人教版初中物理九年级全册 18.4焦耳定律 同步练习（含答案解析）

18.4焦耳定律
同步练习
一．选择题
1．下列用电器的额定功率都相同，当它们都在额定电压下工作，在相同时间内，电流产生的热量最多的是（　　）
A．空调
B．电热水器
C．洗衣机
D．吸尘器
2．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
3．一个“220V
300W“的电热杯，一个“220V
300W”的煮蛋器，一台“220V
300W“的小型洗衣机，分别接在220V的电压下，则相同时间内它们产生的热量（　　）
A．小型洗衣机最少
B．电热杯最少
C．煮蛋器最少
D．一样多
4．一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
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
7．两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
8．通过阻值为R欧姆电阻丝的电流强度为I安培，则1秒钟产生的热量，在下列四种表述中正确的是（　　）
A．I2R瓦特
B．I2焦耳/秒
C．I2R焦耳
D．I2R安培2?欧姆
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．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。
12．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。
13．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。
14．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。
15．如图所示，电源电压恒定，当开关S1闭合，S2断开时，电压表的示数为3V，当S1断开，S2闭合时，电压表的示数为4.5V，则灯L1两端的电压为　
　V，L2两端的电压为　
　V，此时，两灯泡电阻的比值为　
　，通过两灯泡电流的比为　
　，相同时间内两灯产生的热量的比为　
　。
三．计算题
16．如图电路中，电源电压恒为9V，灯泡L规格为“6V
3W”。闭合开关，灯泡正常工作。求：
（1）电阻R的阻值。
（2）灯泡工作5分钟消耗的电能及电阻R产生的热量。
17．某家庭用一个标有“220V，1000W”的电热水器烧水，该电热水器正常工作10min，可将5kg的水从40℃加热到60℃，水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），试求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）电热水器消耗的电能是多少？
18．重庆市大多数学校都安装了直饮机﹣无内胆饮水机，电路原理如图所示，电热丝R1、R0，绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变“温、开水选择开关”S的状态（S“断开”或S“闭合”），可以选择出温水或开水。该饮水机的额定电压是220V，开水加热电功率是2200W，温水加热电功率是1100W．[已知电热丝R1、R0电阻不随温度变化，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg?℃），水的密度ρ水＝1×103kg/m3，求
（1）饮水机正常工作，出开水时电热丝中的电流是多少？
（2）通过计算分析，说明开关S的状态（“断开”或“闭合”）与出开水、温水的对应关系？
（3）现在需要一标准大气压下100℃的开水500mL，已知水的初温是20℃，若饮水，机正常工作时，烧开这些水需要多少时间？（饮水机电能转化为水内能的效率是80%，计算结果保留一位小数）
参考答案
一．选择题
1．解：
由题知，各用电器的额定功率相同，都在额定电压下工作相同的时间，由W＝Pt可知，各用电器消耗的电能相同；
A、空调中有电动机，工作时将电能转化为内能和机械能；
B、电热水器是利用电流的热效应工作的，在额定电压下工作相同时间电能全部转化为内能；
C、洗衣机工作时将电能转化为机械能和内能；
D、吸尘器工作时通过电动机将电能转化为机械能和内能；
因此电热水器产生的热量最多，故B正确。
故选：B。
2．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。
3．解：因它们都在额定电压下工作，所以，P＝P额，即实际功率P相同，由W＝Pt可知，工作时间相同时，三个用电器消耗的电能相同，
又因小型洗衣机工作时消耗电能，大部分转化为机械能，少部分转化为内能；煮蛋器和电热杯工作时把电能全转化为内能；所以，产生热量最少的是小型洗衣机。
故选：A。
4．解：
由题可得，线圈产生的热量Q＝I2Rt＝（10A）2×2Ω×1s＝200J。
故选：C。
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：
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。
8．解：由题知，电阻丝的阻值为R欧姆，电流为I安培，所以通电1s产生的热量：
Q＝I2Rt＝I2R×1s＝I2R焦耳。
故选：C。
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：超导材料的电阻为零，根据焦耳定律可知，用超导材料输送电能时，在输电线路上产生的电热为0，这样可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。
故答案为：焦耳定律。
12．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。
13．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。
14．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。
15．解：当开关S1闭合、S2断开时，电压表测L1两端的电压，则L1两端的电压为U1＝3V；
当S1断开、S2闭合时，电压表测电源电压U＝4.5V，
因串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和，
所以，L2两端的电压为：U2＝U﹣U1＝4.5V﹣3V＝1.5V；
因串联电路中电流处处相等，
所以，两灯泡电流的比为：I1：I2＝1：1。
根据R＝可知，两灯泡电阻的比值：
R1：R2＝U1：U2＝3V：1.5V＝2：1。
根据Q＝I2Rt可知，相同时间内两灯产生的热量的比：
Q1：Q2＝R1：R2＝2：1。
故答案为：3；1.5；2：1；1：1；2：1。
三．计算题
16．解：
（1）由电路图知，L与R串联，电压表测灯泡两端的电压，
闭合开关，灯泡正常发光，由串联电路特点和P＝UI可得，此时电路中电流：
I＝IR＝IL＝＝＝0.5A，
因串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和，
所以，电阻R两端电压：
UR＝U﹣UL＝9V﹣6V＝3V，
由欧姆定律得，电阻R的阻值：
R＝＝＝6Ω；
（2）由P＝可得，灯泡工作5分钟消耗的电能：
W＝P额t＝3W×5×60s＝900J；
5分钟电阻R产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.5A）2×6Ω×5×60s＝450J。
答：（1）电阻R的阻值为6Ω；
（2）灯泡工作5分钟消耗的电能为900J；电阻R产生的热量为450J。
17．解：
（1）将5kg的水从40℃加热到60℃，水吸收的热量：
Q＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×5kg×（60℃﹣40℃）＝4.2×105J。
（2）由P＝可得，电热水器消耗的电能：
W＝Pt＝1000W×10×60s＝6×105J。
答：（1）水吸收的热量是4.2×105J；
（2）电热水器消耗的电能是6×105J。
18．解：
（1）当S闭合时，R1被短路，R0单独工作，电路中电阻最小，
根据P＝UI可得，正常工作时的电流为：I加热＝＝＝10A；
（2）当S闭合时，R1被短路，R0单独工作，电路中电阻最小，根据P＝可知，此时饮水机的功率最大，处于加热状态，即开水档；
当开关S断开时，电阻R1和R0串联接入电路，电路中的电阻最大，P＝可知，此时饮水机的功率最小，处于保温状态，即温水档。
（3）500mL水的质量：m＝ρ水V＝1g/cm3×500cm3＝500g＝0.5kg，
水需要吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×0.5kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×105J，
由η＝×100%可得，消耗的电能：
W＝＝＝2.1×105J，
由P＝可得，加热时间：
t′＝＝≈95.5s。
答：（1）饮水机正常工作，出开水时电热丝中的电流是10A；
（2）开关S断开时对应温水档，S闭合时对应开水档；
（3）烧开这些水需要95.5s时间。