18.4焦耳定律同步练习2021-2022学年人教版九年级物理全一册（含答案）

18.4焦耳定律同步练习2021~2022学年人教版九年级物理全一册
一、单选题
下列用电器中，利用电流热效应工作的是
A. 微波炉 B. 电饭煲 C. 手机 D. 计算器
如图所示是“探究电流通过导体时产生的热量跟哪些因素有关”的实验装置，两透明容器中密封着等质量的空气，两容器中的电阻串联起来连接到电源两端，甲、乙两图中的电源电压相同，图乙中R1=R2=R3=5Ω. 通电相同时间后（??? ）
A. 甲图中，左右两电阻发热量之比为2：1
B. 甲图中，两电阻串联主要是为了保证通电时间相同
C. 乙图中，电阻R1和R2发热量之比为4：1
D. 乙图中，若将电阻R3拆除，则电阻R2的发热量变为原来的4倍
下列家用电器中，将电流热效应作为工作原理的是（　　）
A. 电视机 B. 电热水器 C. 抽油烟机 D. 电冰箱
一台“220 V 60 W”的电视机，一台“220 V 60 W”的电风扇，一只“220 V 60 W”的小电暖手炉，同时接在220 V的电压下，则相同时间内它们产生的热量（）
A. 电风扇最多 B. 电视机最多 C. 暖手炉最多 D. 一样多
将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（　　）
A. 电冰箱产生的热量最多 B. 电脑产生的热量最多
C. 电热毯产生的热量最多 D. 三者产生的热量一样多
图是课本“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两个透明容器中封闭着等量的空气，电路正确连接后，通电进行实验过程中，下列说法正确的是（　　）
A. 左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大
B. U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少
C. 要保持两个电阻丝两端电压相等
D. 通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
下列事例中属于防止电热的是（　　）
A. 用电饭锅煮饭 B. 电热孵卵器孵小鸡
C. 用电熨斗熨衣服 D. 收音机外壳加散热窗
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，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是（　　）
A. 左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大
B. 该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系
C. 该装置可以用来探究电流通过导体产生的热量跟通电时间的关系
D. U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是（　　）
A. UIt B. U2Rt
C. I2Rt D. 前面三个都可以
超导材料的应用具有十分诱人的前景。假如科学家已研制出室温下的超导材料．你认为它可作下列哪种用途（）
A. 自炽灯泡的灯丝 B. 电炉中的电阻丝
C. 保险丝 D. 远距离输电线
二、填空题
如图所示，是研究“在相同时间内电流通过导体产生的热量与______的关系”的实验装置。若电阻丝R甲=5Ω，R乙=10Ω，通过电路中的电流为0.5A，则甲电阻丝在2min内产生的热量是______J。
小明在一次野炊活动中，由于没带火柴，他将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看作导体）接在干电池正负两级上，如图所示，锡箔纸较窄处就会先燃烧起来。这是因为较窄处______ 较大，根据______ 可知，相同时间内产生的热量较多。
当电流通过导体时，时间长了，会产生大量的热，通信设备需要长期通电，也会产生大量的热，这种发热是电流的??????????效应，能量转化是??????????能转化为内能。据悉，微软公司在海底建造一个数据中心，安装在海底可以很好地解决冷却降温问题，这样做是对电热的??????????（选填“利用”或“防护”）。
如图所示的电路中，电源电压U=9V，电阻R1=200Ω，R2=100Ω，则通电1min该电路产生的热量为______J．
三、实验探究题
探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验
如图甲和乙所示，两透明容器中密封着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来连接到电源两端，通电一定时向后，比较两个U形管中液面高度差的变化。
（1）在图甲中，通过两电热丝的电流______；该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的______关系。
（2）在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与通过导体的______关系。
（3）在该实验中，我们是通过观察U型管中液面的______来比较各容器中电热丝产生热量的多少的。
（4）英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的______成正比，跟______成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为______。
为探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验。
（1）珠珠小组采用如下图甲乙的实验装置，请回答相关问题：
①电流产生的热量通过U型管中液面的________来反映，这种研究物理问题的方法叫________法；
②在图甲中两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，这样做可以得出的结论是________；
③在图乙中容器外并联了一个阻值相同的电阻丝，其目的是为了研究当________相同时，电流产生的热量与________的关系。
（2）秀秀小组用下图丙所示的装置来完成本实验。图中两个密封的烧瓶内盛满质量和温度都相同的煤油，瓶中插温度计。两瓶煤油中都浸泡着一段电阻丝，烧瓶A中的金属丝的电阻为5Ω，烧瓶B中的金属丝的电阻为10Ω．为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用了煤油而不选用水，主要是由于________。完成实验后，发现该装置可测量煤油的比热容。方法是：分别向两个相同的烧瓶中（内部电阻丝阻值相同）加入初温均为t0、质量相等的水和煤油，通电一段时间后，分别读出温度计的示数为t水、t煤油，请写出煤油比热容的表达
式C煤粙=________（没有热量损失，已知水的比热容为c水=4.2×103J/(kg·℃化））。
? ? ? ? ? ? ? ?甲? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?乙? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?丙
如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器。其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象。
（1）实验中通过观察______的变化来比较导体所产生热量的多少；这运用了______（填“转换法”或“等效替代法”）的物理思想；
（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的______不变，来研究导体产生热量与电阻的关系；
（3）在乙装置中，C、D透明容器中产生热量较多的是______容器。
四、简答题
如图是一款劣质墙壁插座，由于插头与插座接触不牢，导致插头与插座连接处比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。请从物理学角度分析：
（1）连接处接触不牢电阻会如何变化？
（2）相同时间内连接处比插头导线更热的原因是什么？
为什么“电热宝”通电一段时间后很热，而与其相连的导线却几乎不热？
五、计算题
如图所示，电源电压恒定，小灯泡L标有“6V3W”的字样（灯丝的电阻不随温度变化而变化）。当只闭合开关S1时，小灯泡恰好正常发光；当同时闭合S1和S2时，电流表的示数为0.8A。
求：
（1）只闭合S1时，电流表的示数；
（2）R0的阻值；
（3）同时闭合S1和S2时，通电1min电路产生的总热量。
如图是某品牌足浴盆的工作原理图，它有高温烧水和保温两个挡位，通过开关S进行调节，R0为电热丝。当处于高温烧水挡时，电路的总功率为1100W，当处于保温挡时，电路的总功率为22W。求：
（1）足浴盆在高温烧水挡时的电流；
（2）电热丝R0的阻值；
（3）保温挡工作10min，电热丝R0产生的热量。
某电饭锅简化电路如图甲所示，，R1和R2均为定值电热丝，S、S1为自动开关，煮饭时，把电饭锅接入220 V电路中，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示。求：
(1)电饭锅工作时的最大功率和最小功率；
(2)电热丝R2的阻值；
(3)若电压降低，S1断开，这时电路中的电流始终为1 A，10 min内电饭锅产生的热量。
如图甲是定值电阻R0和有“6V6W”灯泡L的信息图象。将它们接入图乙所示的电路，其中电源电压不变，滑动变阻器R最大阻值为8Ω，当只闭合开关S、S1，滑片P位于R最右端时，灯泡L的实际功率为1W．求：
（1）R0的阻值；
（2）灯泡正常发光100s，电流通过灯泡产生的热量；
（3）电源电压；
（4）电路消耗的最大电功率。
如图所示的电路中，定值电阻R1=150Ω、R2=300Ω．闭合开关S后，电流表A2的示数为5mA．求：
（1）电阻R1两端的电压为多少
（2）电流表A1的示数为多少
（3）电路工作5min，R1产生的焦耳热是多少．
六、综合题
阅读短文，回答问题：
高压输电
从发电站发出的电能，一般都要通过输电线路送到各个用电的地方，如果输电导线很短，电阻很小可忽略，而远距离输电时，导线很长，电阻大不能忽略．
输电线有电阻，由于电流的热效应，通电时就要发热，从而使电路中的功率损耗，输电线上的热功率为P热＝I2R．如图所示，设想发电厂输出的电功率是一定的，根据P＝UI，若提高输电电压U，那么线路中的电流I就会减小，线路中损失的功率就减少，因此提高电压可以很有效的降低线路中的功率损失，目前一般采用变压器来改变电压．
? ? ? ?当然，不能盲目提高输电电压，因为输电电压越高，输电架空线的建设，对所用各种材料的要求就越严格，线路的造价就越高．
（1）在输电功率一定时能有效地降低输电线路功率损失的方法的是____
A．减小输电线的横截面积???????? B．增加输电线的长度????
C．提高输电电压???????????????? D．缩短供电的时间
（2）远距离输电时一般采________来提高电压．
（3）甲乙两地原来用500kV的超高压输电，现用1000kV的特高压输电，当输电功率相同时，输电电流为原来的________倍，线路上的功率损耗为原来的________倍．
（4）如图乙，R表示输电线的总电阻，配电站的输电电压U一定，傍晚用电高峰时期，家庭电路的电压会____（选填“升高”“降低”或“不变”）．
（5）由电厂向用户输电，输送的功率P一定，输电电压U与输电电流I的关系图象可能是____．
参考答案
1.【答案】B
2.【答案】C
3.【答案】B
4.【答案】C
5.【答案】C
6.【答案】B
7.【答案】D
8.【答案】C
9.【答案】C
10.【答案】D
11.【答案】电阻；150
12.【答案】电阻? 焦耳定律
13.【答案】热
电
防护
14.【答案】16.2
15.【答案】（1）相等；电阻；
（2）电流；
（3）高度差；
（4）电阻；通电时间；Q=I2Rt
16.【答案】（1）①高度变化；转换；②在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；③电阻；电流；（2）煤油的比热容小；t水?t0t煤油?t0?c水
17.【答案】（1）液面高度差；转换法；
（2）电流；
?（3）C。
18.【答案】（1）连接处接触不牢电阻变大
（2）电流和通电时间相等时，接触处电阻大，产生热量多，所以容易发生火灾
19.【答案】解：“电热宝”和导线是串联的，通过的电流和通电时间相等，但“电热宝”的电阻远大于导线的电阻，由Q=I2Rt可知，电流通过“电热宝”产生的热量比通过导线产生的热量多，所以通电一段时间后“电热宝”很热，而与其相连的导线却几乎不热。
20.【答案】解：
（1）当只闭合开关S1时，电路为小灯泡L的简单电路，电流表测电路中的电流，
因小灯泡恰好正常发光，所以电源的电压U=UL=6V，
由P=UI可得，电流表的示数：
I=IL=PLUL=3W6V=0.5A；
（2）当同时闭合S1和S2时，灯泡L与灯泡R0并联，电流表测干路电流，
由I=UR可得，电路的总电阻和灯泡的电阻分别为：
R=UI'=6V0.8A=7.5Ω，RL=ULIL=6V0.5A=12Ω，
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，
所以，1R=1R0+1RL，即17.5Ω=1R0+112Ω，
解得：R0=20Ω；
（3）同时闭合S1和S2时，通电1min电路产生的总热量：
Q=W=UI′t=6V×0.8A×60s=288J。
答：（1）只闭合S1时，电流表的示数为0.5A；
（2）R0的阻值为20Ω；
（3）同时闭合S1和S2时，通电1min电路产生的总热量为288J。
21.【答案】解：
（1）当处于高温烧水挡时，电路的总功率为1100W，
由P=UI可得，此时电路中的电流为：I=P高U=1100W220V=5A；
（2）由电路图可知，当开关S闭合时，只有电热丝R0工作，电路中电阻最小，由P=U2R可知，此时足浴盆的功率最大，处于高温烧水挡，
根据P=U2R可知，R0的阻值为：R0=U2P高=(220V)21100W=44Ω；
（3）足浴盆保温时的功率为22W，
保温时电路中的电流：I保温=P保温U=22W220V=0.1A；
保温10min电热丝R0产生的热量：
???????Q=I保温2R0t=（0.1A）2×44Ω×10×60s=264J。
答：（1）足浴盆在高温烧水挡时的电流为5A。
（2）电热丝R0的阻值为44Ω。
（3）保温挡工作10min，电热丝R0产生的热量为264J。
22.【答案】解：（1）由电路图可知，当S和S1都闭合时，电阻R1与R2并联，电路中的电流最大，
由图乙可知，电路中的最大电流I大=3A，则电饭锅的最大功率：
P大=UI大=220V×3A=660W，
当开关S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电路，电路中的电流最小，
由图乙可知，电路中的最小电流I小=2A，则电饭锅的最小功率：
P小=UI小=220V×2A=440W；
（2）因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，电阻R1与R2并联时，通过R1的电流为2A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，通过电热丝R2的电流：
I2=I大-I小=3A-2A=1A，
由I=UR可得，电热丝R2的阻值：
R2=UI2=220V1A=220Ω；
（3）当开关S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电路，则R1的阻值：
R1=UI小=220V2A=110Ω，
电路中的电流始终为1A时，10min内电饭锅产生的热量：
Q=I2R1t=（1A）2×110Ω×10×60s=6.6×104J。
答：（1）电饭锅工作时的最大功率为660W，最小功率为440W；
（2）电热丝R2的阻值为220Ω；
（3）若电压降低，S1断开，这时电路中的电流始终为1A，10min内电饭锅产生的热量为6.6×104J。
23.【答案】解：（1）由图甲，根据欧姆定律，
R0的电阻：R0=UI=2V0.2A=10Ω；
（2）灯泡正常发光100s，电流通过灯泡产生的热量：
Q=Pt=6W×100s=600J；
（3）当只闭合开关S、S1，滑片P位于R最右端时，灯泡L与R最大值串联，灯泡L的实际功率为1W，由图甲可得，
UL=2V，IL=0.5A，
由I=UR可得滑动变阻器两端的电压：
UR=IR=ILR=0.5A×8Ω=4V，
电源电压等于灯泡L的电压与R两端的电压之和，
U=UL+UR=2V+4V=6V；
（4）根据P=U2R可知电路中电阻最小时，电功率最大，
电路中电阻时，滑动变阻器的滑片在最左端，R=0Ω，灯泡L与R0并联，
电路消耗的最大电功率：
P=PL+P0=PL+U2R0=6W+(6V)210Ω=9.6W。
答：（1）R0的阻值是10Ω；
（2）灯泡正常发光100s，电流通过灯泡产生的热量是600J；
（3）电源电压是6V；
（4）电路消耗的最大电功率是9.6W。
24.【答案】解：由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R2支路的电流．
（1）因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由I=UR可得，电阻R1两端的电压：
U1=U2=I2R2=5×10-3A×300Ω=1.5V；
（2）通过R1的电流：
I1=U1R1=1.5V150Ω=0.01A=10mA，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，电流表A1的示数：
I=I1+I2=10mA+5mA=15mA；
（3）电路工作5min，R1产生的焦耳热：
Q1=I12R1t=（0.01A）2×150Ω×5×60s=4.5J．
答：（1）电阻R1两端的电压为1.5V；
（2）电流表A1的示数为15mA；
（3）电路工作5min，R1产生的焦耳热是4.5J．
25.【答案】（1）C
（2）变压器
（3）0.5；0.25
（4）降低
???????（5）D