九年级上册3 焦耳定律同步训练题

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课时6.3  焦耳定律（备作业）（解析版）1.如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是(  )。A．B． C．  D．【答案】C。【解析】A．计算器主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故A不符合题意；B．电风扇主要将电能转化为机械能，利用电流的磁效应，不是利用电流的热效应，故B不符合题意；C．电暖气将电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故C符合题意为答案；D．电视机主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故D不符合题意。故选C。2.如图是探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关的实验装置，将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气。通电前，A、B两个U形管内的液面相平，接通电源一分钟后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（  ）。A．I1>I2，A管中的液面较高；B．I1<I2，A管中的液面降低；C．I1=I2，A管中的液面较高；D．I1=I2，A管中的液面较低【答案】D。【解析】AB．因串联电路中各处的电流相等，则两电阻丝串联时通过它们的电流相等，故AB错误；CD．由可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，右侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，B测玻璃管液面较高，故C错误、D正确。故选D。3.如图所示，在左、右两个相同容器中分别装有初温均为20的等量的水，通电一段时间后，左、右两容器中水的温度分别上升到80和40，由此可知（　　）。A．R1=2R2 B．R1=4R2 C．R1=3R2 D．R1=9R2【答案】C。【解析】两容器内装有质量和初温都相等的水，通电一段时间后，左、右两容器中水的温度分别上升到80和40，则左边容器内水升高的温度为80-20=60右边容器内水升高的温度为40-20=20升高的温度之比为60∶20=3∶1根据公式可知，水吸收的热量之比为3∶1，即R1和R2放出的热量之比为3∶1，由于电流和通电时间相同，根据可知，电阻之比等于热量之比，即R1=3R2故选C。4.如图所示，将三个相同空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，将多个阻值相同的电阻R以不同的连接方式接入电路中，通电一段时间后体积变化最大的气球是（　　）。A．a B．b C．c D．三个相同【答案】B。【解析】由图示电路可知，三部分电阻丝串联接入电路，则通过三部分电阻的电流I与通电时间t都相等，因为电阻R阻值相同，根据电阻大小影响因素，则两个电阻R串联总电阻最大，两个电阻R并联总电阻最小，则可得三个瓶内的电阻大小关系由焦耳定律可知所以，b气球所在瓶内电阻产生的电热最多，c气球所在瓶内电阻产生的电热最少，产生电热的多少通过气球的体积变化来反映，所以b瓶中的电阻丝阻值最大，放出的热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大；故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。5.甲乙两电阻串联在电路中，闭合开关后，发现甲产生的焦耳热比乙产生的焦耳热多，则以下说法错误的是（　　）。A．通过甲的电流大 B．加在甲两端的电压大C．通过两电阻的电流一样大 D．甲的电阻比乙的电阻大【答案】A。【解析】AC．甲乙两电阻串联在电路中，闭合开关后流过的电流相同，故A错误、C正确，A符合题意、C不符合题意；BD．根据，甲产生的焦耳热比乙产生的焦耳热多，则说明甲的电阻比乙的电阻大、加在甲两端的电压大，故BD正确，BD不符合题意。故选A。6.电炉通电一段时间后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热，这主要是因为（　　）。A．通过导线的电流大于通过电炉丝的电流；B．导线的电阻远大于电炉丝的电阻；C．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流；D．导线的电阻远小于电炉丝的电阻【答案】D。【解析】电炉丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，由于Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，即电阻越大，相同时间内产生的热量越多，故选D。7.为了探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，已知两套装置所用蓄电池电压相等且保持不变，R1<R2，装入烧瓶的煤油质量、初温相等，下列有关此探究活动的各种表述，正确的是（  ）。A．比较相同通电时间内a、c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电压是否有关；B．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电流是否有关，用到了控制变量法；C．在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现，使用了转换法；D．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多【答案】C。【解析】A．甲和乙中两端的电压和通过的电流都不一样，没有控制变量唯一，不能电流产生的热量与电压是否有关，故A错误；   B．甲装置是串联电路，电流处处相等，不能探究电流通过导体产生的热量与电流是否有关，故B错误；C．电流通过导体产生热量的多少不能直接显示，通过温度计示数变化的大小体现利用到了转换法，故C正确；D． 由公式可知，甲中电阻串联，各电阻电压小于电源电压，乙图中两电阻并联，两电阻电压等于电源电压，又R1<R2，所以电阻R1产生的热量多，故D错误。故选C。8.电风扇正常工作的同时要产生小部分热量，这是电流的_____ 效应，一台标有“220V、110W”的电风扇，线圈电阻是2Ω，工作1min消耗的电能是_____J，产生的热量是_____J。【答案】热；6600；30。【解析】[1]电风扇正常工作的同时要产生小部分热量，这是电流的热效应所造成的。[2]根据电功公式可得，其消耗的电能为[3]根据电功率公式可得电风扇正常工作时的电流为根据焦耳定律可知，产生的热量为。9.如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，若两表示数之比I甲：I乙=1：4，R1：R2=______；当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则两表示数之比U甲：U乙=______；相同时间内R1、R2产生的热量之比Q1：Q2=______。【答案】；；。【解析】[1]如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，则R1与R2并联，甲电流表测R2电流，乙电流表测电路干路电流，因为根据并联电路电流规律可得则根据并联电路电压规律由欧姆定律，可得，则则[2]当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则R1与R2串联，乙电压表测R2两端电压，甲电压表测电源电压，因为由欧姆定律和串联电路电流规律可得，则根据串联分压规律，则[3] R1与R2串联，相同时间内，两个电阻产生的电热，由焦耳定律可得，则。10.如图所示是“探究电流通过导体产生热量与导体电阻关系”的实验装置，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和相同初温的煤油中，每一烧瓶里各插一支温度计，则闭合开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过_____反映出来的；采用这种连接方式的目的是_____。【答案】温度计的示数变化；控制电流相同。【解析】[1][2]本题使用控制变量法研究电流通过导体产生热量与导体电阻关系，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和相同初温的煤油中，目的是用煤油吸收热量的多少来反映电流做功的多少，闭合开关，经过一段时间后，两电阻丝产生热量的多少可以通过煤油升高的温度反映出来；在研究多个变量时，我们总是控制其中一些变量，研究其中一个变量，题中采取串联的方式就是控制电流相同。11.多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。（ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg℃），g=10N/kg）(1)开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温档，说明判断依据；(2)求R1的阻值；(3)养生壶处于低温档工作时，求电路中的电流大小；(4)在标准大气压下，使用高温档将初温是12℃的一壶水烧开，若养生壶高温档加热效率为80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。【答案】(1)S1闭合，S2接B(2)88Ω(3)1.25A(4)3.696×105J ；420s。【解析】(1)由图乙知，当开关S1闭合，S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由可知，此时总功率最大，所以此状态为高温档；(2)由图乙知，当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，此时为低温档；当S2断开，S1闭合时，只有电阻R1接入电路，养生壶处于中温档；由P=UI得，正常工作时通过R1的电流为，所以R1的阻值(3)由P=UI得，养生壶在低温档工作时电路中的电流为(4)由可得，水的质量m=ρV=1×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg水吸收的热量Q吸=cm（t﹣t0)=4.2×103J/（kg℃）×1kg×（100℃﹣12℃)=3.696×105J养生壶所消耗的电能由W=Pt可得，用高温档烧开一壶水需要的时间为答：(1)开关S1闭合，S2接B时，养生壶为高温档；(2)R1的阻值为；(3)养生壶处于低温档工作时，电路中的电流大小为1.25A；(4)水吸收的热量为3.696×105J，烧开一壶水需要时间420s。 1．（2021·湖北宜昌市）甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（  ）。A．2:1 B．6:1 C．1:2 D．1:6【答案】B。【解析】相同时间内产生的热量之比为故选B。2．（2021·山东潍坊市）某电热水器的工作原理如图甲所示，用电磁继电器控制加热和保温状态的转换。为电热丝，且，为滑动变阻器，为热敏电阻（置于电热水器内），阻值随温度的变化规律如图乙所示。电源E的电压为6V，当中的电流时，衔铁被吸下，继电器线圈电阻不计，下列说法正确的是（  ）。A．热水器的加热功率是保温功率的4倍；B．S1闭合，当衔铁吸下后，热水器处于加热状态；C．当热水温度设置为55℃时，R3连入电路的阻值为250Ω；D．若提高热水设置温度，应向左移动R3滑片【答案】AC。【解析】AB．衔铁未吸下时，为简单电路，吸下时为串联电路，根据，未吸下为加热，吸下为保温，加热功率和保温功率比故A正确，B错误；C．当热水温度设置为55℃时，R0阻值为150Ω，电流0.015A，R3连入电路的阻值为故C正确；D．若提高热水设置温度，则热敏电阻阻值降低，需要减少吸下衔铁的电流值，所以应向右移动R3滑片，增大电阻，故D错误。故选AC。3．（2021·辽宁中考真题）如图是焦耳定律的实验装置，其中R1=5Ω，R2=R3=10Ω。只闭合S1可以探究电流产生热量与______的关系，若电路中的电流为0.1A，通电10min电阻R1产生的热量为______J。闭合S1和S2，通过R1的电流是R2的2倍，左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，这说明______（填“电流”或“电阻”）对产生热量多少影响更大。【答案】电阻；30；电流。【解析】[1]只闭合S1，电阻R1、R2串联，通过的电流相等，通电时间相等，根据，可以探究电流产生热量与电阻大小的关系。[2]若电路中的电流为0.1A，通电10min电阻R1产生的热量 [3] 闭合S1和S2，通过R1的电流是R2的2倍，即 , 左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，即左侧电阻R1产生的热量多，这说明电流对产生热量多少影响更大。4．（2021·贵州中考真题）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。【答案】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=4VR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=0.5AL阻值为 [2]R工作1min产生的热量=96J。5．（2021·辽宁中考真题）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。【答案】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。6．（2021·黑龙江大庆市）如图为即热式电热水龙头，打开水龙头开关，几秒就可以流出热水。已知某品牌电热水龙头的额定功率是4000W，额定电压是220V，则该电热水龙头正常工作时的电阻是______；不计热量损失，该水龙头正常工作8.4s，可使0.4kg的水从21℃升高到______℃。【答案】12.1；41。【解析】[1]该电热水龙头正常工作时的电阻是[2]水龙头放热Q=W=Pt=4000W×8.4s=33600J升高温度为末温为t1=21℃+20℃=41℃。7．（2021·黑龙江齐齐哈尔市）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______。【答案】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。8．（2021·黑龙江中考真题）小丽在用的电热水壶烧水，壶里装有质量、初温的水，通电将水烧开，则壶中水吸收的热量是______，电热水壶消耗的电能是______（已知当地气压为1标准大气压，水的比热容为）。【答案】3.36105；3.6105。【解析】[1]由题可知Δt=100-20=80所以壶中水吸收的热量Q=cmΔt=4.2103J/(kg)1kg80=3.36105J[2] 的电热水壶烧水3min消耗的电能W=Pt=2000W360s=3.6105J。9．（2021·贵州黔东南苗族侗族自治州）如图甲是某电热水壶的电路图，铭牌如图乙。R为加热器，温控器S是一个双金属片温控开关，当温度较低时，其处于闭合状态，加热器加热。当水沸腾后，S会自动断开进入保温状态，从而实现了自动温度开关控制（设加热器电阻阻值一定）。[已知:水的比热容c=4.2103J/（kg·℃），1L=10-3m3]。求：（1）该电热水壶正常加热工作时，其加热器的阻值是多少？（2）该电热水壶正常加热工作时，对加热器通电10s产生的热量是多少？（3）将电热水壶装满初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是多少?（4）用如图丙所示的电能表单独测量该电热水壶消耗的电能，实际加热时。3min电能表中间的铝质圆盘转动了24转，此时电路消耗的实际功率是多少? 【答案】（1）48.4Ω；（2）10000J；（3）525000J；（4）0.8kW。【解析】（1）当温度较低时，温控器S处于闭合状态，而R0短路，电路为R的简单电路，电路电阻较小，根据P=可知，电水壶处于加热状态，由表中数据知加热功率为1000W，由P=UI=得，加热电阻的阻值为R====48.4Ω即加热器的阻值是48.4Ω。（2）若正常工作时，对加热器通电10s产生的热量Q=W=P加热t=1000W×10s=10000J即加热器通电10s产生的热量是10000J。（3）一满壶水的质量m=V=1.0×103kg/m3×2.5×10-3m3=2.5kg水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2103J/（kg·℃）×2.5kg×(75℃-25℃)=525000J即水吸收的热量是525000J。（4）电热水壶消耗的电能W= kWh=0.04 kWh电热水壶的实际功率P===0.8 kW即电路消耗的实际功率是0.8 kW。答：（1）该电热水壶正常加热工作时，其加热器的阻值是48.4Ω；（2）该电热水壶正常加热工作时，对加热器通电10s产生的热量是10000J；（3）将电热水壶装满初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是525000J；（4）此时电路消耗的实际功率是0.8 kW。