人教版初中物理九年级全一册18.4焦耳定律 同步练习（含答案解析）

18.4焦耳定律
同步测试
一．选择题
1．下列属于电热器的是（　　）
A．杠杆
B．滑轮
C．电饭锅
D．汽车
2．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
3．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s产生的热量为（　　）
A．3800J
B．72200J
C．200J
D．4000J
4．如图为“探究焦耳定律”的实验示意图。用该实验装置在“研究电流做功产生的热量与电阻的关系”实验时，需要甲、乙两装置中相等的量是（　　）
A．电阻和电流
B．电流和通电时间
C．电阻和通电时间
D．电压、电流和通电时间
5．有阻值分别为10Ω、15Ω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（　　）
A．
B．
C．
D．
6．让标有“220V
800W”的电炉和标有“220V
800W”的电动机都正常工作相同的时间，则它们产生的热量（　　）
A．电炉多
B．电动机多
C．一样多
D．无法判断
7．电炉中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．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
C．导线散热比电阻丝快
D．导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量很少
8．两根导线的电阻之比是3：4，通过的电流之比是4：3，在相同时间内两根导线中产生的热量之比为（　　）
A．1：1
B．4：3
C．3：4
D．16：9
9．将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，R1：R2＝2：3，通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为（　　）
A．4：9
B．9：4
C．2：3
D．3：2
10．小明想探究电流通过电阻时产生的热量Q与电流I、电阻R的定性关系。实验桌上有如下器材：两个完全相同的烧瓶，瓶内装有质量和初温相同的煤油、（R1＞R2），还有满足实验要求的电源、滑动变阻器、开关、导线。他连接了如图所示的电路进行实验，下列说法正确的是（　　）
A．此实验探究的是Q与R的关系
B．温度计示数变化的大小反映电阻丝中电流的大小
C．闭合开关一段时间，温度计A比B的示数变化小
D．闭合开关一段时间，电流通过两个电阻丝产生的热量相等
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．如图甲所示是某款强光手电筒中的可充电电池，如图乙所示，在铝箔条上的A、B、C三处剪出了宽度相同的缺口。将铝箔条的两端连到电池的两极上，由于铝箔电阻很小，会造成电池　
　，铝箔条上会产生大量的热，缺口　
　（填“A”“B”或“C”）处发热功率最大，最容易烧断。
13．王爷爷家新购买了一台65英寸液晶电视机，其铭牌上有“220V
220W”的字样，则该电视机正常工作1s产生的热量　
　（选填“大于”“小于”或“等于”）220J，正常工作1h消耗的电能是　
　kW?h。
14．某同学用电热器给质量为2kg，温度为20℃的水加热，5min后水温为60℃，则该电热器的功率为　
　W；在开始加热后的第2min时，水的温度为　
　℃．[不考虑热量损失，c水＝4.2×103J（kg?℃）]
15．如图，小明将两电阻R1、R2串联在电路中，通电一段时间后，发现甲瓶中玻璃管内红色液柱上升的比乙高，他判断出R1＞R2，请你写出他判断的理由　
　。
三．实验探究题
16．
（1）图1是三种仪器测量时的示数，请将对应的结果填写在表格中
电流表的读数
电压表的读数
电能表的读数
　
　A
　
　V
　
　KW?h
（2）图2是探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关的实验装置。将四段电阻丝分别密封在完全相同的盒内，盒内有空气，图乙中在盒外用5Ω电阻与盒内电阻并联。
①在实验中U形管液面高度差越大，说明　
　。
②图2甲可探究电流产生的热量与　
　的关系
③若图2乙中盒外连接的5Ω电阻更换为10Ω的电阻，　
　（选填“仍能”或“不能”）达到更换前的实验目的。
17．某同学用如图所示的实验装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，两个透明容器中封闭着等量的空气。
（1）通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过　
　（选填“做功”或“热传递”）方式改变的。
（2）观察图甲中的A、B管，在通电时间相等时，发现B管液面上升得更高，表明电流通过导体产生的热量多少与　
　有关。
（3）采用图乙中的实验装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，右边透明容器中应该选用阻值为　
　Ω的电阻丝。
（4）能用图乙中的实验结论解释的现象是　
　（填序号）。
①电炉丝通过导线连接到电路里，电炉丝热得发红而导线几乎不发热。
②电风扇通过导线连接到电路里，导线几乎不发热。电热水壶通过同样的导线连接到电路里，导线明显发热。
③冬天在房间里使用电取暖器时，通电越久，房间里温度会越高。
四．计算题
18．如图所示，把一个标有“10V
3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接入在电压为12V的电源上，小灯泡恰能正常工作。通过计算回答：
（1）通过小灯泡的电流是多少？
（2）该电路工作10s，定值电阻产生的热量是多少？
19．小明家买了一个足浴盆，其额定功率为800W．某次正常工作20min，将8kg、20℃的水加热至45℃，求此过程中：
（1）足浴盆消耗电能；
（2）水吸收的热量；
（3）消耗电能转化为水吸收热量的效率。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
参考答案
一．选择题
1．解：
AB、杠杆、滑轮都属于简单机械，不是电热器，故AB错误；
C、电饭锅是将电能转化为内能的用电器，故C正确；
D、汽车是利用内能来对外做功的，不是电热器，故D错误。
故选：C。
2．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。
3．解：
由题可得，线圈产生的热量Q＝I2Rt＝（10A）2×2Ω×1s＝200J。
故选：C。
4．解：由图可知，甲乙串联接入电路中，则通过的电流和通电时间是相同的，实验中需要控制电阻不同，故B正确。
故选：B。
5．解：
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＝t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。
6．解：这两个用电器的额定功率都相同，所以它们正常工作相同的时间，消耗的电能一样多，但它们的发热量却各不相同。
电炉属于电热器，它在工作时，将电能全部转化为内能，故产生的热量最多；
电动机主要将电能转化为机械能，有一小部分电能转化为内能，故产生的热量少。
故选：A。
7．解：电炉中电阻丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，
因为电阻丝的电阻大于导线的电阻，即R电阻丝＞R导线，
根据Q＝I2Rt可知，电流产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，
即相同时间内导线产生的热量远小于电阻丝产生的热量，
而与散热快慢、隔热效果无关，故D正确，A、B、C错误。
故选：D。
8．解：
由题意可知，R1：R2＝3：4，I1：I2＝4：3，t1：t2＝1：1；
由Q＝I2Rt可得，在相同时间内产生的热量之比：
＝＝＝。
故选：B。
9．解：
由图知，电阻丝R1、R2串联，所以通过两电阻丝的电流和通电时间相等，根据公式Q＝I2Rt可得，R1、R2产生的热量之比：
＝＝＝。
故选：C。
10．解：
A、由题意可知，电流相同，通电时间也相同，电阻不同，所以探究的是Q与R的关系，故A正确；
B、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被煤油吸收，使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少，故B错误；
CD、在时间相同时、电流相同时，电阻越大，产生的热量越多，温度计A比B的示数变化大，故CD错误；
故选：A。
二．填空题
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：
由欧姆定律可知，在U一定时，电阻R越大，则电流越小；由于铝箔电阻小，会造成电流很大，即会使电池短路。
由图可知，A、B、C缺口宽度相等即ABC剩余部分的长度相同，将剩余部分串联，即通过的电流相同，A处的横截面最小，即A处的电阻最大，由Q＝I2Rt可知，A处产生的热量最多，即发热功率最大，最容易烧断。
故答案为：短路；A。
13．解：电视机正常工作1s消耗的电能：W＝Pt＝220W×1s＝220J，由于电视机消耗的电能只有少部分转化为内能，所以电视机正常工作1s产生的热量小于220J；
正常工作1h消耗的电能：W′＝Pt′＝0.22kW×1h＝0.22kW?h。
故答案为：小于；0.22。
14．解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J（kg?℃）×2kg×（60℃﹣20℃）＝3.36×105J，
因为不考虑热量损失，所以，消耗的电能：W＝Q吸＝3.36×105J，
则电热器的功率：
P＝＝＝1120W。
（2）由P＝可得，加热2min消耗的电能：
W′＝Pt′＝1120W×2×60s＝1.344×105J，
由题意知，水吸收的热量Q吸′＝W′＝1.344×105J，
由Q吸＝cm（t﹣t0）可得，水的末温：
t＝+t0＝+20℃＝36℃。
故答案为：1120；36。
15．解：由图可知，甲、乙两瓶中的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，甲瓶中玻璃管内红色液柱上升的比乙高，说明甲瓶中电流产生的热量多，根据焦耳定律可知，甲瓶中的电阻大，即R1＞R2。
故答案为：甲、乙两瓶中的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，甲瓶中玻璃管内红色液柱上升的比乙高，说明甲瓶中电流产生的热量多，根据焦耳定律可知，甲瓶中的电阻大。
三．实验探究题
16．解：（1）图1甲中，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.32A；
乙中电流表选用大量程，分度值为0.5V，电压表读数为11.5V；
电能表读数757.8KW?h；
如下所示：
电流表的读数
电压表的读数
电能表的读数
0.32A
11.5V
757.8KW?h
（2）①根据转换法在实验中U形管液面高度差越大，说明电阻丝产生的热量越多。
②图2甲中，两电阻丝串联，通过的电流相等，通是时间也相等，两电阻大小不同，故可探究电流产生的热量与电阻大小的关系；
③若图2乙中，容器内两个5Ω的电阻是研究对象，根据并联电路电流的规律，通过两容器内电阻的电流不相等（通电时间相同），故可研究电流产生的热量与电流大小关系；
若将盒外连接的5Ω电阻更换为10Ω的电阻，因通过两容器内电阻的电流不相等（通电时间相同），故仍能达到更换前的实验目的。
故答案为：（1）如上表所示；（2）①电阻丝产生的热量越多；②电阻大小；③仍能。
17．解：
（1）电流流过电阻丝时会做功，将电能转化为电阻丝的内能，是通过做功方式改变内能的；
（2）左图中两电阻丝串联，其阻值是不同的，在通电时间相等、电流相同时，10Ω的电阻大，B管液面上升得更高，表明电流通过导体产生的热量多少与电阻的大小有关；
（3）探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，应控制电阻、通电时间相同，而电流不同，故右边透明容器中应该选用阻值为5Ω的电阻丝；
（4）图乙中的实验结论为：电流产生热量的多少与电流大小有关，电流越大，其他条件相同时产生的热量越多；
①电炉丝通过导线连接到电路里，电炉丝和导线串联，电流是相同的；
②电风扇和电热水壶的功率不同，电热水壶的功率大，导线中的电流大，所以电热水壶的导线明显发热；
③冬天在房间里使用电取暖器时，电流大小不变，通电越久，电流产生的热量越多，房间里温度会越高；
所以，②的说法与电流大小有关，故②正确。
故答案为：（1）做功；（2）电阻；（3）5；（4）②。
四．计算题
18．解：
（1）由P＝UI可得，灯泡正常发光时通过的电流：
I＝＝＝0.3A。
（2）由图可知，灯与定值电阻R串联，
由串联电路电压特点可知，定值电阻两端的电压：
UR＝U﹣U额＝12V﹣10V＝2V，
该电路工作10s，定值电阻产生的热量：
QR＝WR＝URIt＝2V×0.3A×10s＝6J。
答：（1）通过小灯泡的电流是0.3A；
（2）该电路工作10s，定值电阻产生的热量是6J。
19．解：（1）由P＝得，足浴盆消耗的电能：
W＝Pt＝800W×20×60s＝9.6×105J。
（2）水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×8kg×（45℃﹣20℃）＝8.4×105J。
（3）消耗电能转化为水吸收热量的效率：
η＝×100%＝×100%＝87.5%。
答：（1）足浴盆消耗电能为9.6×105J；
（2）水吸收的热量为8.4×105J；
（3）消耗电能转化为水吸收热量的效率为87.5%。