人教版九年级物理全册复习分层复习训练：焦耳定律（含答案）

焦耳定律
一、选择题
1.[2020·娄底]下列实例中,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
2.[2020·宿迁]图1是“探究影响电流热效应因素”的实验装置,将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内,且R1>R2,瓶内装入等质量的煤油,下列说法错误的是 (　　)

图1
A.烧瓶内选用比热容较小的液体,可以使实验现象更明显
B.该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系
C.实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D.若要比较水和煤油的比热容大小,只需将其中一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
3.[2020·株洲]如图2所示,长度、横截面积一样,材料不同的两个长方体电阻串联在电路中,电阻分别为R1=20 Ω、R2=4 Ω,在它们表面涂上厚度一样的蜡,现在闭合开关给它们通电,过一段时间后,我们观察到 (　　)

图2
A.R1上的蜡熔化得快
B.R2上的蜡熔化得快
C.R1、R2上的蜡熔化得一样快
D.无法比较
4.[2020·聊城]下表是小明家电饭煲铭牌的部分信息,小明家电能表的示数如图3所示。把电饭煲接在家庭电路中使用时,下列说法错误的是 (　　)
额定电压
220 V
频率
50 Hz
额定功率
高挡
1800 W

中挡
1200 W

低挡
500 W

图3
A.电饭煲是利用电流的热效应工作的
B.电饭煲在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小
C.电饭煲在高挡正常工作10 min,消耗的电能是1.08×106 J
D.若家中只接入电饭煲,在高挡正常工作10 min,电能表示数将变成7328.6 kW·h
二、填空题
5.[2020·辽阳]如图4所示,甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气,两个容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,一段时间后,　　　　(选填“甲”或“乙”)容器连接的U形管液面高度差较大,实验表明电流通过导体产生的热量跟　　　　(选填“电流”或“电阻”)有关,图中的U形管　　　　(选填“是”或“不是”)连通器。?

图4
6.[2020·宜昌]两只定值电阻R1和R2的I-U图像如图5所示。当把这两只电阻并联接在3 V电源上时,通过干路的电流是　　　　A,在相同时间内,产生的热量更多的是　　　　(选填“R1”或“R2”)?

图5
7.[2020·天水]现有两电热丝,甲标有“10 Ω　1 A”,乙标有“15 Ω　0.6 A”,把它们并联起来,通电10 s后,甲、乙两电热丝产生的总热量最多是　　　　J。?
8.[2020·威海]一款家用电煮锅有加热和保温两个挡位,工作电路如图6所示,当开关S1闭合,S2　　　　(选填“断开”或“闭合”)时,处于加热挡位;若加热时电路中电阻为42 Ω,电路中电流为5 A,加热2 min,不计能量损失,能使质量为2 kg的水从20 ℃升高到　　　　℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]?

图6
三、实验探究题
9.[2020·邵阳]同学们准备了学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、导线;还有完全相同的甲、乙两烧瓶,其中分别装有电阻R甲、R乙和相同的温度计,连接了如图7所示的电路,进行实验探究。

图7
(1)小明利用这套装置比较甲、乙两烧瓶中液体的比热容,为了使两种液体在一定时间内吸收的热量相等,他设计电路时必须满足的条件是R甲、R乙的阻值　　　　(选填“相同”或“不同”)。实验中保持液体质量相同,闭合开关,通电一段时间后,小明发现甲瓶中温度计示数升高5 ℃,乙瓶中温度计示数升高10 ℃,则　　　　(选填“甲”或“乙”)瓶中液体的比热容较小。?
(2)小丽利用这套装置探究电流产生的热量跟电阻的大小是否有关,她设计电路时应使R甲、R乙阻值　　　　(选填“相同”或“不同”);除控制电流大小和通电时间相同外,还应控制液体的种类和　　　　相同。?
四、计算题
10.[2020·十堰]如图8甲所示为某电饭锅的简化电路原理图,R1和R2为加热电阻,且阻值保持不变,R1=44 Ω,S为靠近加热盘的感温开关,1、 2是开关连接的触点,加热盘温度达到103 ℃时,S自动切换到保温状态。某次煮饭时,仅将电饭锅接入220 V的电路,按下开关S与触点1连接,工作了10 min, S自动切换到保温状态,保温时图乙所示电能表的转盘在1 min内转过5转。
(1)加热状态时,求电饭锅消耗的电能。
(2)求R2的阻值。
(3)用电高峰时,实际电压只有额定电压的80%,求电饭锅加热状态的实际功率。

图8
答案
1.D
2.D　[解析] 选用比热容较小的液体,可以在吸收相同热量的情况下,温度升高得更多,使实验现象更明显, A正确,不符合题意;该装置将两个阻值不同的电阻丝串联,通过它们的电流相等,可以探究电流通过电阻丝产生热量与电阻大小的关系,B正确,不符合题意;两烧瓶中装入等质量的煤油,可通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少,C正确,不符合题意;若要比较水和煤油比热容的大小,还需要保持电阻丝的电阻大小相同,D错误,符合题意。
3.A
4.D　[解析] 电饭煲是利用电流的热效应工作的,将电能转化为内能,故A正确,不符合题意。由R=U2P可知,电压不变,P越大,R越小,中挡时的电功率大于低挡时的电功率,电压不变,所以在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小,故B正确,不符合题意。电饭煲在高挡正常工作10 min,消耗的电能W=Pt=1800 W×10×60 s=1.08×106 J,故C正确,不符合题意。若家中只接入电饭煲,在高挡正常工作10 min,消耗的电能W=Pt=1.8 kW×1060 h=0.3 kW·h,电能表示数将变成7325.6 kW·h+0.3 kW·h=7325.9 kW·h,故D错误,符合题意。
5.甲　电阻　不是
6.0.45　R1
[解析] 并联时各支路两端电压相等,由图可知,当电压等于3 V时,R1中的电流为0.3 A,R2中的电流为0.15 A,所以干路中的电流为0.3 A+0.15 A=0.45 A;根据公式Q=W=UIt可知,电压和通电时间相同,通过R1的电流大于通过R2的电流,所以R1产生的热量更多。
7.135
[解析] 由I=UR可得,两电热丝两端允许加的最大电压分别为U甲=I甲R甲=1 A×10 Ω=10 V,U乙=I乙R乙=0.6 A×15 Ω=9 V,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,两电热丝并联时,电路中的电源电压最大为U=U乙=9 V;两电热丝并联的总电阻R=R甲R乙R甲+R乙=10 Ω×15 Ω10 Ω+15 Ω=6 Ω,通电10 s后,甲、乙两电热丝产生的总热量最多为Q=W=U2Rt=(9 V)26 Ω×10 s=135 J。
8.闭合　35
[解析] 当电煮锅处于加热挡时,其功率最大,根据公式P=U2R知,电路中总电阻最小,当S2闭合时,只有R1接入电路,电路中总电阻最小; 加热2 min,电煮锅产生的热量为Q放=I2Rt时=(5 A)2×42 Ω×120 s=1.26×105 J,不计能量损失,则Q吸=Q放,由公式Q吸=cmΔt可得:Δt=Q吸c水m=1.26×105J4.2×103J/(kg·℃)×2 kg=15 ℃;由Δt=t-t0得水温升高到t=Δt+t0=15 ℃+20 ℃=35 ℃。
9.(1)相同　乙　(2)不同　质量
10.解:(1)由题意可知,当电路处于加热状态时,电路只有电阻R1接入电路中,根据W=U2Rt可知W加热=U2R1t=(220 V)244 Ω×600 s=6.6×105 J。
(2)当处于保温状态时,电能表在1 min内转了5 r,则消耗的电能W保温=5 r3000 r/(kW·h) =1600 kW·h,
保温功率P保温=W保温t'=1600kW·h160h=110 kW=100 W,
当电路处于保温状态时,R1和R2串联在电路中,根据P=U2R可知R总=U2P保温=(220 V)2100 W=484 Ω,
R2=R总-R1=484 Ω-44 Ω=440 Ω。
(3) 用电高峰时,实际电压只有额定电压的80%,此时U实=80%U额=0.8×220 V=176 V,
实际加热功率P实=U实2R1=(176V)244 Ω=704 W。