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

106553001197610018.4 焦耳定律
1．将规格都是“220V、1000W”的一台空调、一台吹风机和电烤箱分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　）
A．电烤箱产生的热量最多
B．空调产生的热量最多
C．吹风机产生的热量最多
D．三个用电器产生的热量一样多
2．如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析正确的是（　　）
A．甲、乙两次实验都应用了控制变量法和转换法
B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
D．甲实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
3．如图甲为探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两烧瓶中盛有等质量的煤油，电热丝R1、R2的电压与电流关系如图乙，则（　　）
A．R1的阻值较大
B．通过R2的电流较大
C．通电一段时间后，R2瓶中温度计的示数变化较大
D．若用水代替煤油实验效果会更好
4．已知一台直流电动机两端的电压为6V，通过电动机的电流为2A，线圈的电阻为0.5Ω．则在1min内电动机消耗的电能及产生的热量分别为
A．720J、720J B．720J、120J
C．720J、600J D．600J、120J
5．电热毯内的电阻丝断了，如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，这样做很不安全，接头处的电阻常称为“接触电阻”。下列关于“接触电阻”的判断正确的是（　　）
A．接触电阻较大，是因为搭接处的接触面积较大
B．接触电阻较大，是因为搭接处的接触面积较小
C．接触电阻较小，是因为搭接处的接触面积较大
D．接触电阻较小，是因为搭接处的接触面积较小
6．如图所示，将三个相同空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，将多个阻值相同的电阻R以不同的连接方式接入电路中，通电一段时间后体积变化最大的气球是（　　）
A．a B．b C．c D．三个相同
7．电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害，下列情况中不属于防止电热危害的是（?）
A．电视机的后盖有许多孔 B．电动机外壳有许多散热片
C．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次 D．电脑机箱内有小风扇
8．如图是“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。通电前，A 、 B 两个 U 型管中的液面相平，通电一段时间后，通过 R1、R2 的电流分别为 I1、I2，则（ ）
A．I1>I2，A 管中的液面较高
B．I1>I2，A 管中的液面较低
C．I1=I2，A 管中的液面较高
D．I1=I2，两管中的液面一样高
9．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，下列说法不正确的是（　　）
A．U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故
B．通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的
C．图乙所示的装置是直接用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电阻大小的关系
D．图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是
10．均标有“220V 60W”的白炽灯、电风扇和电热器并联在家庭电路中，都正常工作时，相同时间内电流做功____（选填“相等”或“不相等”）；相同时间内产生热量Q电风扇____（选填“大于”、“小于”或“等于”）Q 电热器。
11．如图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与_____的关系．物理学家_____做了大量的实验，最先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，其表达式为_____．
12．将两只分别标有“220V 300W”和“220V 600W的电炉并联在电路中正常工作，则两电炉在相同时间内产生的热量之比为____；若串联在电路中使用，在相同时间内产生的热量之比为____.
13．用电炉子做饭时，电炉丝已经热得发红，而与其相连的导线却感觉不到热，这是为什么？
答：导线和电炉丝是串联的，通过它们的______相同，而电炉丝的______比导线大，根据______可知：电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量与导体的______成正比．所以电炉丝已经热得发红不能接触，而与其相连的导线却不怎么热．
14．白炽灯是根据电流的_____效应工作的。灯丝做成螺旋状是为了_____（选填“增大”或“减少”）散热，以便更好地发光。
15．有许多重大火灾都是因用电线路连接处接触不良所造成的，当线路连接处接触不良时，该处的电阻将_____（减小／增大／不变），在该接触处就会局部过热引起升温，接触处的电阻又将随着温度的升高而_____（减小／增大／不变），从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾．
16．乐乐同学在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置．
（1）实验中通过观察U型管液面高度差来比较________，我们把这种实验方法称之为________；
（2）在甲装置中，a、b两个空气盒中的电阻R1、R2是________连接的（选填“串联”“并联”）；这样做的目的是________，通电相同时间后，观察到的现象是________（选填“左侧”“右侧”）U型管液面高度差较大；
（3）请用以上实验的结论解释：为什么电炉丝热的发红而导线几乎不发热？____
（4）请根据图乙所示的电阻关系，在图丙线框AB间完成缺损的电路图________；乙装置可探究的问题是________．
五、计算题
17．如图，是一款各位奶爸奶妈的必备电器﹣﹣暖奶器，其铭牌如表格所示，它有着高温消毒，中温加热和低档保温的功能。其等效电路结构如图。已知：电源电压为36V，R1和R2为发热电阻，R3是规格为“20Ω5A”的滑动变阻器。S闭合，S1、S2均断开时，电器处于低温档，移动滑片，可以手动调节低温档的加热功率；S、S1闭合，通过控制S2的通断，可以使电器处于高温档或中温档。求：
产品型号
XXXX型XXX色
产品名称
暖奶器
额定电压
36V
额定容量
两个奶瓶
额定功率
高温档
280W
中温档
180W
低温档
？
(1)暖奶器以中温档工作时，电路中的电流大小？
(2)R2的电阻大小？
(3)电压表的量程为“0～24V”，电流表量程为“0～3A”，在不损坏电路元件的前提下，低温档手动调节的加热功率范围？
18．如图甲是超超老师抽奖抽到的多功能养生壶,图乙是该品牌养生壶简化电路图,表是该电器的相关参数．求：
项目
参数
电源电压（V）
220
低温档功率（W）
275
中温档功率（W）
550
高温档功率（W）
1100
容积（L）
1
(1)养生壶处于低温档工作时,电路中的电流大小为多少 A；
(2)R1 的阻值为多少Ω；
(3)超超老师家的电能表上标有“3600revs/(kW·h)”的字样,他将家中的其它用电器都与电源 断开,仅让该养生壶在高温档下工作,观察 125s 内电能表的转盘转了 88revs,则当时的实际电压为多少V?
参考答案
1．A
【详解】
家庭电路电压是220V，三个电器都在额定电压下工作，实际功率相同都是1000W，通电相同时间，由W=Pt可知，三个用电器在相同时内消耗的电能相同。
A．电烤箱工作时，电能全部转化为内能，产生的热量最多，故A正确；
B．空调工作时，大部分电能使压缩机和电风扇转动，转化成机械能；只有一小部分电能使压缩机和电风扇的线圈发热，产生少量的热量，故B不正确；
C．吹风机工作时，一部分电能使风扇转动，转化成机械能；一部分电能使电热丝发热，产生热量，故C不正确。
D．三个用电器消耗的电能相同，但产生的热量不同，故D不正确。
故选A。
2．A
【详解】
A．甲、乙两次实验中用到的研究物理问题的方法是控制变量法和转换法，故A正确；
B．甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧电阻产生热量多；则右侧容器内空气吸收的热量多，故B错误；
C．乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误；
D．甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，其电阻值不同，所以是研究电流产生的热量和电阻的关系，故D错误。
故选A。
3．C
【详解】
A．由电热丝R1、R2的电压与电流关系可知两电阻阻值分别为
可知R1的阻值较小，故A不符合题意；
B．两电阻串联，通过的电流相同，故B不符合题意；
C．通电一段时间后，根据可知，R2瓶中温度计的示数变化较大，故C符合题意；
D．因煤油的比热容小些，在质量相等的条件下，吸收相等的热量，升高的温度更明显，更便于观察比较，故D不符合题意。
故选C。
4．B
【解析】
电动机正常工作时其电路是非纯电阻电路，根据焦耳定律，电动机产生的热量：
电动机消耗的电能为W=UIt=6V×2A×60s=720J，
故B正确，选项ACD错误．
答案为B．
点睛：在电动机工作时，电能转化为机械能和内能，内能的大小由焦耳定律计算，机械能由能量守恒求解．
5．B
【详解】
电热毯内的电阻丝断了，将电阻丝的两个断头接上后，接头处是两根导线相连，由于搭接处的接触面积较小，电阻就较大，根据焦耳定律公式Q＝I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，因此接头处烧焦就是因为电阻过大造成的。
故选B。
6．B
【详解】
由图示电路可知，三部分电阻丝串联接入电路，则通过三部分电阻的电流I与通电时间t都相等，因为电阻R阻值相同，根据电阻大小影响因素，则两个电阻R串联总电阻最大，两个电阻R并联总电阻最小，则可得三个瓶内的电阻大小关系
由焦耳定律可知
所以，b气球所在瓶内电阻产生的电热最多，c气球所在瓶内电阻产生的电热最少，产生电热的多少通过气球的体积变化来反映，所以b瓶中的电阻丝阻值最大，放出的热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大；故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
7．C
【详解】
A．电视机的机壳上有许多小孔是为把各电器元件产生的热量及时散失掉，故A不符合题意；
B．电流通过电机产生的热量是有害的，有许多散热片可以用来散热，故B不符合题意；
C．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次防止家电受潮，再次使用时被损坏，故C符合题意；
D．过多的热量会影响计算机的正常工作，机箱内有风扇，这都是为了散失热量，故D不符合题意。
故选C。
8．A
【详解】
由图可知，右侧两电阻丝并联后与左侧电阻丝串联，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以
由可知，通电时间相同时
所以左侧电阻产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，左侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，A玻璃管液面较高。
故选A。
9．BC
【详解】
A. 通电后，容器内电阻温度升高，使容器内气体受热膨胀，从而使U形管液面发生变化，故A正确，不符合题意；
B. 容器内气体内能增大是通过热传递的方式改变的，故B错误，符合题意；
C. 观察图乙可知，容器内两电阻阻值大小相等，电流大小不等，则探究的是电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系，故C错误，符合题意；
D. 观察左图可知，容器内两电阻电流相等，电阻之比为1:2，由Q=I2Rt可知，通电相同时间，产生热量之比等于电阻之比，为1:2，故D正确，不符合题意。
故选BC。
10．相等 小于
【详解】
[1]由题意知，白炽灯、电风扇、电热器的额定电压都是220V，额定功率都是60W，把它们并联在照明电路中，它们都能正常工作，由W=Pt可知，在相同时间内电流做功相等。
[2]电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生很少的热量，电热器工作时，把电能几乎全部转化为热量。
11．电阻 焦耳 Q＝I2Rt
【详解】
第一空．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；图中两电阻串联中，通过的电流和通电时间相同，而电阻大小不同，所以该装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系；
第二空．物理学家焦耳做了大量的实验，最先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系；
第三空．关系式为Q＝I2Rt．
12．1：2 2：1
【详解】
[1]两个电炉并联在电路中正常工作时，在相同时间内产生的热量之比为
[2]两电炉的电阻分别是、，串联在电路中使用时，在相同时间内产生的热量之比为
13．电流 电阻 电阻
【详解】
[1][2]导线和电炉丝是串联的，根据串联电路的电流规律可知：流过它们的电流相同，而电炉丝的电阻比导线的电阻要大的多．
[3][4]根据Q=I2Rt(焦耳定律)可知，电流和时间一定时，电流通过导体产生的热量与导体的电阻成正比．电炉丝电阻大产生热量多而发红，导线电阻小，发热小觉不出热来．
14．热 减少
【详解】
[1]白炽灯是电流通过灯丝时发热，当灯丝的温度达到2500℃左右的白炽状态时会发光的原理而制成的，故它利用的是电流的热效应。
[2]为了提高灯丝的温度，减少散热，才把灯丝做成螺旋状。
15．增大 增大
【详解】
当线路连接处接触不良时，该处的电阻会增大；利用焦耳定律分析接触处局部过热，而金属电阻的阻值随温度升高而增大，据此分析．电路连接处与原来相比，由于接触不好，电流通过时受到的阻碍作用增大，因此电阻增大；连接处相对于其他地方电阻增大，根据焦耳定律Q=I2Rt，在电流相同、时间相同的情况下产生了更多的热量，因此导致局部温度升高，而金属导线的电阻随温度的升高而增大，电阻增大，产生的热量更多，温度升得更高，以致恶性循环引发火灾．
16．电流通过导体产生热的多少 转换法 串联 控制电流相同 右侧 电流和通电时间相同时,电炉丝比导线电阻大,产生的热量多,所以电炉丝热的发红而导线几乎不发热 流通过导体产生的热与电流大小的关系
【详解】
(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,这种研究方法叫转化法;
(2)由甲装置可以知道,a、b两个空气盒中的电阻R1、R2是串联的;电阻串联后,通过的电流是相同的;通电相同时间后,根据焦耳定律可以知道,电阻越大,产生的热量越多,则U型管的液面就越高,故右侧U型管液面高度差较大;
(3)电炉在使用时,电炉丝和导线串联, ,通电时间t相同,由 可以知道,当 时,电流产生的热量的关系为: ,从而出现电炉丝热得发红,但跟电炉丝连接的导线都不怎么热的现象.
(4)由乙图可以知道:d中的两个电阻并联后再与c中的电阻串联,故电路图为:
；
两个装置中的电阻是相同的,通电时间相同,但通过的电流不同,故探究的是电流通过导体产生的热与电流大小的关系.
因此，本题正确答案是:(1)电流通过导体产生热的多少; 转换法;(2)串联;控制电流相同;右;(3)在电流和通电时间相同时,电炉丝比导线电阻大,产生的热量多,所以电炉丝热的发红而导线几乎不发热;(4)如图;电流通过导体产生的热与电流大小的关系.
【点睛】
(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,这种研究方法叫转化法;
(2)根据串联电路的特点分析;在电流和通电时间相同时,电阻越大的产生的热量越多;
(3)由焦耳定律知道,电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比.电炉丝和连接的导线串联在电路中(通过的电流相等),通电时间是相同的,而电炉丝的电阻比导线的电阻大,据焦耳定律分析原因.
(4)根据实物图连接电路图;根据实物图中的相同点和不同点分析探究的问题.
17．(1) 5A；(2) 12.96Ω；(3) 20W～64.8W
【详解】
(1)暖奶器以中温档工作时，由P＝UI可得，电路中的电流
(2)R2的电功率
P2＝P高﹣P中＝280W﹣180W＝100W
因并联电路中各支路两端的电压相等,故
(3)S、S1闭合，S2断开时，电路为R1的简单电路，暖奶器处于中温档
S闭合，S1，S2均断开时，R1与R3串联，暖奶器处于低温档，电路中的最大电流
I大＝3A
此时加热档的功率
P1大＝I大2R1＝（3A）2×7.2Ω＝64.8W
当R3两端的电压U3′＝24V时，电路中的电流最小
U1＝U﹣U3′＝36V﹣24V＝12V
电路中的最小电流
低温档的功率
P1小＝I小2R1＝（A）2×7.2Ω＝20W
故低温档手动调节的加热功率范围为20W～64.8W。
答：(1)暖奶器以中温档工作时，电路中的电流为5A；
(2)R2的电阻为12.96Ω；
(3)低温档手动调节的加热功率范围为20W～64.8W。
18．(1) 1.25A (2) 88Ω (3) 176V
【详解】
①当S2接A、S1断开时，R1与R2串联，此时电路中总电阻最大，根据P=可知，此时电路消耗功率最小，为低温档；②当S2接B、S1闭合时，R1与R2并联，此时电路中总电阻最小，根据P=可知，此时电路消耗功率最大，为高温档；③当只闭合S1时，电路中只有R1工作，电路中总电阻介于①、②两种情况，则此时为中温档．
(1)低温档工作时，功率为P低=275W，根据P=UI，则电路中的电流大小为I===1.25A．
(2) 当只有R1 工作时，为中温档，功率为P中=550W，根据P=得R1 ===88Ω．
(3) 养生壶在额定电压下高温档工作时功率为P高=1100W，则R1与R2并联的总电阻R总 ===44Ω．实际电能表转盘在125s内转了 88revs，则养生壶消耗的电能为W===88000J．由W=得实际电压为U实===176V．