18.4焦耳定律 同步练习（含答案及解析）

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人教初中物理九年级下18.4焦耳定律
一、单选题
1.下列科学家中，通过实验总结出电流热效应规律的是（??
）
A.?牛顿??????????????????????????????????B.?法拉第??????????????????????????????????C.?焦耳??????????????????????????????????D.?奥斯特
2.在如图所示的用电器中，主要是利用电流热效应工作的是（　　）
A.?????
电熨斗????????????????????????????????B.??
台式电风扇
C.???
LED台灯????????????????????????????????????D.??
笔记本电脑
3.下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（?
）
A.?养鸡场使用电热孵化器孵小鸡
B.?家里使用电热水壶烧水
C.?小明妈妈用电熨斗熨衣服
D.?电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温
4.甲、乙两个电热器的电阻之比为
，通电相同时间产生的热量之比为
，则通过甲、乙的电流之比为（??
）
A.???????????????????????????????????????B.???????????????????????????????????????C.???????????????????????????????????????D.?
5.小珠利用下图探究“影响通电导体产生热量的因素”，下列说法正确的是(???
)
A.?甲装置通电一段时间后，a容器内空气吸收热量多
B.?乙装置通电一段时间后，d容器内空气吸收热量多
C.?利用乙装置探究的是当电压、通电时间一定时，通电导体产生的热量与电流的关系
D.?若将甲、乙装置同时串联在电路中，通电一段时间后，b容器内空气吸收热量最多
6.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
7.如图为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＜R2
．
下列说法正确的是（??
）
A.?该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系”
B.?闭合开关后，通过
的电流大于
的电流
C.?闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢
D.?闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动
8.如图电路，电源电压为12V且保持不变。闭合开关S
，
当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V
，
在10s内定值电阻R1产生的热量为36J
．
则下列结果正确的是（??
）
A.?电路中的最大电流为1A
B.?滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消粍的电能为60J
C.?滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8：1
D.?
先后两次消耗的电功率之比为16：9
9.有两根电热丝R1
和R2
，其大小关系是R1:R2=3:1，若单独用R1
对一壶水加热，则所需时间为t0
．若将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需的时间为（不计热损失）（
）
A.?????????????????????????????????????????B.?????????????????????????????????????????C.?????????????????????????????????????????D.?
二、填空题
10.中国24岁的青年科学家曹原研究发现，石墨烯在特定的条件下电阻突然变为0，这种现象叫做超导现象。根据________定律可知，如果用超导材料输送电能，就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。
11.如图所示的电路中，R的阻值为10Ω，闭合开关，电流表指针正常偏转，则电源的右端是极；滑动变阻器的滑片向左移动，电流表示数________（填“变大”、“变小”或“不变”），当电流表示数为0.2A时，通电10s，R产生的热量是________J。
12.如图所示为“探究电流通过导体产生的热量跟________的关系”的实验装置。实验中用U形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫________（选填“控制变量”或“转换”）法。通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量比右侧的________（选填
“多”或“少”）。
三、实验探究题
13.如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。
（1）实验中，乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的________不相等；
（2）由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面高度的变化来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用的物理研究方法是________；
（3）通过对比观察，________（选填“甲”或“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越________导体产生的热量越多。
14.在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中R1＞R2。
（1）实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系：
①请按照图中的电路图将对应实物图连接完整________；
②电路中电阻丝的连接方式是为了控制________；电阻丝放出热量的多少，通过________来进行判断：
③闭合开关，经过一定时间，用电阻丝R1热的煤油温度升高了△t1
，
用电阻丝R2加热的煤油温度升高了△t2
，
那么△t1________△t2（选填“大于”，“等于”或“小于”）
（2）实验二：探宂电流产生的热量与电流的关系
①闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1（或R2）加热的煤油，温度升高
（或
）________2
（或2△t2）（选填“大于“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流的________正比例关系。
②你认为做这个实验产生误差的主要原因是________．
四、计算题
15.一根100Ω的电阻丝接入电路后，通过它的电流是0.2A。求：
（1）电阻丝两端的电压；
（2）通电10s，电阻丝产生的热量。
16.如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能。加热电阻的阻值为48.4Ω，电动机线圈电阻为2Ω，电源电压220V稳定不变。求：
（1）加热电阻正常工作时的电功率是多少？
（2）在足浴盆中加入体积为4L、初温为
的水，加热电阻正常工作420s，它的电加热效率为80%，则水的温度会升高到多少摄氏度？
[
]
（3）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1A，按摩10min，电动机线圈产生的热量是多少？
答案解析部分
一、单选题
1.
C
解：A．牛顿最先提出了关于力的三定律，奠定了经典力学体系，故不符合题意；
B．法拉第的重要贡献是磁生电，即电磁感应现象的发现，故不符合题意；
C．焦耳是通过实验研究出电流热效应规律的科学家，故符合题意；
D．奥斯特首先发现了电流的磁效应，故不符合题意。
故答案为：C。
奥斯特首先发现了电流的磁效应。
2.
A
解：A、电熨斗把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，A符合题意；
B、台式电风扇主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，B不符合题意；
C、LED台灯主要把电能转化为光能，不是利用电流热效应工作的，C不符合题意；
D、笔记本电脑主要把电能转化为光能，不是利用电流热效应工作的，D不符合题意。
故答案为：A。
电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应。
3.
D
解：ABC．用电热孵卵器孵小鸡、使用电热水壶烧水、用电熨斗熨衣服，都是将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，ABC不符合题意；
D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温，是为了防止电热产生危害，D符合题意。
故答案为：D。
利用电热工作时，不需要散热，空气流动可以散热，对物体降温。
4.
C
解：甲、乙两个电热器通电相同时间产生的热量之比为
，根据Q=I2Rt有
已知甲、乙两个电热器的电阻之比为
，则
即通过甲、乙的电流之比为
故答案为：C。
利用Q=I2Rt，根据电流产生的热量、电阻和时间，可以计算电流的比值。
5.
D
解：根据图像，甲装置电流相同，可以探究电热和电阻的关系，电阻越大，产生的热量越多，乙图电阻相同，可以探究电热和电流大小的关系，电流越大，产生的热量越多，ABC不符合题意，当电流相同时，电阻大的b容器，产生的热量最多，D符合题意。
故答案为：D.
电流产生的热量的多少和电流有关，和电阻有关，和通电时间有关。
6.
D
解：电炉中的电阻丝与连接导线串联，通过的电流相等，通电时间相同，由
可知，电阻越大产生的热量越多．由于导线的电阻远小于电阻丝的电阻，所以Q电炉丝＞Q导线
，
即相同时间内导线产生的热量较少，而与散热快慢和隔热效果无关，D符合题意，ABC不符合题意．
故答案为：D。
电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，结合的热量通过焦耳定律计算导体的电阻即可。
7.
C
解：A、图中两电阻串联，通过的电流和通电时间相等，而电阻不同，故可研究电流产生的热量与电阻的关系，AB不符合题意；
C、根据Q=I2Rt，因R1＜R2
．
故右边容器中电阻丝产生的热量多，由转换法，甲管中液面上升比乙慢，C符合题意；
D、闭合开关后，要使电流增大，由欧姆定律，要减小电路的电阻，故应将滑动变阻器滑片P向右移动，D不符合题意。
故答案为：C
电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法；由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联电路电流的规律分析.
8.
D
解：根据电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压；
滑片从中点到b端时，变阻器接入电路的阻值增大，由串联分压的规律可知，电压表示数（变阻器的电压）将增大，电压表示数增大了2V，即滑片在b点时电压表的示数为4V+2V=6V；
在10s内定值电阻R1产生的热量为36J，由Q=
t可得R1的阻值：
R1=
t=
×10s=10Ω；
A、当滑片在a点时，变阻器接入电路的阻值为0，电路中的电流最大，
则电路中的最大电流：I最大=
=
=1.2A，A不符合题意；
B、串联电路中各处的电流相等，滑片在中点时，电路中的电流：I=
=
=0.8A，
10s内滑动变阻器R消耗的电能：W滑=U滑It=4V×0.8A×10s=32J，B不符合题意；
C、当滑片在b点时，变阻器接入的阻值最大，电路中的电流最小，电路中的最小电流：I最小=
=
=0.6A，
由P=UI可得，滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比：
=
=
，C不符合题意；
D、由P=UI可得，R1先后两次消耗的电功率之比：
=
=
，D符合题意。
故答案为：D
结合电路图，理清元件的连接方式及电表的测量对象，根据串联电路分压规律可知滑片从中点到b端时，电压表示数将增大，因此电压表示数增大了2V，然后根据串联电路电压规律以及Q=
t即可求出R1的阻值；当滑片在a点时，电路中的电流最大，根据欧姆定律即可求出电路中的最大电流；先根据欧姆定律求出滑片在中点时电路中的电流，然后根据W=UIt求出10s内滑动变阻器R消耗的电能；根据P=UI即可求出R、R1先后两次消耗的电功率之比.
9.
A
解：烧开一壶水所需热量为Q吸
，
单独用R1对一壶水加热，
Q吸=，
由题知，R1：R2=3：1，R2=R1
，
将这两根电热丝并联连入电路，并联电阻：
R并=R1
，
将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需时间为t，
Q吸=
由水吸收的热量相同可得：=
解得：t=t0
．
故答案为：A。
先根据Q=表示出单独利用R1加热一壶水所吸收的热量，然后将两根电热丝并联的总电阻利用R1表示出来，再根据Q=将两根电热丝并联连入电路烧开同一壶水所吸收的热量，最后根据烧开同一壶水所吸收的热量相同求出两根电阻丝并联时的时间。
二、填空题
10.
焦耳定律
解：根据焦耳定律可知，如果输送电路的电阻为零，在输送电路上消耗的电能为0。
焦耳定律探究电流产生热量的影响因素。
11.
变大；4
解：当滑动变阻器向左滑动的时候，接入电路的阻值变小，根据欧姆定律可得，电路中的电流变大。根据焦耳定律可得R产生的热量为
电压一定时，电路中的电阻越大，电流越小；电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律来计算。
12.
电阻；转换；少
解：由图知，两电阻的阻值不同，串联于电路中，通过两电阻的电流相等，通过时间相等，故探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系。在实验中无法直接测量电流通过导体产生热量，通过U形管内液面高度差的大小来判断电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫做转换法。通电一段时间后，左侧的电阻小于右侧的电阻，通过两电阻的电流相等，由焦耳定律
知，左侧容器内空气吸收的热量比右侧的少。
电流和通电时间相等，探究电流产生的热量跟电阻的关系；通过U形管内液面高度差的大小来判断产生热量的多少，是转换法；电阻越大，产生的热量越多。
三、实验探究题
13.
（1）电流
（2）转换法
（3）甲；越大
解：(1)乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的电流不相等，因为左右容器内两导体的阻值相等，必须让两电阻的电流不同才能探究电流产生的热量与电流的关系。(2)甲乙两容器内空气温度的变化不能直接测出，而是通过U形管液面高度变化来显示，这是物理研究中的转换法。(3)在电阻和通电时间相同时，甲容器内液面高度差较大，说明甲容器内的电阻产生较多的热量，而甲容器内电阻通过的电流较大，由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。
（1）串联电路中电流处处相等；（2）利用U型管中液面高度变化反应热的多少，利用了转换法；（3）探究电流产生的热量和电流大小的关系，需要时电阻和通电时间相同，电流大小不同，切电流越大产生的热量越多。
14.
（1）；电流相等；温度计的示数；大于
（2）大于；大小不成；两瓶煤油的质量大小是否相等
解：（1）根据左图，将两电阻丝串联，变阻器左下接线柱连入电路中，如图所示：
电路中电阻丝的连接方式是为了控制电流相等；根据转换法，电阻丝放出热量的多少，是通过温度计的示数变化来进行判断的；闭合开关，因电流和通电时间相同R1＞R2
,根据Q=I2Rt可知，经过一定时间，R1产生的热量多，根据
可知△t1大于△t2闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同，根据Q=I2Rt可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍；（2）根据
可知，用电阻丝R1（或R2）加热的煤油，温度升高量
（或
）
大于2△t1（或2△t2）；该实验说明电流产生的热量与电流不成正比例关系。这个实验产生误差的主要原因是：两瓶中煤油的质量是否相等
（1）①根据电路图连接实物图；②串联电路电流和时间相等，通过温度计示数反应热量多少；③在电流和时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，温度变化越大；（2）当电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多；电流产生的热量和电流的平方成正比。
四、计算题
15.
（1）解：根据
可知，电阻丝两端的电压
电阻丝两端的电压是20V。
答：电阻丝两端的电压是20V；
（2）解：根据焦耳定律，通电10s，电阻丝产生的热量
电阻丝产生的热量是40J。
答：通电10s，电阻丝产生的热量是40J。
（1）结合用电器两端的电流和电阻，利用欧姆定律求解电压即可；
（2）电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律来计算。
16.
（1）解：由电路图知，电动机与加热电阻并联，故加热电阻正常工作时的电功率为
答：加热电阻正常工作时的电功率100W
（2）解：水吸收的热量为
加热电阻放出的热量为
由题意知
即
则
水的温度会升高到
答：水的温度会升高到40℃
（3）解：由焦耳定律可得电动机线圈产生的热量
答：电动机线圈产生的热量是12J
（1）利用电压和电阻，可以计算电功率大小；（2）根据电功率和时间的乘积计算消耗的电能，利用电能和热效率计算产生的热量，结合热量和比热容、质量，计算温度差；（3）根据电流、电阻和时间，计算产生的热量。
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精品试卷·第
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