九年級物理寒假分層作業(yè)：第23練 焦耳定律（解析版）

第23練焦耳定律一、選擇題1．（2022·北京通州·九年級期末）如圖所示的四種家用電器中，主要利用電流熱效應(yīng)工作的是（）A．抽油煙機(jī)B．電冰箱C．電餅鐺D．電視機(jī)【答案】C【詳解】A．抽油煙機(jī)，利用電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能工作的，故A不符合題意；B．電冰箱利用電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因為是利用壓縮機(jī)工作的，故B不符合題意；C．電餅鐺利用電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能工作，故是利用電流的熱效應(yīng)，故C符合題意；D．電視機(jī)是利用電能轉(zhuǎn)化為光能工作的，故D不符合題意。故選C。2．（2022·吉林·長春外國語學(xué)校九年級期末）如圖所示，將錫紙條的中間剪掉一些（如圖乙所示），已知ab、bc、cd長度相等，ab段較細(xì)，將錫紙條接在電池兩極，很快錫紙條開始冒煙、著火，如圖甲所示。關(guān)于該實驗的分析正確的是（）A．a(chǎn)b段的電阻小于cd段的電阻B．a(chǎn)b段產(chǎn)生的熱量最少C．用普通紙代替錫紙也能著火D．該實驗?zāi)苷f明短路帶來的危害【答案】D【詳解】A．由圖中可知，ab段與bc段的長度相同，而ab段的橫截面積較小，故可知ab段的電阻大于bc段的電阻，故A錯誤；B．因錫紙條中各處的電流相同，且通電時間相同，故由Q=I2Rt可知，ab段橫截面積最小，電阻最大，產(chǎn)生的熱量最多，故B錯誤；C．因普通紙不容易導(dǎo)電，是絕緣體，故用普通紙接在電源兩極時沒有電流流過，不會著火，故C錯誤；D．用錫紙條將電源正負(fù)極直接相連后，此時電路中的電流過大，電流的熱效應(yīng)使得錫紙條溫度升高，達(dá)到錫紙條的燃點后會被點燃，說明在電路中，短路會造成電路中電流過大從而容易引起火災(zāi)，故D正確。故選D。3．（2022·全國·九年級課時練習(xí)）如圖所示是家用電吹風(fēng)的工作原理圖，圓弧形觸片可置于A、B、C三處，電吹風(fēng)工作時可以吹出熱風(fēng)也可以吹出涼風(fēng)，下列說法正確的是（）

A．電風(fēng)扇工作時將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能B．電熱絲選材時要選擇導(dǎo)電性能好的銅絲C．圓弧形觸片置于A處時電風(fēng)扇和電熱絲串聯(lián)D．圓弧形觸片置于B處時電吹風(fēng)吹涼風(fēng)【答案】D【詳解】A．電風(fēng)扇工作時將電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故A錯誤；B．根據(jù)焦耳定律可知，電流產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻、通電時間、電流的大小有關(guān)；選擇電熱絲時，電熱絲要有一定的電阻值，而銅絲的導(dǎo)電性較好，同種情況下的電阻很小，容易造成電路短路，故B錯誤；C．圓弧形觸片置于A處時，電流的路徑有兩條，電風(fēng)扇和電熱絲并聯(lián)，故C錯誤；D．圓弧形觸片置于B處時，只有電動機(jī)接入電路，電吹風(fēng)吹涼風(fēng)，故D正確。故選D。4．（2022·北京海淀·九年級期末）在如圖所示的家用電器中，消耗電能主要是用來產(chǎn)生熱量的是（）A．電熨斗 B．臺式電風(fēng)扇C．電視機(jī) D．筆記本電腦【答案】A【詳解】A．電熨斗通電后主要是發(fā)熱，把電能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是電流的熱效應(yīng)，故A符合題意；B．臺式電風(fēng)扇通電后主要是轉(zhuǎn)動，把電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B不符合題意；C．電視機(jī)通電后主要是發(fā)光和產(chǎn)生聲音，把電能主要轉(zhuǎn)化為光能、聲能，故C不符合題意；D．筆記本電腦通電后主要是把電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，故D不符合題意。故選A。5．（2020·廣東順德·九年級階段練習(xí)）關(guān)于如圖所示的實驗，下列說法中錯誤的是（）A．該實驗研究的是電流的熱效應(yīng)，實驗中要控制兩燒瓶中煤油的質(zhì)量相同B．實驗中串聯(lián)的目的是為了控制通過兩電阻絲的電流相同C．該裝置是探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系D．實驗中是通過觀察溫度計示數(shù)的高低來判斷電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少【答案】C【詳解】A．該實驗探究的是電流產(chǎn)生熱量多少的影響因素，探究的是電流的熱效應(yīng)，由于電流產(chǎn)生的熱量無法直接觀察，需要借助觀察煤油吸收的熱量，則根據(jù)Q=cm?t結(jié)合控制變量法可知，需要控制煤油的質(zhì)量相同，故A正確，不符合題意；BC．如圖裝置中，兩電阻絲串聯(lián)，即通過的電流和通電時間相同，電阻不同，從而研究電流產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻的關(guān)系，故B正確，不符合題意，C錯誤，符合題意；D．實驗中通過觀察溫度計示數(shù)的高低來判斷電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少，采用的是轉(zhuǎn)換法，故D正確，不符合題意。故選C。6．（2022·北京海淀·九年級期末）甲、乙兩只電熱杯及其銘牌如圖所示，若它們的電阻不隨溫度的變化而改變，則下列說法中正確的是（）

A．甲的電阻小于乙的電阻B．兩電熱杯均正常工作時，相同時間內(nèi)消耗的電能一樣多C．若將乙接在電壓為110V的電路中，它的實際功率為250WD．若將兩電熱杯串聯(lián)后接在電壓為220V的電路中，相同時間內(nèi)甲產(chǎn)生的熱量較多【答案】D【詳解】A．兩電加熱器均正常工作時的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI=的變形式可知，甲的功率較小，其電阻較大，故A錯誤；B．兩電加熱器均正常工作時的功率和額定功率相等，由圖知甲的額定功率較小，根據(jù)W=Pt可知，相同時間內(nèi)甲消耗的電能較少，故B錯誤；C．乙的電阻將乙接入110V的電路中，它的實際功率故C錯誤；D．兩電加熱器串聯(lián)后接在220V的電路中時通過它們的電流相等，甲的電阻大，由P=I2R可知，甲的實際功率較大，相同時間內(nèi)甲產(chǎn)生的熱量較多，故D正確。故選D。7．（2022·廣東白云·九年級期末）如圖所示，阿里公司的數(shù)據(jù)運行服務(wù)器浸泡在裝有冷卻液的容器中。冷卻液直接吸收服務(wù)器通電工作產(chǎn)生的熱量，再進(jìn)入外循環(huán)冷卻，之后再送回服務(wù)器所在容器。以下分析正確的是（）A．此冷卻液屬于導(dǎo)電性能強(qiáng)的材料 B．此冷卻液的比熱容應(yīng)該很小C．服務(wù)器的內(nèi)能不會發(fā)生轉(zhuǎn)移 D．冷卻液有效減小電熱產(chǎn)生的危害【答案】D【詳解】A．服務(wù)器浸泡在冷卻液中，如果導(dǎo)電性強(qiáng)，會引起服務(wù)器短路，應(yīng)選擇絕緣性好的材料，故A錯誤；B．冷卻液選擇比熱容大的，在質(zhì)量相同時，改變相同的溫度，相比比熱容小的物質(zhì)吸收的熱量更多，故應(yīng)選擇比熱容大的物質(zhì)。故B錯誤；C．冷卻液的作用是將服務(wù)器的內(nèi)能通過熱傳遞轉(zhuǎn)移走，內(nèi)能減小，溫度降低，保護(hù)服務(wù)器，故C錯誤；D．由于電流的熱效應(yīng)，電流通過導(dǎo)體時一般都會發(fā)熱，設(shè)備內(nèi)能增加，溫度升高，冷卻液通過熱傳遞將熱量帶走，防止因溫度過高而損壞，可以保護(hù)設(shè)備。故D正確。故選D。8．（2022·天津河?xùn)|·九年級期末）甲，乙兩個電熱器的電阻之比為3∶2，通電相同時間產(chǎn)生的熱量之比為8∶3．則通過甲、乙的電流之比為（）A．3∶2 B．2∶3 C．3∶4 D．4∶3【答案】D【詳解】由焦耳定律Q=I2Rt可知，通過甲、乙的電流之比故選D。二、非選擇題9．（2022·河南鄧州·九年級期末）如圖所示是燈泡L和電阻R的I-U圖像，若將兩元件串聯(lián)接入電路，使通過L的電流為0.15A，則電源電壓是______V；若將兩元件并聯(lián)接在2V的電源兩端，電路中的總電流為______A，通電5min電流通過電阻產(chǎn)生的熱量為______J。【答案】40.3560【詳解】[1]小燈泡L和電阻R串聯(lián)后接在某電路，使通過L的電流為0.15A，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流I=0.15A，由圖象可知，它們兩端的電壓分別為UL=1V，UR=3V因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電源的電壓U=UL+UR=1V+3V=4V[2]小燈泡L和電阻R并聯(lián)接在電壓為2V的電源兩端時，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，它們兩端的電壓UL實=UR實=2V由圖象可知，通過它們的電流分別為IL=0.25A，IR=0.1A因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，電路中的總電流I=IL+IR=0.25A+0.1A=0.35A[3]通電5min電流通過電阻產(chǎn)生的熱量Q=W=UR實IRt=2V×0.1A×5×60s=60J三、作圖題10．（2021·全國·九年級課前預(yù)習(xí)）在研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實驗中，用到圖所示的實驗器材．若探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，請你用筆畫線代替導(dǎo)線在圖中選擇合適的器材完成實驗電路的連接．（______）【答案】【詳解】探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系時，需控制電阻和通電時間相同，所以選擇兩個相同的電阻串聯(lián)；從電源正極依次串聯(lián)滑動變阻器、右側(cè)電阻裝置以及開關(guān)回到電源負(fù)極；如下圖所示：四、實驗題11．（2022·北京西城·九年級期末）小亮同學(xué)想探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻、通電時間是否有關(guān)。他連接了如圖甲所示的電路。在圖甲、乙中有三個相同的透明容器，其中密封著等量的空氣，三個容器中都有一根電阻絲，電阻絲的阻值分別為和。在C容器的外部有一根的電阻絲和透明容器內(nèi)的電阻絲并聯(lián)。（1）小亮利用圖甲所示的電路進(jìn)行實驗，他所探究的問題是：___________；（2）該實驗中利用U形管中液面高度的變化來反映___________；（3）若用圖乙的裝置替換圖甲中___________（選填“A”或“B”）密封容器進(jìn)行實驗，可以探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過導(dǎo)體的電流大小是否有關(guān)。在C容器外部并聯(lián)電阻，作用是___________?！敬鸢浮侩娏魍ㄟ^導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系電阻絲產(chǎn)生的熱量多少B使圖乙裝置替換圖甲裝置后，通過左右兩個透明容器中的的電阻絲時的電流不同【詳解】（1）[1]由圖甲可知，兩端導(dǎo)體串聯(lián)，電阻不同，通過電流、通電時間相等，根據(jù)控制變量法可知小亮同學(xué)想探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻是否有關(guān)，即探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系。（2）[2]U形管液面的高度發(fā)生變化，是因為氣體的熱脹冷縮，因此U行管的液面高度變化可以反映電阻絲產(chǎn)生的熱量多少。（3）[3]若探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過導(dǎo)體的電流大小是否有關(guān)，需保持其他條件不變，根據(jù)可知，電阻大小需相同，故需用圖乙的裝置替換圖甲中B。[4]因為圖乙串聯(lián)在電路中，根據(jù)通過串聯(lián)電路的電流處處相等可知，，由干路電流大于支路電流可知，在C容器外部并聯(lián)電阻后，通過乙圖中電阻絲的電流較小。五、綜合題12．（2022·全國·九年級課時練習(xí)）圖甲為一種新型電飯鍋，圖乙為其簡化電路，其中R1和R2均為電熱絲，S1是自動控制開關(guān)，通過開關(guān)的控制，可實現(xiàn)智能化地控制食物在不同時間段的溫度。圖丙為其在工作的30min內(nèi)功率隨時間變化的圖象。已知其高溫檔的功率為600W，電阻R1=5R2。（1）請寫出電飯鍋在低溫檔保溫時兩個開關(guān)的通斷狀態(tài)。（2）求出電飯鍋在這30min內(nèi)產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮浚?）見解析；（2）7.8×105J【詳解】解：（1）由圖示電路圖可知，開關(guān)S閉合、S1斷開時，只有電阻R1接入電路，此時電路總電阻最大，S、S1都閉合時，兩電阻并聯(lián)，此時電路中總電阻最小。電源電壓一定，由可知，S閉合、S1斷開時，電功率最小，處于保溫狀態(tài)；（2）題意可知，高溫?fù)蹼姽β剩篜1=600W，由（1）知，高溫?fù)鯐r兩電阻并聯(lián)，已知：，由得由圖示圖象可知由可得，30min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為答：（1）S閉合、S1斷開時，電功率最小，處于低溫保溫狀檔；（2）電飯鍋在這30min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為。六、計算題13．（2022·甘肅肅州·九年級期末）小致家的電暖爐上標(biāo)有“220V1100W”的字樣，求：（1）正常工作時通過電暖爐爐絲的電流是多少？（2）正常工作時電暖爐爐絲的電阻是多少？（3）該電暖爐正常工作100s產(chǎn)生的熱量是多少？（4）當(dāng)加在電暖爐爐絲兩端的電壓為110V時，它的實際功率是多少？【答案】（1）5A；（2）44Ω；（3）1.1×106J；（4）275W【詳解】解：（1）正常工作時通過電暖爐爐絲的電流是（2）正常工作時電暖爐爐絲的電阻是（3）該電暖爐正常工作100s產(chǎn)生的熱量是（4）當(dāng)加在電暖爐爐絲兩端的電壓為110V時，它的實際功率是答：（1）正常工作時通過電暖爐爐絲的電流是5A；（2）正常工作時電暖爐爐絲的電阻是；（3）該電暖爐正常工作100s產(chǎn)生的熱量是；（4）當(dāng)加在電暖爐爐絲兩端的電壓為110V時，它的實際功率是。14．（2022·北京豐臺·九年級期末）如圖所示，是某電加熱飲水機(jī)的簡化電路圖，其中R1、R2為阻值一定的電熱絲。當(dāng)飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時，水被迅速加熱，達(dá)到預(yù)定溫度時，通過控制開關(guān)S2，可使飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)。已知飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)的功率為550W，保溫狀態(tài)的功率為220W，電源電壓保持220V不變。（1）請你利用所學(xué)知識，判斷當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)還是保溫狀態(tài)？（要求：寫出判斷過程和結(jié)論）（2）求飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)時，工作5min所消耗的電能；（3）求電熱絲R1的阻值?！敬鸢浮浚?）當(dāng)開關(guān)S1閉合，S2閉合，為加熱狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)S1閉合，S2斷開，為保溫狀態(tài)；（2）；（3）88Ω【詳解】解：（1）根據(jù)可知，電源電壓一定，