人教版物理九年级上册 第4节 焦耳定律 同步检测

第4节 焦耳定律一、选择题1.首先发现电流效应的物理学家是（ ） A.法拉第B.欧姆C.奥斯特D.安培2.有两条电阻丝，它们的电阻之比是2：1，把它们并联后接入电压为U的电路中，则在相等的时间里，它们放出的热量之比是（） A.1：2B.2：1C.1：4D.4：13. 下列家用电器中，主要利用电流热效应工作的是（） A.电风扇B.电视机C.电饭锅D.洗衣机4.如图所示电路中，已知R1R2 ， 电源电压U保持不变，在相同的时间内四个电路中总共放出的热量由多到少的顺序是（ ）A.甲、乙、丙、丁B.甲、丙、丁、乙C.丙、丁、乙、甲D.乙、丁、丙、甲5.电炉通电后电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么热，其原因是（ ） A.电炉丝的电阻小B.导线的电阻小C.通过导线的电流大D.通过电炉丝的电流大6.电风扇、电烙铁和电动机上都标有“220 V 60 W”字样，它们都在额定电压下工作相同时间，产生热量多的是（） A.电风扇B.电烙铁C.电动机D.一样多7.假设导体没有电阻，当用电器通电时，下列说法正确的是（ ） A.白炽灯仍然能发光B.电动机仍然能转动C.电饭锅仍然能煮饭D.电熨斗仍然能熨衣服8.下列生活中的用电器通电时不希望它发热的是 ( ) A.电炉B.电熨斗C.电风扇D.电饭锅9.为了研究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”，小秋设计如图实验：先在一块电路板上插上四根相同的竹筷，然后在相对的两根竹筷间分别连上阻值不同的电阻丝AB和CD（RABRCD），最后和开关、蓄电池组成一电路实验时，小秋将一块长方体泡沫块水平放在两根电阻丝上，闭合开关，发现搁在CD上的泡沫块先被切断下列说法正确的是（） A.本实验研究的是电热Q与电流I的关系B.实验中两根电阻丝产生的热量是QABQCDC.将泡沫块换成薄石蜡块也可以完成该实验10.小洁家购买了一台电饭锅，在使用时闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作，请你用所学的物理知识帮小洁分析一下，发生这一现象的原因是（ ） A.电压太高B.电源线太粗C.电源线太细D.电源线太短11.电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接着的铜导线却不怎么热，原因是（） A.铜导线比电炉丝传热快，所以不怎么热B.铜导线有绝缘层，所以不怎么热C.铜导线的电阻小，消耗电能小，炉丝的电阻大，消耗电能多，所以热得发红D.通过电炉丝的电流比通过电线的电流小12.如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，通电后，观察两个U形管中液面高度的变化下列说法正确的是（ ）A.通电一段时间后，左边液面高度比右边高，说明电流通过R1产生的热量比R2少B.通电一段时间后，R1产生的热量等于R2、R3产生的热量之和C.该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流的关系D.R3在本实验中主要起到分流的作用，在此实验过程中不会发热二、填空题 13.一个电阻为20的电炉，通过它的电流为10A，让它工作1min产生的热量为_ 14.综合问题：冬天同学们到学农基底实践时的几个场景如下，请你挑选1个，用所学的物理知识进行解释：同学们用电热水器给水加热水开了，壶盖不断的跳动宿舍的暖气用热水作为热源效果更好解析场景_：_ 15. 电炉丝热得发红，而跟它串联的导线却几乎不发热，这是因为通过它们的电流_（填“相等”或“不相等”），而导线的电阻比电炉丝的电阻_（填“小”或“大”）得多 16.如图所示电路中，电源两端电压不变，R1、R2的阻值分别为10和20，当S1、S2均闭合时电压表的示数为6V。通过R1的电流为_A，通电1min电流通过R1产生的热量是_J17.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，以便更好地发光在开灯瞬间，灯丝容易烧断，原因是此时灯丝电阻较_. 18.在探究电流通过导体时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这是用来探究电流通过电阻丝产生的热量与_ 的关系19.如图是“探究电流的通过导体产生的热量跟电阻大小关系”的实验装置示意图A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A内的金属丝电阻较小，烧瓶B内的金属丝电阻较大实验中应使两瓶中盛装的煤油质量_（选填“相等”或“不相等”）当开关闭合后，_（选填“A”或“B”）瓶中温度计示数上升较快，仅使用图中的器材_（选填“能”或“不能”）探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系20.已知R1：R2=3：4，当电阻R1、R2串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比U1：U2=_；当电阻R1、R2并联在电路中时，在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比Q1：Q2=_。 三、实验探究题 21.小明在探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”时，设计了如图甲、乙所示的实验装置，烧瓶内装入质量相等、初温相同的煤油，烧瓶中金属丝A，B的电阻RARB ， 插入相同的温度计 （1）在进行甲图所示实验时，小明闭合开关一段时间后，发现两烧瓶中温度计示数均无变化，他将电压表的负接线柱与a接线柱连接，电压表的正接线柱依次与其他接线柱连接，从而检查此两点间有无电压，对应出现的电压表有无示数如表所示 电路各点间ajaiahagafaeadacab电压表示数有有有有有无无无无根据以上信息可判断电路出现的故障是 ；（选填选项前的字母） A.开关接触不良B.滑动变阻器短路C.导线ef 断路D.金属丝B断路（2）小明排除电路故障后继续实验，电路接通后，_温度计示数升高得快；（选填“P1”或“P2”） （3）在进行甲图所示实验的同时小明还按乙图所示进行实验（两图中滑动变阻器的滑片位置不变），比较P1和P3两支温度计示数变化情况，可探究电流通过导体产生的热量与_是否有关 22.如图所示是“探究电流产生的热量与电流、电阻的关系”的实验装置(甲、乙、丙三个容器内三根玻璃管液面相平)（1）电流产生的热量不易直接测量，在实验中是通过观察玻璃管中液面的_来比较甲、乙、丙容器内空气温度的变化 （2）在通电时间相同的情况下，通过对比观察甲、乙容器中的玻璃管液面变化情况来探究电流产生的热量Q与电阻R的关系，得出的结论是_ （3）在通电时间相同的情况下，通过对比观察_容器中的玻璃管液面变化情况来探究电流产生的热量Q与电流I的关系，得出的结论是_ （4）请根据以上实验结论简要解释“电炉工作时，电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线却不怎么发热”：_ 四、综合题 23.在研究性学习活动中，几名同学对家用微波炉的实际功率和加热效率进行了研究下表所示为记录的相关内容 主要器材微波炉电能表相关资料额定电压220V频率50Hz220V 10（20）A50Hz 600revs/kWh活动记录取质量为250g的水，测得水的初温为20关闭家中其它用电器，只将该微波炉接入电路中，让其单独工作用微波炉给水加热1min测得电能表的转盘在这1min内转了12转加热1min后，水的温度达到60在用微波炉给水加热的1min内，求： （1）水吸收的热量c水=4.2l03J/（kg） （2）微波炉实际消耗的电能 （3）微波炉的实际功率 （4）微波炉给水加热的效率（精确到1%） 24.电热加湿器靠电流的热效应工作某种家用电热加湿器相关参数、外形、电路简化图如图所示电热器的电热丝浸没在加热仓的水中产生热量，使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出，增加环境湿度当加热仓中的水减少到一定程度时，自动阀门智能打开，水由储水箱进入到加热仓中 工作电压220V工作频率50Hz最大运行功率40W储水箱容量2.4L尺寸高315mm，底部直径168mm满水工作时间高气雾量10h，低气雾量24h（1）当气雾调节器R2的滑片移到最左边时，加湿器以最大运行功率工作，求电热丝R1的电阻值 （2）如果加热仓内冷水的温度为20，用最大运行功率工作，经过5min36s，水沸腾产生蒸气，求加热仓中水的体积 （3）当滑片移到最右端时，气雾调节器R2的阻值为605，加湿器以最低气雾量工作，求此时电热丝R1的电功率是多少瓦？c水=4.2103J/（kg），水=1103kg/m3 ， 电热丝R1产生的热量全部被水吸收环境为标准大气压 答案解析 一、选择题1.【答案】C 【解析】 A法拉第发现了电磁感应现象，不是首先发现电流效应的物理学家，A不符合题意；B欧姆总结了欧姆定律，B不符合题意；C奥斯特发现了通电导体周围存在磁场，是第一个发现电流磁效应的科学家，C符合题意；D安培建立了安培定则，用于判断通电螺线管的磁极，D不符合题意故答案为：C【分析】法拉第、安培、欧姆、奥斯特、牛顿等物理学家都对物理学史做出了突出的贡献，奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应，欧姆得出了欧姆定律，安培得出了安培定则，牛顿发现了三大定律等.2.【答案】A 【解析】 ：并联电路电压U相等，两电阻丝并联在相等时间t内产生的热量之比：故A正确；分析：已知电阻丝电阻之比，应用并联电路特点与电功公式可以求出电阻丝产生的热量之比3.【答案】C 【解析】 ：A、电风扇主要是把电能转化为机械能，故错误B、电视机是将电能转化为光能和声能，故错误C、电饭锅是利用了电流的热效应，即将电能转化为热能，故正确D、洗衣机利用电动机带动工作，将电能转化为机械能故错误故选C【分析】当电流通过电阻时，电流作功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应即在该过程中消耗了电能，主要产生热能，所以从能量转化的角度分析即可4.【答案】D 【解析】 因为甲、乙、丙、丁四个电路两端电压相等，电阻关系为R甲R丙R丁R乙 ， 根据纯电阻电路焦耳定律公式 可知，相同时间内产生的热量关系为：Q乙Q丁Q丙Q甲故选D【分析】根据串并联电路电阻特点可知，两电阻并联时总电阻最小，两电阻串联时总电阻最大；根据 可知，电压不变时，电阻越小，电路产生的热量越多，反之越少5.【答案】B 【解析】【解答】电炉在使用时，电炉丝和导线串联，I电炉丝=I导线 ， 通电时间t相同，Q=I2Rt，R电炉丝R导线 ， 电流产生的热量：Q电炉丝Q导线 ， 从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象；由上述分析可知选项A、C、D都不正确故选B【分析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体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，据焦耳定律分析判断6.【答案】B 【解析】【解答】电风扇和电动机工作时消耗电能，大部分转化为机械能，少部分转化为内能；电烙铁工作时把电能全转化为内能；它们都在额定电压下工作P=P额 ， 实际功率P相同，W=Pt，工作时间相同时，三个用电器消耗的电能相同，又只有电烙铁把电能全转化内能，电烙铁产生的热量最多故选B【分析】根据电风扇、电烙铁和电动机这三种用电器工作时的能量转化情况分析判断注意生活中常用电器的能量转化情况：一消耗电能全转化为内能的：电熨斗、电饭锅、电烙铁、电饭锅；二消耗电能转化为内能和机械能的：电风扇、电吹风、电动机7.【答案】B 【解析】【解答】解：白炽灯、电饭锅、电熨斗都是利用电流的热效应工作的，如果导体没有电阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，白炽灯不能发光，电饭锅不能煮饭，电熨斗不能熨衣服如果导体有电阻，电动机工作时，电能转化为机械能和内能，假设导体没有电阻，当电动机通电时，电动机不会产生电热，电能全部转化为机械能，效率更高更好故选B【分析】假设导体没有电阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，利用电流的热效应工作的家用电器将不能工作8.【答案】C 【解析】【解答】电炉、电熨斗、电饭锅是利用电流热效应工作的电器，它们工作时希望它们发热；电风扇是利用电流的磁效应工作的电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，不希望它发热故选C【分析】利用电流热效应工作的用电器希望用电器发热；不是利用电流热效应工作的用电器不希望用电器发热；分析各用电器的工作原理，然后答题本题考查了电炉、电熨斗、电风扇、电饭锅的工作原理，是一道基础题；熟悉常用电器的工作原理、用电器工作时能量的转化方向有助于解决这类问题9.【答案】C 【解析】【解答】解：A、由图可知，AB、CD两根电阻丝串联，所以通过两电阻丝的电流相同、通电时间相同，由焦耳定律可知，该实验研究的是：当通过的电流和通电时间相同时，电流产生的热量与导体电阻大小的关系，故A错误；B、因为两电阻丝串联，所以通过电阻的电流相等，因为RABRCD ， 根据Q=I2Rt可知，导体电阻越大，产生的热量越多，即QABQCD ， 故B错误C、本实验是通过观察泡沫块的熔化快慢来判断电阻丝产生热量的多少，所以将泡沫块换成薄石蜡块也可以完成该实验，故C正确故选C【分析】（1）由图可知，两电阻丝串联，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，研究的是：当通过的电流和通电时间相同时，电流产生的热量与导体电阻大小的关系；（2）两电阻串联电流相等，由焦耳定律可知阻值越大的电阻发热量越多，温度升高越快；（3）本实验中，电流通过电阻丝产生热量，被泡沫块吸收，达到一定温度后泡沫块熔化，实验中采用的物体熔化温度不能太高，据此分析10.【答案】C 【解析】【解答】解：电饭锅与电源线串联，流过它们的电流I相等，电源线很热，说明电源线电阻产生的热量多，电源线电阻比较大导体的电阻与导体材料、导体长度、导体横截面积有关，电饭锅电源线的材料、长度一定，电阻较大，是因为电源线横截面积太小，电源线太细造成的，C符合题意故答案为：C【分析】抓住现象说明电源线电阻产生的热量多，电阻比较大，所以是电源线横截面积太小造成的.11.【答案】C 【解析】【解答】解：电炉丝跟铜导线串联，通过它们的电流大小和通电时间相等，由于电炉丝的电阻大，所以产生的热量多，因此电炉丝通电后热得发红，而铜导线却不怎么热由上述可知选项A、B、D都不正确故选C【分析】电流通过导体产生的热量跟电流、电阻大小和通电时间均有关，因此在分析电流通过导体产热多少时应用控制变量法在电流、通电时间相等时，电阻越大产生的热量越多；在电流、电阻一定时，通电时间越长产生的热量越多；在电阻、通电时间一定时，电流越大产生的热量越多12.【答案】C 【解析】【解答】解：A、通电一段时间后，左边液面高度比右边高，说明电流通过R1产生的热量比R2多，故A错误； B、R1的阻值要大于R2、R3并联的总电阻，电流相同，电阻不变，产生的热量不同，故B错误；C、由图可知，电阻相同，电流不同，所以探究的热量与电流的关系，故C正确；D、R3在本实验中主要起到分流的作用，通电后，该电阻仍会发热，故D错误故选：C【分析】（1）电阻相同时，电流越大，产生的热量越多，则液面越高；（2）根据电阻的不同分析；（3）根据图中的相同点和不同点分析；（4）导体通电后会产生热量二、填空题13.【答案】1.2105J 【解析】【解答】解：R=20，I=10A，t=1min=60s，电阻产生是热量Q=I2Rt=（10A）22060s=1.2105J故答案为：1.2105J【分析】已知电阻、电流与通电时间，由焦耳定律可以求出电炉产生的热量14.【答案】；电能转化为内能 【解析】【解答】解：场景：用电热水器烧水是将电能转化为内能；场景：水蒸气推动壶盖跳动是将内能转化为机械能；水的比热容比较大，在其他条件相同时，降低相同的温度，水放出的热量更多，所以宿舍的暖气用热水作为热源效果更好 .故答案为：；电能转化为内能 .【分析】分析场景，可得出用电热水器烧水消耗了电能，同时获得了内能，是将电能转化为内能 .15.【答案】相等；小 【解析】【解答】电炉在使用时，电炉丝和导线串联，由串联电路特点知：I电炉丝=I导线 ， 通电时间t相同，根据Q=I2Rt，因为R电炉丝R导线 ， 所以电流产生的热量：Q电炉丝Q导线 ， 所以出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热的现象故答案为：相等；小【分析】焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻大小和通电时间成正比据此分析16.【答案】0.6；216 【解析】【解答】由电路图可知,当S1、S2均闭合时，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压，则电源的电压U 6V，通过R1的电流：I 通电1min电流通过R1产生的热量：Q Rt .故答案为：0.6；216【分析】本题考查了学生对欧姆定律和焦耳定律公式的理解和掌握，当S1、S2均闭合时，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压，正确分析电路是解题的关键.17.【答案】热；减少；小 【解析】【解答】解：（1）白炽灯是将电能转化为内能的，其工作原理是：电流通过灯丝时产生热量，螺旋状的灯丝可以减小热量散失，并不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2019摄氏度以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来（2）白炽灯开灯瞬间，温度较低，灯丝电阻较小，而电压是一定的，因此通过的电流较大，其实际功率大于额定功率，故容易烧断灯丝故答案为：热；减少；小【分析】（1）电流通过导体时电能转化成内能，把这种现象叫做电流热效应（2）影响电阻大小的因素有导体的材料、长度、横截面积和温度18.【答案】电流 【解析】【解答】解：在实验中，其中一个容器的外部，将一个完全相同的电阻和这个容器内的电阻并联，再接入原电路，使通过左边容器中电阻的电流与通过右边容器中电阻的电流不同，可以探究电流产生的热量与通过导体的电流大小的关系故答案为：电流【分析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电压不变，因此需要将右边容器中电阻并联19.【答案】相等；B；能 【解析】【解答】解：（1）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的同种液体；（2）根据电路图可知，铜丝和镍铬合金丝串联连接，即通过铜丝和镍铬合金丝的电流和通电时间相同，而镍铬合金丝的电阻大于铜丝的电阻；由Q=I2Rt可知，镍铬合金丝产生的热量多，即B瓶中的电流产生的热量多；（3）探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”时，调节滑动变阻器阻值，可以改变电路电流大小，因此应用该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电流大小的关系故答案为：相等；B；能【分析】（1）要比较不同电阻丝产生热量的多少，应控制电流与通电时间相等，控制两瓶中液体的质量与初始温度相同；（2）根据焦耳定律判断热量产生较多的容器；（3）探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”时，需改变电路中的电流20.【答案】3：4；4：3 【解析】【解答】当电阻R1、R2串联在电路中时，通过它们的电流相等，故R1、R2两端的电压之比U1：U2=IR1：IR2= R1：R2=3：4；当电阻R1、R2并联在电路中时，它们的两端电压相等，故R1、R2所产生的热量之比Q1：Q2= ： = R2：R1=4：3。故答案为3:4；4:3.【分析】根据欧姆定律U=IR求出R1、R2两端的电压之比；根据Q=W=t求出在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比.三、实验探究题21.【答案】（1）C（2）P2（3）电流 【解析】【解答】解：（1）aj间有电压，说明电源没有问题；ai间有电压，说明导线ji没有断路；ah间有电压，说明金属丝A没有断路；ag间有电压，说明导线gh没有断路；af间有电压，说明金属丝B没有断路；ae间没有电压，说明导线fe断路；ad间没有电压，说明滑动变阻器或者导线fe断路；ac间没有电压，说明导线cd、滑动变阻器或者导线fe断路；ab间没有电压，说明导线开关、cd、滑动变阻器或者导线fe断路 综上可知，导线ef断路（2）由图可见，A、B两段电阻丝串联，通过的电流相等，由于两个烧瓶中金属丝A、B的电阻RARB ， 根据Q=I2Rt，所以金属丝B产生的热量多，因此P2温度计示数升高得快（3）甲乙两图中，通过电阻RA的电流不同，比较相同通电时间内，P1和P3两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关故答案为：（1）C；（2）P2；（3）电流【分析】（1）电压表是测量电压的仪表，电源是提供电压的装置，电压表如果有示数，说明电压表和电源两极连接的部分没有断路；电压表如果没有示数，说明电压表与电源两极连接的部分断路或者电压表被短路（2）两段电阻丝串联，通过的电流相等，根据焦耳定律的内容可知：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多（3）在电阻和通电时间相同的条件下，观察两只温度计示数变化情况，可以探究电流产生的热量与电流的关系22.【答案】（1）高度（2）在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多（3）乙、丙；在电阻、通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多（4）电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间相等，电炉丝的电阻较大，产生的热量较多，而导线的电阻极小，所以几乎不发热 【解析】【解答】解：(1)电流产生的热量不易直接测量，在实验时，电流产生的热量越多，容器中的液体吸收的热量多，温度越高，液体膨胀程度越大，玻璃管内液面越高，本实验是通过观察玻璃管中液面的高度来比较甲、乙、丙容器内电阻放出热量的多少；(2)甲和乙两容器中的电阻丝串联，通过的电流相同，甲的电阻大于乙的电阻，在通电时间相同的情况下，甲容器内电阻丝产生的热量多，由此得出结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多；(3)甲和乙串联，再与丙的电阻丝并联，通过的乙的电流小于通过丙的电流，乙的电阻等于丙的电阻，在通电时间相同的情况下，丙容器内电阻丝产生的热量多，由此得出结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多；(4)电炉丝与导线是串联的,电流和通电时间相等,根据QI2Rt，电阻越大，产生的热量越多，电炉丝的电阻远大于导线的电阻，所以在相同的时间内，电炉丝产生的热量较多，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热。故答案为：（1）高度；（2）在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多；（3）乙、丙；在电阻、通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多；（4