九年级物理寒假分层作业：第23练 焦耳定律（解析版）

第23练焦耳定律一、选择题1．（2022·北京通州·九年级期末）如图所示的四种家用电器中，主要利用电流热效应工作的是（）A．抽油烟机B．电冰箱C．电饼铛D．电视机【答案】C【详解】A．抽油烟机，利用电能转化为机械能工作的，故A不符合题意；B．电冰箱利用电能转化为机械能，因为是利用压缩机工作的，故B不符合题意；C．电饼铛利用电能转化为内能工作，故是利用电流的热效应，故C符合题意；D．电视机是利用电能转化为光能工作的，故D不符合题意。故选C。2．（2022·吉林·长春外国语学校九年级期末）如图所示，将锡纸条的中间剪掉一些（如图乙所示），已知ab、bc、cd长度相等，ab段较细，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火，如图甲所示。关于该实验的分析正确的是（）A．ab段的电阻小于cd段的电阻B．ab段产生的热量最少C．用普通纸代替锡纸也能着火D．该实验能说明短路带来的危害【答案】D【详解】A．由图中可知，ab段与bc段的长度相同，而ab段的横截面积较小，故可知ab段的电阻大于bc段的电阻，故A错误；B．因锡纸条中各处的电流相同，且通电时间相同，故由Q=I²Rt可知，ab段横截面积最小，电阻最大，产生的热量最多，故B错误；C．因普通纸不容易导电，是绝缘体，故用普通纸接在电源两极时没有电流流过，不会着火，故C错误；D．用锡纸条将电源正负极直接相连后，此时电路中的电流过大，电流的热效应使得锡纸条温度升高，达到锡纸条的燃点后会被点燃，说明在电路中，短路会造成电路中电流过大从而容易引起火灾，故D正确。故选D。3．（2022·全国·九年级课时练习）如图所示是家用电吹风的工作原理图，圆弧形触片可置于A、B、C三处，电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风，下列说法正确的是（）

A．电风扇工作时将机械能转化为电能B．电热丝选材时要选择导电性能好的铜丝C．圆弧形触片置于A处时电风扇和电热丝串联D．圆弧形触片置于B处时电吹风吹凉风【答案】D【详解】A．电风扇工作时将电能主要转化为机械能，故A错误；B．根据焦耳定律可知，电流产生的热量与导体的电阻、通电时间、电流的大小有关；选择电热丝时，电热丝要有一定的电阻值，而铜丝的导电性较好，同种情况下的电阻很小，容易造成电路短路，故B错误；C．圆弧形触片置于A处时，电流的路径有两条，电风扇和电热丝并联，故C错误；D．圆弧形触片置于B处时，只有电动机接入电路，电吹风吹凉风，故D正确。故选D。4．（2022·北京海淀·九年级期末）在如图所示的家用电器中，消耗电能主要是用来产生热量的是（）A．电熨斗 B．台式电风扇C．电视机 D．笔记本电脑【答案】A【详解】A．电熨斗通电后主要是发热，把电能主要转化为内能，是电流的热效应，故A符合题意；B．台式电风扇通电后主要是转动，把电能主要转化为机械能，故B不符合题意；C．电视机通电后主要是发光和产生声音，把电能主要转化为光能、声能，故C不符合题意；D．笔记本电脑通电后主要是把电能转化为光能和声能，故D不符合题意。故选A。5．（2020·广东顺德·九年级阶段练习）关于如图所示的实验，下列说法中错误的是（）A．该实验研究的是电流的热效应，实验中要控制两烧瓶中煤油的质量相同B．实验中串联的目的是为了控制通过两电阻丝的电流相同C．该装置是探究电流产生的热量与电流大小的关系D．实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少【答案】C【详解】A．该实验探究的是电流产生热量多少的影响因素，探究的是电流的热效应，由于电流产生的热量无法直接观察，需要借助观察煤油吸收的热量，则根据Q=cm∆t结合控制变量法可知，需要控制煤油的质量相同，故A正确，不符合题意；BC．如图装置中，两电阻丝串联，即通过的电流和通电时间相同，电阻不同，从而研究电流产生的热量与导体的电阻的关系，故B正确，不符合题意，C错误，符合题意；D．实验中通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少，采用的是转换法，故D正确，不符合题意。故选C。6．（2022·北京海淀·九年级期末）甲、乙两只电热杯及其铭牌如图所示，若它们的电阻不随温度的变化而改变，则下列说法中正确的是（）

A．甲的电阻小于乙的电阻B．两电热杯均正常工作时，相同时间内消耗的电能一样多C．若将乙接在电压为110V的电路中，它的实际功率为250WD．若将两电热杯串联后接在电压为220V的电路中，相同时间内甲产生的热量较多【答案】D【详解】A．两电加热器均正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=UI=的变形式可知，甲的功率较小，其电阻较大，故A错误；B．两电加热器均正常工作时的功率和额定功率相等，由图知甲的额定功率较小，根据W=Pt可知，相同时间内甲消耗的电能较少，故B错误；C．乙的电阻将乙接入110V的电路中，它的实际功率故C错误；D．两电加热器串联后接在220V的电路中时通过它们的电流相等，甲的电阻大，由P=I2R可知，甲的实际功率较大，相同时间内甲产生的热量较多，故D正确。故选D。7．（2022·广东白云·九年级期末）如图所示，阿里公司的数据运行服务器浸泡在装有冷却液的容器中。冷却液直接吸收服务器通电工作产生的热量，再进入外循环冷却，之后再送回服务器所在容器。以下分析正确的是（）A．此冷却液属于导电性能强的材料 B．此冷却液的比热容应该很小C．服务器的内能不会发生转移 D．冷却液有效减小电热产生的危害【答案】D【详解】A．服务器浸泡在冷却液中，如果导电性强，会引起服务器短路，应选择绝缘性好的材料，故A错误；B．冷却液选择比热容大的，在质量相同时，改变相同的温度，相比比热容小的物质吸收的热量更多，故应选择比热容大的物质。故B错误；C．冷却液的作用是将服务器的内能通过热传递转移走，内能减小，温度降低，保护服务器，故C错误；D．由于电流的热效应，电流通过导体时一般都会发热，设备内能增加，温度升高，冷却液通过热传递将热量带走，防止因温度过高而损坏，可以保护设备。故D正确。故选D。8．（2022·天津河东·九年级期末）甲，乙两个电热器的电阻之比为3∶2，通电相同时间产生的热量之比为8∶3．则通过甲、乙的电流之比为（）A．3∶2 B．2∶3 C．3∶4 D．4∶3【答案】D【详解】由焦耳定律Q=I2Rt可知，通过甲、乙的电流之比故选D。二、非选择题9．（2022·河南邓州·九年级期末）如图所示是灯泡L和电阻R的I-U图像，若将两元件串联接入电路，使通过L的电流为0.15A，则电源电压是______V；若将两元件并联接在2V的电源两端，电路中的总电流为______A，通电5min电流通过电阻产生的热量为______J。【答案】40.3560【详解】[1]小灯泡L和电阻R串联后接在某电路，使通过L的电流为0.15A，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流I=0.15A，由图象可知，它们两端的电压分别为UL=1V，UR=3V因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压U=UL+UR=1V+3V=4V[2]小灯泡L和电阻R并联接在电压为2V的电源两端时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，它们两端的电压UL实=UR实=2V由图象可知，通过它们的电流分别为IL=0.25A，IR=0.1A因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电路中的总电流I=IL+IR=0.25A+0.1A=0.35A[3]通电5min电流通过电阻产生的热量Q=W=UR实IRt=2V×0.1A×5×60s=60J三、作图题10．（2021·全国·九年级课前预习）在研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验中，用到图所示的实验器材．若探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，请你用笔画线代替导线在图中选择合适的器材完成实验电路的连接．（______）【答案】【详解】探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需控制电阻和通电时间相同，所以选择两个相同的电阻串联；从电源正极依次串联滑动变阻器、右侧电阻装置以及开关回到电源负极；如下图所示：四、实验题11．（2022·北京西城·九年级期末）小亮同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间是否有关。他连接了如图甲所示的电路。在图甲、乙中有三个相同的透明容器，其中密封着等量的空气，三个容器中都有一根电阻丝，电阻丝的阻值分别为和。在C容器的外部有一根的电阻丝和透明容器内的电阻丝并联。（1）小亮利用图甲所示的电路进行实验，他所探究的问题是：___________；（2）该实验中利用U形管中液面高度的变化来反映___________；（3）若用图乙的装置替换图甲中___________（选填“A”或“B”）密封容器进行实验，可以探究电流通过导体产生的热量与通过导体的电流大小是否有关。在C容器外部并联电阻，作用是___________。【答案】电流通过导体产生的热量与电阻的关系电阻丝产生的热量多少B使图乙装置替换图甲装置后，通过左右两个透明容器中的的电阻丝时的电流不同【详解】（1）[1]由图甲可知，两端导体串联，电阻不同，通过电流、通电时间相等，根据控制变量法可知小亮同学想探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，即探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。（2）[2]U形管液面的高度发生变化，是因为气体的热胀冷缩，因此U行管的液面高度变化可以反映电阻丝产生的热量多少。（3）[3]若探究电流通过导体产生的热量与通过导体的电流大小是否有关，需保持其他条件不变，根据可知，电阻大小需相同，故需用图乙的装置替换图甲中B。[4]因为图乙串联在电路中，根据通过串联电路的电流处处相等可知，，由干路电流大于支路电流可知，在C容器外部并联电阻后，通过乙图中电阻丝的电流较小。五、综合题12．（2022·全国·九年级课时练习）图甲为一种新型电饭锅，图乙为其简化电路，其中R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关，通过开关的控制，可实现智能化地控制食物在不同时间段的温度。图丙为其在工作的30min内功率随时间变化的图象。已知其高温档的功率为600W，电阻R1=5R2。（1）请写出电饭锅在低温档保温时两个开关的通断状态。（2）求出电饭锅在这30min内产生的热量。【答案】（1）见解析；（2）7.8×105J【详解】解：（1）由图示电路图可知，开关S闭合、S1断开时，只有电阻R1接入电路，此时电路总电阻最大，S、S1都闭合时，两电阻并联，此时电路中总电阻最小。电源电压一定，由可知，S闭合、S1断开时，电功率最小，处于保温状态；（2）题意可知，高温挡电功率：P1=600W，由（1）知，高温挡时两电阻并联，已知：，由得由图示图象可知由可得，30min内产生的热量为答：（1）S闭合、S1断开时，电功率最小，处于低温保温状档；（2）电饭锅在这30min内产生的热量为。六、计算题13．（2022·甘肃肃州·九年级期末）小致家的电暖炉上标有“220V1100W”的字样，求：（1）正常工作时通过电暖炉炉丝的电流是多少？（2）正常工作时电暖炉炉丝的电阻是多少？（3）该电暖炉正常工作100s产生的热量是多少？（4）当加在电暖炉炉丝两端的电压为110V时，它的实际功率是多少？【答案】（1）5A；（2）44Ω；（3）1.1×106J；（4）275W【详解】解：（1）正常工作时通过电暖炉炉丝的电流是（2）正常工作时电暖炉炉丝的电阻是（3）该电暖炉正常工作100s产生的热量是（4）当加在电暖炉炉丝两端的电压为110V时，它的实际功率是答：（1）正常工作时通过电暖炉炉丝的电流是5A；（2）正常工作时电暖炉炉丝的电阻是；（3）该电暖炉正常工作100s产生的热量是；（4）当加在电暖炉炉丝两端的电压为110V时，它的实际功率是。14．（2022·北京丰台·九年级期末）如图所示，是某电加热饮水机的简化电路图，其中R1、R2为阻值一定的电热丝。当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，通过控制开关S2，可使饮水机处于保温状态。已知饮水机处于加热状态的功率为550W，保温状态的功率为220W，电源电压保持220V不变。（1）请你利用所学知识，判断当开关S1闭合、S2断开时，饮水机处于加热状态还是保温状态？（要求：写出判断过程和结论）（2）求饮水机处于保温状态时，工作5min所消耗的电能；（3）求电热丝R1的阻值。【答案】（1）当开关S1闭合，S2闭合，为加热状态，当开关S1闭合，S2断开，为保温状态；（2）；（3）88Ω【详解】解：（1）根据可知，电源电压一定，