人教版初中物理九年级全一册 18.4焦耳定律 同步测试（含答案解析）

18.4焦耳定律
同步测试
一．选择题
1．电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，有时会给人们带来危害，下列情况中不属于防止电热危害的是（　　）
A．电脑两侧有散热孔
B．电动机外壳有散热片
C．电饭煲内安装有电热盘
D．电脑CPU上装有小风扇
2．某实验装置如图。甲、乙两烧瓶中液体质量相同但电阻丝的阻值不同。利用此装置和秒表可以探究哪些物理问题呢？下列相关说法中不正确的是（　　）
A．若两烧瓶中液体种类相同，可以探究电流产生的热量与电流大小的关系
B．若两烧瓶中液体种类相同，可以探究电流产生的热量与电阻大小的关系
C．若两烧瓶中液体种类不同，可以探究电流产生的热量与电流大小的关系
D．若两烧瓶中液体种类不同，可以探究不同物质吸热升温现象
3．如图是“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。通电前，A、B两个U型管中的液面相平，通电一段时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（　　）
A．I1＞I2，A管中的液面较高
B．I1＞I2，A管中的液面较低
C．I1＝I2，A管中的液面较高
D．I1＝I2，两管中的液面一样高
4．如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法不正确的是（　　）
A．U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故
B．通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的
C．图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系
D．图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1：2
5．如图所示将两根电热丝R1和R2串联在电路中，若R1＝5R2，请问哪根火柴会先被点燃（　　）
A．在R2上的火柴
B．在R1上的火柴
C．同时点燃
D．无法确定
6．下列用电器正常工作时，要防止电热的是（　　）
A．电饭锅
B．电热水器
C．电熨斗
D．电视机
7．如图电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为（　　）
A．导线的绝缘皮隔热
B．导线散热比电阻丝快
C．通电导线的电流小于通过电阻丝的电流
D．导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量较少
8．某电炉丝电阻为100Ω，通电10秒钟产生热量4×103J，则通过电炉丝电流是（　　）
A．2A
B．4A
C．20A
D．40A
9．甲导体的电阻为10Ω，乙导体的电阻为5Ω，将它们串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙两导体产生的热量，正确的是（　　）
A．甲导体产生的热量是乙的2倍
B．甲导体产生的热量是乙的4倍
C．甲、乙两导体产生的热量一样多
D．条件不足，无法判断
10．为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量均相等，下列有关此探究活动的各种表述，错误的是（　　）
A．在此实验中，将电流通过导体产生热量多少转化为煤油温度变化的大小
B．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关
C．比较相同通电时间内a、c温度计示数变化，可探究电流产生的热量与电流是否有关
D．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多
二．填空题
11．有一个玩具电风扇线圈电阻为2Ω，接在电压为3V不变的电源上，转动时通过线圈的电流为0.2A，则电风扇转动时，每分钟线圈产生的热量是　
　J。
12．1840年，英国物理学家　
　发现了通电导体所产生的热量与电流强度、导体电阻和通电时间的关系。电熨斗是利用电流的　
　效应工作的。
13．接在家庭电路中的灯泡，100W的要比15W的亮，这说明在　
　一定时，相同时间里电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成　
　比。
14．“美的”牌电热水壶，其铭牌上标有“220V
1500W”。在标准大气压下，将1.5L温度为40℃的水烧开，水需要吸收的热量是　
　J．若不计热损失，电热水壶正常工作时烧开这壶水的时间是　
　s．（c水＝4.2×103J/（kg?℃））
15．在如图所示电路中，电阻R1的阻值为12Ω，定值电阻是R2，闭合开关，电流A1、A2的示数分别为0.8A、0.3A，则1min内R1上产生的热量为　
　J。
三．实验探究题
16．例1某同学用如图所示的装置研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两个烧瓶内盛有质量和温度都相同的煤油，温度计显示煤油的温度，两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。
一段时间后，可以观察到甲瓶中温度计的示数　
　（选填“大于”、“等于”或“小于）乙瓶中温度计的示数，造成该现象的原因是　
　。
17．用如图所示的实验装置探究“电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”（图中甲、乙是完全相同的密闭容器，实验前，A、B两“U”形管内液面是相平的，目的是　
　；
（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整。
（2）该装置工作过程是：闭合开关，电流通过电阻丝会产生热，密封盒内空气温度升高，压强　
　（大于、小于或等于）大气压，“U”形管中与密封盒相连一侧支管中液面　
　，另一侧支管中液面　
　，通过观察“U”形管中液面的　
　来显示甲、乙容器内空气温度的变化，从而比较电流产生的热量多少，这是　
　法，通过对比观察，你认为　
　（选填“甲”或“乙”）容器中的电阻产生的热量多，由此可知，在电流相同、通电时间相同的情况下，　
　越大，电流产生的热量越多。
（3）电阻丝和密封盒内空气温度升高时，内能将会　
　（选填“变大”或“变小”或“不变”），其中改变电阻丝内能方法是　
　，改变空气内能方法是　
　。
（4）实验时若右边“U”形管中液面没有变化，可能原因是　
　。
（5）根据你得出的结论，简要解释：电炉工作时，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热，这是为什么？　
　。
参考答案
1．解：A、电脑两侧有散热孔是为把各电器元件产生的热及时散失掉，故A错误；
B、电动机外壳有散热片是为把各电器元件产生的热及时散失掉。故B错误。
C、电饭煲内安装有电热盘，这是利用电流的热效应的，故C正确。
D、电脑CPU上装有小风扇，是用来散热的，故D错误。
故选：C。
2．解：
AB、若两烧瓶中液体种类相同、质量相同，两个电阻串联接入电路中，通过的电流和通电时间是相同的，但电阻丝的阻值不同，产生的热量不同，温度计升高的示数不同，所以可以探究电流产生的热量与电阻大小的关系；电路中有滑动变阻器，在电阻不变、通电时间不变的情况下，移动滑动变阻器滑片，可以改变电路中电流的大小，可以探究电流产生的热量与电流大小的关系，故AB正确；
C、若两烧瓶中液体种类不同，对于其中一个电阻来说，阻值不变，可以移动滑动变阻器来改变该电阻的电流的大小，所以可以探究电流产生的热量与电流大小的关系，故C正确；
D、若两烧瓶中液体种类不同，探究不同物质吸热升温现象时，需要控制两种液体在相同时间内吸收相同的热量，即加热器的规格要相同，由于两个电阻不同，所以相同时间内产生的热量是不同的，故无法完成探究，故D错误；
本题选错误的；
故选：D。
3．解：
由图可知，右侧两电阻丝并联后与左侧电阻丝串联，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以I1＞I2；
由Q＝I2Rt可知，通电时间相同时，I1＞I2，R1＝R2＝5Ω，所以左侧甲电阻产生的热量较多；
密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，左侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，A玻璃管液面较高。
故选：A。
4．解：
A、电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气的温度变化导致容器中空气体积的变化，即可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法，故A正确；
B、电流通过电阻丝时，电流会做功，电能转化为内能，使得电阻丝的内能变大，空气会吸收电阻丝的热量，是通过热传递的方式改变内能的，故B错误；
C、在乙装置中，一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和通过左边电阻的电流相等，即I右＝I左；两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I左＝I1+I2，两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I1＝I2，所以右边容器中通过电阻的电流是左边容器中通过电阻的电流的一半，即这是研究电流产生的热量与电流的关系，故C正确；
D、甲实验，两个电阻丝是串联的，电流和通电时间相同，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右侧电阻产生热量是左侧电阻产生热量的2倍，即左右两边容器内电阻产生的热量之比是1：2，故D正确。
故选：B。
5．解：由题知，两电热丝串联，由串联电路电流特点知，通过两电热丝的电流相等，
因R1＝5R2，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，相同时间内电流通过R1产生的热量是R2的5倍，所以R1上的火柴应最先达到燃点被点燃。
故选：B。
6．解：电饭锅、电热水器、电熨斗主要是利用电流的热效应，把电能转化为内能；而电视机主要是把电能转化为声能和光能，尽量防止因电流的热效应而产生的热量。
故选：D。
7．解：
电炉丝跟导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，故C错误；
因为Q＝I2Rt，R电炉丝＞R导线，
所以产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，
即相同时间内导线产生的热量小于电炉丝产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故D正确，AB错。
故选：D。
8．解：∵Q＝I2Rt，
∴电流I＝＝＝2A；
故选：A。
9．解：甲、乙两导体串联在电路中时，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由Q＝I2Rt可得，通电一段时间后，它们产生的热量之比：
＝＝＝＝，
即甲导体产生的热量是乙的2倍。
故选：A。
10．解：A、当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而使温度计示数上升，因此可根据温度计示数的大小可知温度升高的多少；故A正确；
B、甲中两电阻串联，则两电阻中的电流相等，则可知热量应由电阻有关，根据温度计示数的变化判断吸收热量的多少，则可知热量与电阻大小的关系；故B正确；
C、甲乙两图中，通过电阻R1的电流不同，比较相同通电时间内a，c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关；故C正确；
D、在电源电压和通电时间相同的条件下：
由串并联电路的电压关系可知，串联使用时各电阻两端电压小于电源电压，并联使用时各电阻两端电压等于电源电压，由Q＝I2Rt，I＝得，Q＝，可知各电阻并联时产生的热量多；
两电阻并联时，由Q＝RR可知，电压相等，R1＜R2，电阻R1产生的热量多；故D错误；
故选：D。
11．解：
由题知，线圈电阻为2Ω，转动时通过线圈的电流为0.2A，则电风扇转动时，每分钟线圈产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.2A）2×2Ω×60s＝4.8J。
故答案为：4.8。
12．解：英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系；
焦耳定律的内容为：电流通过导体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，即Q＝I2Rt；
电流通过导体会产生热量，这就是电流的热效应，电熨斗是利用电流的热效应工作的。
故答案为：焦耳；热。
13．解：接在家庭电路中的灯泡，100W的要比15W的亮，则相同的时间内100W灯泡消耗电能转化为光能多；
根据公式P＝可知，在电压相同时，额定功率越大的，其电阻越小；
并联电路中各支路两端的电压相等，由Q＝W＝t可知，在电压一定时，相同时间内，电阻越小的产生的热量越多，即：电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比；
故答案为：电压；反。
14．解：（1）由ρ＝可得，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，
由题知，水的末温为100℃，
水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（100℃﹣40℃）
＝3.78×105J；
（2）电热水壶正常工作时，P＝1500W，
由题知：Q吸＝W＝Pt，
电热水壶正常工作时烧开这壶水用的时间：
t＝＝＝252s。
故答案为：3.78×105；252。
15．解：
由图知，两电阻并联中电路中，电流A1测干路电流，A2测通过R1的电流，
所以I1＝0.3A，
由焦耳定律可得，1min内R1上产生的热量：
Q＝I12R1t＝（0.3A）2×12Ω×60s＝64.8J。
故答案为：64.8。
16．解：电流通过导体时会将电能转化成热，热量被煤油吸收后，温度就会上升，然后通过温度计的示数反映产生热量的多少。
在电流和通电时间相同时，甲瓶内铜丝的电阻小，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，甲瓶内铜丝产生的热量少，而两个烧瓶内盛有质量和温度都相同的煤油，根据Q吸＝cm△t可知，甲瓶内的煤油温度升高的小、末温低。
故答案为：
小于；在电流和通电时间相同时，甲瓶内铜丝的电阻小，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，甲瓶内铜丝产生的热量少，而两个烧瓶内盛有质量和温度都相同的煤油，根据Q吸＝cm△t可知，甲瓶内的煤油温度升高的小、末温低。
17．解：
实验中是通过观察“U”形管中液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化，方法为转换法；为了便于比较甲、乙容器内空气温度的变化，实验前，应使A、B两“U”形管内液面相平；
（1）图中两电阻串联，应将10欧电阻丝的右端与开关右端接线柱相连，如图所示：
（2）实验中是通过观察“U”形管中液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化。
由图知，B液柱的液面较高，可知乙容器中的电阻产生的热量多。
由此可知：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多。
（3）电阻丝和密封盒内空气温度升高时，内能将会变大；电流通过电阻丝时电流做功，电能转化为内能，则改变电阻丝内能方法是做功，而改变空气内能方法是热传递。
（4）密封性不好，会导致液面不发生变化；
（5）电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间相等，根据Q＝I2Rt，电阻越大，产生的热量越多，电炉丝的电阻远大于导线的电阻，所以在相同的时间内，电炉丝产生的热量较多，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热。
故答案为：便于比较甲、乙容器内空气温度的变化
（1）见上图；
（2）大于，较低；较高；高度差；转换；乙；电阻；
（3）变大；做功；热传递；
（4）密封性不好；
（5）电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间相等，而电炉丝的电阻较大，产生的热量较多，所以电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热。