18.4 焦耳定律（分层作业）-九年级物理全一册同步备课系列（人教版）【解析版】

18.4焦耳定律一、电流的热效应1．如图所示是一款暖宝宝，通电后其内部加热棒可以对液体进行加热，这是利用了电流具有______效应。在加热过程中，加热棒将电能转化为_____能，为了能使暖宝放出更多的热量，暖宝内应充入比热容_____（填“大”或“小”）的液体。【答案】热，内，大。【详解】加热棒可以对液体进行加热是因为由于电流的热效应，电流流过导体时产生热量。加热过程中，电能转化为暖宝内液体的内能，使其内部液体温度升高。由吸热公式可得，在相同的条件下，比热容大的液体放出的热量更多，所以想要使暖宝放出更多的热量，应该选用比热容大的液体。2．下列利用电流热效应工作的用电器是（

）A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电炉【答案】D【详解】A．电视机工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意；B．电风扇工作时电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；C．电脑工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意；D．电炉工作时电能主要转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D符合题意。故选D。3．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（）A．该实验装置是为了探究导体产生的热量与电阻的关系B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系C．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少的

【答案】C【详解】A．图中容器中的电阻阻值相同，通过两个电阻的电流不同，所以该实验装置是为了探究导体产生的热量与电流的关系，故A错误确；B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，则两个容器中的电阻阻值不同，通过两个电阻的电流也不同，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误；C．图中容器中的电阻阻值相同，通过左边容器中电阻的电流大于通过右边容器中电阻的电流，由Q=I2Rt可知，通电一段时间后，左边容器中电阻产生的热量大于右边容器中电阻产生的热量，所以左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故C正确；D．该实验装置中U形管中液体的的高度差反映电阻丝放出热量的多少的，故D错误。故选C。4．如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。

（1）实验中，通过观察___________，可比较电阻丝产生的热量的多少；（2）甲装置可探究电流产生的热量与___________的关系；（3）乙装置中的电阻R3的作用主要是___________。【答案】（1）U型管中液柱的高度差；（2）电阻；（3）使通过R1、R2的电流不同.【详解】（1）利用转换法，通过观察U形管液面高度差，就可比较电阻丝产生的热量的多少。（2）甲装置中两个电阻串联，当电流和通电时间相等时，探究电流产生的热量与电阻的关系。（3）乙装置要探究电流产生的热量与电流的关系，所以需要控制电阻和通电时间相同，电流不同，将R3和R2并联，R3可以起分流的作用，使通过R1和R2的电流不相等。

二、焦耳定律5．1841年英国物理学家______通过实验得出电流通过导体时将电能转化为内能的规律，即焦耳定律。该规律的内容是：电流通过导体产生的热量跟__________成正比，跟导体的_____成正比，跟________成正比；表达式为______。【答案】焦耳；电流的二次方；电阻；通电时间；Q=I2Rt。【详解】1841年英国物理学家焦耳通过实验得出电流通过导体时将电能转化为内能的规律——焦耳定律。该规律的内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比；表达式是Q=I2Rt。6．小夏在户外拓展训练中，将一张口香糖的包装锡纸撕成中间窄两端宽的条形，两端分别接在一节干电池的正负极上，锡纸就可以燃烧取火，如图，锡纸通电后会在_____（选填“两端”或“中间”）位置先燃烧起来，这是因为电流的_______效应。【答案】中间，热。【详解】锡纸撕成中间窄两端宽，则中间部分电阻大，当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热越多，故中间部分先燃烧起来，锡纸通电后燃烧是因为电流产生热，利用电流的热效应。7．下列家用电器中，相同时间内产生的热量远小于其消耗电能的是（）A．电熨斗 B．电水壶 C．电风扇 D．电饭锅【答案】C【详解】电熨斗、电水壶、电饭锅三个用电器都是纯电阻的，电流通过它们做功电能全部转化为热能，而电流通过电风扇做功是将电能大部分转化为机械能使风扇转动，只有一少部分转化为热能，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。8．一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω。求：（1）电烙铁的额定功率；（2）电烙铁在额定电压下通电10分钟产生的热量；【答案】（1）40W；（2）2.4×104J。【详解】（1）电烙铁的额定功率P额＝EQ\F(U额2,R)=EQ\F(（220V）2,1210Ω)=40W（2）电烙铁在额定电压下通电10分钟产生的热量W=Pt=40W×10×60s=2.4×104J9．计算机的散热电风扇两端的电压为12V，通过它的电流为2A，电风扇线圈的电阻为0.6Ω，则工作10s钟消耗的电能为________J，产生的热量是________J，效率为________。【答案】240，24，90%。【详解】工作10s钟消耗的电能为W=UIt=12V×2A×10s=240J产生的热量是Q=I2Rt=（2A）2×0.6Ω×10s=24J三、电热的利用和防止10．下列实例中，为了防止电热产生危害的是（）A．用电熨斗熨衣服B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置C．电视机的机壳上有许多小孔D．孵化家禽的电热孵卵机【答案】C【详解】ABD．电熨斗、高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置、孵化家禽的电热孵卵机都是利用电热来为人类服务，故ABD不符合题意；C．电视机的机壳上有许多小孔是为了把各电器元件工作时产生的热量及时散失掉，即是为了防止电热危害，故C符合题意。故选C。11．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【答案】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。12．利用如图装置可探究电流通过导体产生热量的多少与______的关系。请你用笔画线代替导线完成电路连接______；闭合开关前，滑动变阻器滑片应该在______（选填“A”或“B”）端。【答案】电流；见下图；B。【详解】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，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。上图装置中，右侧两个5Ω的电阻并联后再与左侧一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，通过右侧两个电阻的总电流和通过左侧电阻的电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I内+I外所以有I左>I内容器内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，故探究电流产生热量跟电流的关系。滑动变阻器采用一上一下的接法连入电路中，实物图连接如下图所示。为了保护电路，闭合开关前滑动变阻器阻值应调至最大，即滑片移至B端。13．电流通过导体，导体会发热的现象叫做电流的______效应。当电流一定时，相同时间里导体的电阻越大，产生的热量就______。某电热器接在220V的电源上，其电阻是100Ω，则通电10min能产生的热量是______J。【答案】热，越大，2.904×105【详解】电流通过导体，由于电能转化为内能，导体就会发热，这种现象叫做电流的热效应。由公式Q=I2Rt可知，当电流一定时，相同时间里导体的电阻越大，产生的热量就越多。电热器是纯电阻电路，电流做功全部用来产生热量，电热器产生的热量Q=W＝EQ\F(U2,R)t=EQ\F(（220V）2,100Ω)×10×60s=2.904×105J14．小军利用如图所示装置探究电阻产生的热量与电流大小的关系。若通过R1的电流为0.6A，通电时间为60s，电阻R2产生的热量为______J。【答案】54【详解】由图可知，电阻R2与R3并联后再与R1串联，根据串并联电路的特点可知，通过R1的电流等于通过R2、R3的电流之和，而R2、R3的阻值相等，根据欧姆定律可知，通过R2、R3的电流相等，则通过R2的电流I2=0.5I1=0.3A通电时间为60s，电流通过R2产生的热量Q2=I22R2t=（0.3A）2×10Ω×60s=54J15．某电饭锅内部电加热器原理电路如图所示，它有烧煮和保温两挡。开关S断开时，电饭锅处于_____档，已知R1=605Ω，电饭锅烧煮时的功率是保温时的11倍，则R2=_____Ω；该电饭锅烧煮20mim，保温10min总共产生的电热是_____J。（不计热量损失）【答案】保温；60.5；1.104×106【详解】由电路图知，当开关S断开时，电路是R1工作的电路，此时较开关闭合时电阻大，据P=U2/R得，电饭锅处于保温挡。保温挡时，电功率P保温＝EQ\F(U2,R1)=EQ\F(（220V）2,60.5Ω)=80W则烧煮时的功率P烧煮=11P保温=11×80W=880W由题意知，开关闭合时，两电阻处于并联，此时是烧煮挡。那么电阻R2的电功率P2=P烧煮-P保温=880W-80W=800W则R2＝EQ\F(U2,P2)=EQ\F(（220V）2,800W)=60.5Ω该电饭锅烧煮20min、保温10min总共产生的电热Q=P烧煮t1+P保温t2=880W×20×60s+80W×10×60s=1.104×106J16．（2023·齐齐哈尔·统考中考真题）将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的______效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min，这段线路便会损耗______J的电能。【答案】热，3×105【详解】由于输电线有电阻，电流通过导体一部分电能转化为内能，造成电能的损耗，这种现象叫电流的热效应。根据焦耳定律可得，这段电路损耗的电能为Q=I2Rt=（100A）2×0.5Ω×60s=3×105J17．（2023·福建·统考中考真题）下列利用电流热效应工作的用电器是（

）A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电炉【答案】D【详解】A．电视机工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意；B．电风扇工作时电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；C．电脑工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意；D．电炉工作时电能主要转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D符合题意。故选D。18．（2022·湖南株洲·统考中考真题）如图是探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置，通电前，A、B两个U形管的液面相平，通电一段时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（）A．I1=I2，A管中的液面较低 B．I1>I2，A管中的液面较高C．I1=I2，A管中的液面较高 D．I1<I2，A管中的液面较低【答案】B【详解】由题图可知，右侧两电阻丝并联后与左侧电阻丝串联，根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，I1>I2；由Q=I²Rt可知，通电时间相同时，I1>I2，R1=R2，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测玻璃管液面较高。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。19．（2022·成都·统考中考真题）小玥在妈妈指导下用电熨斗熨烫衣服，她首先阅读说明书，知道电熨斗有“低温”、“高温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，S为旋转式开关。当她旋转触片接触触点1和2时，电熨斗为_______挡位，该挡位通电1min，电流产生的热量为________J。【答案】低温；6×104【详解】根据P=U2/R可知，当电压一定时，电阻越大，功率越小，挡位越低。当旋转触片接触触点1和2时，只有R1接入电路，电阻较大，功率较小，为低温挡；当旋转触片接触触点2和3时，电阻R1、R2并联，电阻较小，功率较大，为高温挡。当旋转触片接触触点1和2时，只有R1接入电路，为低温挡。根据P=U2/R可知，此时的功率为P＝EQ\F(U2,R1)=EQ\F(（220V）2,48.4Ω)=1000W低温挡通电1min，电流产生的热量为Q=W=Pt=1000W×1×60s=6×104J20．（2023·湖北宜昌·统考中考真题）如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个产生强风的