,所以将机械能转化为内能。
(5)由p=F/S?得,活塞受到的压力:
F=pS=2.5×105
Pa×50×10-4
m2=1
250
N,
则活塞压缩一次氟介质做的功:
W1=Fs=1
250
N×0.16
m=200
J。
系统正常工作时每分钟消耗的电能:
W2=P2t2=800
W×60
s=48
000
J,
电能转化为压缩氟介质的能量:
W'=90%W2=90%×48
000
J=43
200
J,
则每分钟压缩氟介质的次数:
由图可知,压缩机曲轴转动一周,经历一个吸气冲程和一个压缩冲程,因为每分钟压缩氟介质的次数是216,即216个压缩冲程,所以曲轴压缩机的转速是216
r/min。
答案　(1)降温　3.75　(2)B　(3)8.96×106
J????
(4)机械　内　(5)200　216　216