物理九年级全册第4节 焦耳定律精品随堂练习题

18.4 焦耳定律 课时同步训练

一、单选题

1．在如图所示的家用电器中，相同时间内产生的热量远小于其消耗电能的是（　　）。

A．电风扇 B．电水壶

C．电熨斗 D．电暖气

2．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

3．一台“220V 60W”的电视机，一台“220V 60W”的电风扇，一只“220V 60W”的小电暖手炉，同时接在220V的电压下，则相同时间内它们产生的热量

A．电风扇最多 B．电视机最多

C．暖手炉最多 D．一样多

4．要使电热器在单位时间内的供热量减半，下列方法正确的是

A．电阻丝不变，把加在它两端的电压减小一半B．电阻丝不变，把通过它的电流减小一半

C．保持电压不变，使电阻丝的电阻减小一半D．把电热器的电阻和加在它两端的电压均减小一半

5．关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是（    ）

A．根据可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多

B．根据可知，相同时间内产生的热量与电阻无关

C．根据可知，相同时间内产生的热量与电阻无关

D．根据可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多

6．电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这是因为（　　）

A．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大

B．铜导线的电阻小，因而产生的热量少，而电炉丝电阻大，产生的热量多

C．铜导线有绝缘层，所以不怎么热

D．铜导线比电炉传热快，所以不容易热

7．两个电阻器的电阻之比为5:4，把它们并联在电路中使用，在相同时间内它们放出的热量之比是

A．5:4 B．4:5 C．25:16 D．16:25

8．我国北疆边防哨兵在严寒的冬季会穿上一种电热靴．如图为电热靴内加热电路的示意图，电源两端电压保持不变，为三挡旋钮开关（金属片可分别拨至、、处），电阻丝、规格相同且阻值不变，为电阻丝的中点．闭合开关，这只电热靴的低温挡、中温挡、高温挡应分别将金属片拨至（    ）

A．、、B．、、C．、、D．、、

9．将规格都是“  ”的一台榨汁机、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间，则下列说法正确的是（    ）

A．榨汁机产生的热量最多

B．电风扇产生的热量最多

C．电热毯产生的热量最多

D．三者产生的热量一样多

10．一幢楼的用电器全部使用时，电路中消耗的电功率是P，串联在干路里的保险丝每分钟产生的热量是Q，若只用部分用电器时，电路中消耗的电功率变成 ，这时保险丝每分钟产生的热量是（    ）

A． B． C． D．

11．如图所示，将三个相同的空烧瓶瓶口分别用完全相同的气球密封，现用粗细相同但长度依次变长的铜丝R1、锰铜合金丝R2和镍铬合金丝R3分别给三个烧瓶中的空气加热，请结合表中给出的数据判断:通电一段时间后气球的体积膨胀情况是

A．a最大 B．b最大

C．c最大 D．三个一样大

12．把一个标有“10V 3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作．该电路工作10s定值电阻产生的热量是

A．60J B．36J C．30J D．6J

二、填空题

13．如图所示的电路中，接通电源，通电一段时间后，______侧U型管液面高度的变化较大（选填“左”或“右”），如果通过甲容器中电阻丝的电流是，则乙容器中电阻丝在内产生的热量是______。

14．如图甲所示，是某种电热饮水机的简化电路示意图，图乙是它的有关参数。它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），当开关S，S0闭合时，饮水机处于______状态（填“加热“或“保温“），R2的电阻是______Ω。

15．如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更______（填“大”或“小”）的。

16．如图是灯L和定值电阻R的I-U图像，当L和R串联在电压恒定的电源上时，L功率为0.3W；当L和R并联在同一电源上时，干路电流是0.9A，此时，L阻值为______Ω，R工作1min产生的热量是______J。

17．如图所示，将锡箔纸剪成中间较窄的细条，然后将其连接在电源两端，很快发现细条中be段开始冒烟起火，这是因为细条将电池________， 导致电流很大造成的。若ab段长度等于be段长度，则ab段电阻______bc段电阻（选填“大于”、“等于”或“小于”），说明同种导体在长度一定时，________，电阻越大。

三、实验题

18．如果甲、乙是“探究电流通过导体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质量的空气。

(1)电流产生的热量不易直接测量因此在本实验中是通过观察两个U形管中的液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少，这里采用了______的研究方法。

(2)甲图所示装置可探究电流通过导体产生的热量的多少与______的关系通电一段时间后，______(选填“左”或“右”）侧容器中电阻产生的热量多。

(3)乙图所示的装置是用来探究电流通过导体产生的热量与______的关系，乙装置中的电阻R3的作用主要是______。

(4)如果乙装置中R3发生了断路，在通电时间相同的情况下，与R3未发生了断路相比较，左侧U形管中液面的高度差将______。（选填“变大”“变小”“不变”）

(5)生活中我们经常见到“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热”这一现象，可用上面图______（选填“甲”或“乙”）的实验结论来解释。

四、计算题

19．如图是市场上一种电热饮水机的简化电路图，S是温控开关，R2是调节电阻，其阻值为88Ω，R1是供加热的电阻丝，饮水机的铭牌如表所示，其中保温功率模糊不清，已知c水=4.2×103J/(kg•°C)，ρ水＝1.0×103kg/m3，不计热损失。求：

（1）该饮水机装满水后将水从20°C加热到100°C需要吸收的热量；

（2）该饮水机装满水后将水从20°C加热到100°C需要加热的时间；（保留整数）

（3）该饮水机处于保温状态时，R1的功率。

20．小明家的浴室新安装了一台可供取暖和照明的新型家用电器——浴霸。该浴霸的部分数据如表所示，其简化电路图如图所示，图中L为照明灯，L1、L2是两盏红外线取暖灯。求：（小数点后保留两位小数）

（1）该浴霸照明灯正常工作时，通过照明灯的电流是多少？

（2）断开开关S， 闭合开关S1和S2，该浴霸取暖灯正常工作时，该电路的总电阻是多少？

（3）当L、 L1、 L2都同时正常工作时，10min内浴霸消耗的电能是多少？

21．如图所示是小明家新购买的电热水壶，他发现水壶上有一铭牌如图所示。请你通过计算回答下列问题：

(1)电热水壶正常工作时的电流是多少？

(2)该电水壶正常工作时的电阻为多大？

(3)电热水壶正常工作10min消耗的电能是多少焦？

(4)按国家标准，电热水壶电源线不得长于75cm。从用电安全角度考虑，电热水壶的电源线都很短的主要原因是什么？（用焦耳定律解释）

参考答案

1．A

【解析】A．而电流通过电风扇做功时，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内能，即

Q<W

故相同时间内产生的热量远小于其消耗电能的是电风扇。故A符合题意；

BCD．电水壶、电熨斗、电暖气三个用电器都是利用电流热效应工作的，电流通过它们做功时电能全部转化为内能，即

Q=W

故相同时间内产生的热量远等于其消耗电能的是电风扇，故BCD不符合题意。

故选A。

2．A

【解析】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。

3．C

【解析】因为它们都在额定电压下工作，所以P=P额，即实际功率P相同，因为W=Pt，所以工作时间相同时，三个用电器消耗的电能相同，又因为电扇工作时消耗电能，大部分转化为机械能，少部分转化为内能；电视机工作时把电能转化为声能和光能；暖手炉工作时把电能全转化为内能；所以只有暖手炉把电能全转化内能，即暖手炉产生的热量最多，故ABD不符合题意，C符合题意．

4．D

【解析】A．电阻丝不变,由Q=W=可知，把加在它两端的电压减小一半时，电热器在单位时间内产生的热量减小为原来的，故A错误；

B．电阻丝不变,由Q=W=I2Rt可知，把通过它的电流减小一半时，电热器在单位时间内产生的热量减小为原来的，故B错误；

C．保持电压不变，由Q=W=可知，使电阻丝的电阻减半时，电热器在单位时间内产生的热量减小为原来的2倍，故C错误；

D．由Q=W=可知，把电热器的电阻和加在它两端的电压均减小一半时，电热器在单位时间内产生的热量减小为原来的，故D正确；

5．D

【解析】A．电阻越大，相同时间内产生的热量越多，没有控制电流一定，故A错误；

B．根据可知，相同时间内产生的热量与电阻有关，故B错误；

C．此公式是导出式，只能说明电热在数值上等于电流、电压、时间的乘积，与电阻是否有关要看定义式，故C错误；

D．根据可知，在电流、通电时间一定时，电流通过导体产生的热量与导体的电阻成正比，故D正确．

6．B

【解析】根据题意，电炉的电阻丝和连接的铜导线是串联的，通过它们的电流是相等的，而电炉丝电阻要比铜导线的电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt，因此在相等的时间内电炉丝放出的热量比铜导线大得多。故ACD不符合题意，B符合题意。

故选B。

7．B

【解析】并联电路中各支路两端的电压相等，由Q= t可得，相同时间内产生的热量之比：

===

故ACD不符合题意，B符合题意．

8．A

【解析】由可知，在U一定时，R越小，电功率越大，R越大，电功率越小；由图示电路图可知，S2接a时两电阻丝串联，总电阻最大，电功率最小，电热靴处于低温档；当S2接c时，只有电阻丝R2接入电路，总电阻最小，电路电功率最大，电热靴处于高温挡；当S2接b时，电阻丝R2与R1的右半部分接入电路，电热靴处于中温挡．所以，这只电热靴的低温档、中温档、高温档应分别将金属片M拨至a、b、c，故A符合题意．

9．C

【解析】接在家庭电路中，U=220V，三种用电器的实际功率：P实=P额=180W，又W=Pt，用电器工作时间t相等，三种用电器消耗的电能相同，榨汁机与电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量，所以产生热量最多的是电热毯，故C符合题意

10．A

【解析】由题可知，电路中消耗的电功率变成，电源电压不变，根据P=UI可知，电流变为原来的，保险丝的电阻不变，根据Q=I2Rt可知，保险丝每分钟产生的热量变为原来的，原来保险丝每分钟产生的热量是Q，现在保险丝每分钟产生的热量是．

11．C

【解析】由表中数据可知，在长度、横截面积、温度相同时，镍铬合金材料的电阻最大．因导体的电阻与材料、长度、横截面积有关，图中三根导体丝横截面积相同，R3长度最长、且是镍铬合金材料，所以R3电阻最大．由图可知，三根导体丝串联，则电流和通电时间相同，根据焦耳定律，在电流和通电之间相同时，电阻越大的产生热量越多．所以第三个烧瓶中空气温度最高，c气球体积膨胀最大．故C正确．

12．D

【解析】灯泡正常发光时的电流：IL==0.3A；因串联电路中总电压等于各分电压之和，且小灯泡正常发光， R两端的电压：UR=U-UL=12V-10V=2V，因串联电路中各处的电流相等，该电路工作10s定值电阻产生的热量：Q=W=URIt=2V×0.3A×10s=6J．

13．左    300   

【解析】[1]分析图可知，甲、乙两容器中电阻大小相同，但是甲容器中的电阻接在干路上，乙容器中的电阻接在支路上，流过甲容器中电阻的电流大于乙容器中电阻的电流，通电相同时间，甲容器中电阻产生的热量多，与甲容器连接的左侧U型管液面高度的变化较大。

[2]通过甲容器中电阻丝的电流是，则流过乙容器中电阻的电流为1A，乙容器中电阻丝在内产生的热量

14．加热    1170   

【解析】[1]由电路图可知，开关S0断开时，两电阻串联，电路电阻较大；开关S0闭合时，只有电阻R1接入电路；因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，当温控开关S0闭合时，电路中的电阻较小，由可知，电压一定时，电热饮水机的功率较大，处于加热状态；当温控开关S0断开时，电路中的电阻较大，电功率较小，饮水机处于保温状态。

[2]电热饮水机处于加热状态时，电路为R1的简单电路，由可得R1的电阻

电饮水机处于保温状态时，R1与R2串联，则由可得电路中的总电阻

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以R2的电阻

R2=R总-R1=1210Ω-40Ω=1170Ω

15．热效应    90    大   

【解析】[1]封口机是利用电流的热效应工作的，在电流通过时，电路中的电阻发热温度升高从而达到工作目的。

[2]10s内，封口机产生的热量

[3]封口时把塑料袋烫坏是因为封口时产生的热量太多，据知，在电压和时间相同时，电阻越大，产生的热量越少，所以应将发热电阻换成阻值更大。

16．8    96   

【解析】[1]当L和R串联在电压恒定的电源上时，L功率为0.3W，由P=UI可知，当UL=1V，IL=0.3A时，满足L的功率是0.3W，串联电路中各处的电流相等，所以R两端的电压是3V，电源电压

U=UL+UR=1V+3V=4V

R的阻值

当L和R并联在同一电源上时，通过R的电流

干路电流是0.9A，通过L的电流

0.9A-0.4A=0.5A

L阻值为

[2]R工作1min产生的热量

=96J

17．短路    小于    横截面积越小（或越细）   

【解析】[1]发现细条中be段开始冒烟起火，这是因为细条相当于导线连接在电源两端时把电源短路，电路中的电流很大，电流具有热效应，使细条温度升到，当温度达到着火点时就燃烧。

[2][3]导体的电阻和导体的横截面积有关，横截面积越大，电阻越小，根据图可知ab段的横截面积大于bc段的横截面积，所以ab段电阻小于bc段电阻。

18．转换法    电阻    右    电流    使通过R1和R2的电流不相等    变小    甲   

【解析】(1)[1]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法。

(2)[2][3]甲装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流I与通电时间t相同，电阻不同，可探究电流产生的热量与电阻的关系，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，由Q=I2Rt可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，则右侧U形管中液面的高度差大。

(3)[4][5]图乙的装置在实验中，右侧容器的外部，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R1的电流与通过右边容器中电阻R2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。

(4)[6]当乙装置中R3发生了断路时，电路中只有R1和R2串联，因R2的阻值大于R2与R3并联的阻值，所以此时电路中的总电阻变大，电路中电流变小，根据Q=I2Rt可知，在相同时间内，电流通过电阻丝R1产生热量变少，则左侧U形管中液面的高度差将变小。

(5)[7]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，与甲实验的原理相同。

19．（1）1.68×106J；（2）764s；（3）88W

【解析】解：（1）该饮水机装满水后水的体积

V=5L=5dm3=0.005m3

由得水的质量

m=ρV=1×103kg/m3×0.005m3=5kg

水吸收的热量

Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•°C)×5kg×(100°C-20°C)=1.68×106J

（2）不计热损失，消耗的电能

W=Q吸=1.68×106J

由得加热时间

（3）当S闭合时，电路为R1的简单电路，电路中的电阻最小，功率最大，电饮水机处于加热状态，由可得R1的阻值

当S断开时，R1与R2串联，电路中的总电阻最大，功率最小，电饮水机处于保温状态，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路中的电流

该饮水机处于保温状态时，R1的功率

P1=I保温2R1=(2A)2×22Ω=88W

答：（1）该饮水机装满水后将水从20°C加热到100°C需要吸收的热量为1.68×106J；

（2）该饮水机装满水后将水从20°C加热到100°C需要加热的时间为764s；

（3）该饮水机处于保温状态时，R1的功率为88W。

20．（1）0.27A；（2）80.67Ω；（3）3.96×105J

【解析】解：（1）由P=UI得

（2）

P总=P1+P2=300W+300W=600W

由P总=得

R总=

（3）

P′总=P1+P2+PL=300W+300W+60W =660W

W总= P′总t=660W×10×60s=3.96×105J

答：（1）该浴霸照明灯正常工作时，通过照明灯的电流是0.27A；

（2）断开开关S， 闭合开关S1和S2，该浴霸取暖灯正常工作时，该电路的总电阻是；

（3）当L、 L1、 L2都同时正常工作时，10min内浴霸消耗的电能是3.96×105J。

21．(1)5.5A；(2)40Ω；(3)726000J；(4)见解析

【解析】解：(1)由可知，电热水壶正常工作时的电流为

(2)由可知，该电水壶正常工作时的电阻为

(3)由可知，电热水壶正常工作10min，即600s消耗的电能为

(4)电源线都很短，电阻小，由Q=I2Rt可知，在电流和时间一定时产生的热量少，导线不易发热，避免烧坏电源引发火灾。

答：(1)电热水壶正常工作时的电流是5.5A；

(2)该电水壶正常工作时的电阻为40Ω；

(3)电热水壶正常工作10min消耗的电能是726000J；

(4)电源线都很短，电阻小，由Q=I2Rt可知，在电流和时间一定时产生的热量少，导线不易发热，避免烧坏电源引发火灾。