人教版九年级全册第4节 焦耳定律习题

这是一份人教版九年级全册第4节 焦耳定律习题，共5页。试卷主要包含了单项选择题，填空题，综合应用题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共14小题）
1. 下列家用电器中，主要利用电流热效应工作的是
A. 电饭锅B. 洗衣机C. 电风扇D. 电视机

2. 下列关于导体的各项中，跟导体电阻大小无关的是
A. 长度B. 电流C. 横截面积D. 材料

3. 现有甲、乙两只电炉，已知电炉电阻 R甲>R乙，分别接入电源电压 220 V 的电路中，在相同的时间内，它们的放热情况是
A. 甲放热多B. 乙放热多C. 同样多D. 无法判断

4. 下列家用电器中，主要利用电流热效应工作的是
A. 洗衣机B. 电视机C. 笔记本电脑D. 电暖气

5. 如图所示，电流表 A1 、 A2 、 A3 的示数分别为 I1 、 I2 、 I3，下列判断正确的是
A. 开关 S1 和 S2 断开，S3 闭合时，灯 L1 和 L2 并联
B. 开关 S1 和 S2 断开，S3 闭合时，I1+I2=I3
C. 开关 S1 和 S2 闭合，S3 断开时，灯 L1 和 L2 串联
D. 开关 S1 和 S2 闭合，S3 断开时，I1+I2=I3

6. 下列用来防止电热危害的物体是
A. 供取暖用的电热毯B. 引爆炸药的电热装置
C. 电熨斗的金属处壳D. 电视机的散热窗

7. 我区大力发展火力发电，火电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是
A. 机械能 → 内能 → 化学 → 能电能
B. 化学能 → 内能 → 机械能 → 电能
C. 化学能 → 重力势能 → 动能 → 电能
D. 内能 → 化学能 → 机械能 → 电能

8. 关于电热的下列几个说法，错误的是
A. 电热会烧毁电器元器件，引发火灾，是有百害而无一利
B. 电流通过任何用电器，都或多或少的会产生热量
C. 因为电流过大产生电热而烧坏局部电路，可用于整体电路的保护
D. 为防止电热带来的危害，要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热

9. 如图所示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 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. I1C. I1=I2，A 管中的液面较高D. I1=I2，A 管中的液面较低

10. 关于电热下列说法正确的是
A. 电热对我们总是有利的
B. 电热对我们总是不利的
C. 电视机工作过程中没有产生电热
D. 电冰箱不是利用电流热效应原理制成的

11. 甲、乙两种物质，质量之比为 4:1，放出热量之比是 3:1，则它们的比热之比和降低温度之比分别是下列四种情况，可能满足题设条件的是
① 1:1，3:4；② 2:1，1:3；③ 1:2，3:2；④ 1:3，9:4
A. ①②B. ①③④C. ②③D. ①②④

12. 如图甲所示，电源电压不变，将小灯泡 L 和电阻 R 接入电路中，只闭合开关 S1 时，小灯泡 L 的实际功率为 1 W。图乙是小灯泡 L 和电阻 R 的 I−U 图象。下列说法中正确的是
A. 只闭合开关 S1 时，L 的电阻为 10 Ω
B. 再闭合开关 S2 后，电路总功率为 1.2 W
C. 再闭合开关 S2 后，电流表示数增加 0.5 A
D. 再闭合开关 S2 后，在 1 min 内电阻 R 产生的热量是 24 J

13. 如图所示，电源电压保持不变，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片 P 由左向右移动时，下列判断中正确的是
A. 电路消耗的总功率不变B. 电压表示数变大
C. 小灯泡变暗D. 以上说法都不对

14. 如图是某同学研究“电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关”的实验装置。甲、乙丙为三只规格相同的烧瓶，其中装有质量、初温都相同的煤油，烧瓶中电阻丝的阻值 R甲=R丙A. 烧瓶内装的煤油是导体，才能导电
B. 用温度计升高的温度来反映导体产生热量的多少，这种方法是控制变量法
C. 只闭合开关 S1，该实验电路可探究导体产生的热量与电流的关系
D. 同时闭合 S 和 S1，通电一段时间以后，丙瓶内煤油的温度升的最高

二、填空题（共6小题）
15. 如图所示的各种用电器中，利用电流的热效应工作的有 。（选填序号）

16. 小华同学在测某小灯的电阻时，小灯刚亮时，测得小灯电阻为 5 欧，一段时间后，又测得灯丝电阻为 8 欧，你认为出现这种差异的原因是 。

17. 如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为 12 V，闭合开关 S 后，当滑片 P 从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的 I−U 关系图象如图乙所示，则电源电压为 V，小灯泡正常发光的电阻为 Ω。

18. 如图甲、乙所示，是探究“电流产生的热量跟电阻有关”的实验装置。两个透明容器中都有一段电阻丝，密闭着等量的空气，通电之前，U 型管中液面都相平，装置的两根导线分别接到电源两端，通电一段时间后 U 型管中的液柱高度发生变化，如图所示：
（1）甲装置通过 比较电流产生热量的多少；
（2）如果通过乙装置左边容器中 5 Ω 电阻的电流为 0.8 A，则右边容器中的空气 1 min 最多可从电阻丝吸收的热量的多少为 （忽略环境影响）。

19. 如图所示是探究“电流产生的热量与电阻关系”的实验装置。已知 R甲>R乙，其余条件均相同。将两电阻丝串联接入电路是为了控制通过两电阻丝的 及通电时间相等。实验发现，甲瓶温度计示数升高快。表明该实验条件下，导体的电阻越大，电流产生的热量越 。

20. 如图是教材中的探究实验，甲图的实验结论是 ，乙图的实验结论是 。

三、综合应用题（共5小题）
21. 完成下列问题：
（1）如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与 关系的实验”装置。
（2）焦耳定律的表达式是 。

22. 酒精测试仪是交警用来检测机动车驾驶员是否酒后驾车的仪器，它的原理示意图如图甲所示，图乙是酒精气体传感器 R0 随酒精气体浓度变化的图象。已知电源电压恒为 U=12 V，定值电阻 R=40 Ω。
（1）酒驾者呼出的气体酒精含量越高，则测试仪原理图中电压表的示数 ，电流表的示数 ，所以该测试仪的显示器要以 为基础进行改装。（填“越大”、“越小”，“电压表”或“电流表”）
（2）当被检测者的酒精气体的浓度为 0 时，电压表示数是多少?
（3）现在国际公认的酒驾标准是 0.2 mg/mL≤酒精气体浓度≤0.8 mg/mL。当电流表的示数为 0.2 A 时，试通过计算判断被检测者是否酒驾?此时 R0 消耗的电功率是多大?

23. 如图甲所示，设闭合电路中的电流为 I，外部电路的等效电阻为 R，电源内部电阻为 r（r 为定值），电源电动势为 E，根据串联电路电压特点有 E=IR+Ir。现有如图乙所示的电路，当变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数与电流表读数的变化情况，如图丙中 AC 、 BC 两直线所示。
小贴士电源两极间存在电压.实验表明:不接用电器时,电源两极间电压的大小是由电源本身的性质决定的,物理学中用"电动势"表征电源这一特性,即电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,用符号"E"表示,实际上由于电源内部有电阻,所以当电路中有电流通过时,电源的内阻也分得一定的电压.
（1）电压表 V1 、 V2 的示数与电流表 A 的示数的变化图线分别为（丙）图中的哪一条?并加以说明。
（2）请你计算出变阻器的总电阻 R1 的大小（用符号表示）。

24. 请回答下列问题：
（1）如图所示，是研究“在相同时间内电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验装置。若电阻丝 R甲=5 Ω，R乙=10 Ω，通过电路中的电流为 0.3 A，则甲电阻丝在 2 min 内产生的热量是 。
（2）下面几个例子中属于利用电热的是 （选填序号即可）：①电饭煲；② LED 灯；③电脑里安有微型电扇；④电视机后面有孔；⑤养鸡场的电热孵化器。

25. 如图中，甲、乙两个烧瓶中装有初温和质量相同的煤油，通电 100 s 后，甲瓶煤油的温度比乙瓶煤油温度高。
（1）小明认为“加热相同时间，两瓶煤油吸收的热量相同”，你认为小明的判断是否正确 ，说出你的依据： 。
（2）假设发热丝放出的热量完全被煤油吸收，发热丝甲的电阻是 R甲，发热丝乙的电阻是 R乙，由公式： 得 R甲 R乙（选填“>”、“<”或“=”）。
答案
1. A
【解析】洗衣机、电风扇主要是把电能转化为机械能，电视机在工作时，主要将电能转化为光能和声能，故不合题意；
只有电饭锅是把电能转化为内能，是利用电流的热效应，符合题意。
2. B
【解析】导体电阻大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与导体中的电流、导体两端的电压大小无关，故B符合题意。
3. B
【解析】∵R甲>R乙 ， U甲=U乙 ， t甲=t乙
由 Q=W=U2Rt 可得，乙放热多
4. D
5. D
【解析】A项中，开关 S1 和 S2 断开，S3 闭合时，只有一条电流路径，灯 L1 和灯 L2 串联，串联电路中电流处处相等，故 I1=I2=I3，故A、B项不正确；开关 S1 和 S2 闭合，S3 断开时，两条电流路径，分别通过 L1 和 L2，灯 L1 和灯 L2 并联，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，则 I1+I2=I3，故C不正确，D正确，故选D。
6. D
【解析】电热毯、电熨斗是用电来加热的设备，人们使用它们就是利用电流的热效应；引发炸药的电热装置，是利用电热产生的高温将炸药引爆.电流通过电视机时产生的热量会加速线路和元件的老化，过多时还会烧坏电视机，为了防止电热带来的危害，电视机外壳上设有散热窗，这样可以加速散热。
7. B
8. A
【解析】A、电流的热效应有不利的因素，如电热会烧毁电器元器件，引发火灾，但电热并不都是有害的，在我们生活中和许多产业中都要用到电热．如家里的电饭锅、电熨斗，养鸡场的电热孵化器等都是利用电热的，所以选项A的说法是错误的；
B、任何用电器中都有导线，导线都有电阻，当电流经过电阻时，就会产生热量，所以选项B的说法是正确的；
C、保险丝是用电阻率大而熔点低的材料制成的，当电流过大时，它由于温度升高而熔断，切断电路，起到保护的作用，所以选项C的说法是正确的；
D、为防止电热带来的危害，我们要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热，目的就是为了防止用电器由于温度过高而损坏用电器，所以选项D的说法是正确的。
9. D
【解析】本题考查探究影响电流通过导体产生热量多少的因素，难度中等。由公式 Q=I2Rt 可知，电流通过导体产生的热量与电流大小的平方、通电时间及电阻大小成正比。图中，R1 、 R2 串联，电流相等，R110. D
11. B
【解析】由题知，m甲:m乙=4:1，甲、乙两物体放出的热量：Q甲:Q乙=3:1，
∵Q放=cmΔt，
∴Q甲Q乙=c甲m甲Δt甲c乙m乙Δt乙=31，
甲乙物体比热容之比和升高温度之比 1:1 、 3:4，则 c甲m甲Δt甲c乙m乙Δt乙=1×4×31×1×4=31，故①正确；
甲乙物体比热容之比和升高温度之比 2:1 、 1:3，则 c甲m甲Δt甲c乙m乙Δt乙=2×4×11×1×3=83≠31，故②错；
甲乙物体比热容之比和升高温度之比 1:2 、 3:2，则 c甲m甲Δt甲c乙m乙Δt乙=1×4×32×1×2=31，故③正确；
甲乙物体比热容之比和升高温度之比 1:3 、 9:4，则 c甲m甲Δt甲c乙m乙Δt乙=1×4×93×1×4=31，故④正确。
12. D
【解析】A．只闭合开关 S1 时，电路为小灯泡 L 的简单电路，此时小灯泡 L 的实际功率为 1 W，由图象可知，当 UL=2 V 时，IL=0.5 A，其实际功率为：PL=ULIL=2 V×0.5 A=1 W，则电源的电压 U=UL=2 V，由 I=UR 可得，小灯泡 L 的电阻：RL=ULIL=2 V0.5 A=4 Ω，故A错误；
B．再闭合 S2 后，R 与 L 并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，R 两端的电压也为 2 V，由图象可知，此时通过 R 的电流为 0.2 A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流为：I=IR+IL=0.2 A+0.5 A=0.7 A，电路总功率：P=UI=2 V×0.7 A=1.4 W，故B错误；
C．因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，再闭合开关 S2 后，通过 L 的电流不变，则电流表示数的增加量即为通过 R 的电流，其大小为 0.2 A，故C错误；
D．再闭合开关 S2 后，在 1 min 内电阻 R 产生的热量：QR=WR=URIRt=2 V×0.2 A×60 s=24 J，故D正确。
故选：D。
13. A
14. D
15. ③④
16. 小灯温度升高，电阻变大
17. 12；6
【解析】由电路图可知，当滑片 P 位于最左端时，电路为灯泡 L 的简单电路，此时电压表测电源的电压，电流表测电路中的电流，
由图象可知，电压表的最大示数为 12 V，电流表的最大示数为 2 A，
则电源电压：U=UL=12 V；
因额定电压下灯泡正常发光，
所以，由 I=UR 可得，小灯泡正常发光时的电阻：
RL=ULIL=12 V2 A=6 Ω。
18. 液面高度差的变化；48 J
19. 电流；多
20. 在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多；在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多
【解析】装置中一个 5 Ω 的电阻与两个 5 Ω 的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即 I右=I左，两个 5 Ω 的电阻并联，根据并联电路的电流特点知 I右=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，由 Q=I2Rt 可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；
这表明：在相同时间内，电阻相同，电流越大，通过导体时产生的热量越多；
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，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，
这表明：在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多。
21. （1） 电阻大小
【解析】如图所示，图中两个电阻串联，通过两个电阻的电流和通电时间是相同的，而两个电阻的阻值大小不同，所以可以探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系。
（2） Q=I2Rt
【解析】英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为 Q=I2Rt。
22. （1） 越小；越大；电流表
【解析】由图甲知，两电阻串联，电压表测 R0 两端电压，电流表测电路中电流，由图乙知，R0 随酒精气体浓度的增大而减小，
所以当酒驾者呼出的气体酒精含量越高时，R0 的越小，电路的总电阻越小，电源电压恒定，由欧姆定律可知，电路中电流变大，即电流表示数越小；
由串联电路的分压原理知，R0 分得电压减小，即电压表示数越小；
由上述分析，酒驾者呼出气体酒精含量越高，电压表示数越小，电流表示数越大，则测试仪显示以电流表为基础改装更符合习惯；
（2） 8 V
【解析】由图乙知，酒精气体的浓度为 0 时 R0=80 Ω，
此时由串联电路特点和欧姆定律可知，电路中的电流：
I=UR0+R=12 V80 Ω+40 Ω=0.1 A，
所以电压表示数：
UV=U0=IR0=0.1 A×80 Ω=8 V；
（3） 属于酒驾；0.8 W
【解析】由欧姆定律可得，当电流表的示数 Iʹ=0.2 A 时电路的总电阻：
Rʹ=UIʹ=12 V0.2 A=60 Ω，
此时酒精气体传感器的阻值：
R0ʹ=Rʹ−R=60 Ω−40 Ω=20 Ω，
由图乙可知，此时酒精气体的深度为 0.4 mg/mL，属于酒驾；
此时 R0 消耗的电功率：
P0=Iʹ2R0=(0.2 A)2×20 Ω=0.8 W。
23. （1） 图线 BC 电压表 V1 的示数与电流表 A 的示数的变化图线，图线 AC 电压表 V2 的示数与电流表 A 的示数的变化图线；
原因：当滑动变阻器接入电路中的电阻变小时，总电阻变小，由 I=UR 可知，电路中的电流变大，R0 两端的电压变大即电压表 V2 的示数变大，因 R0 与 R1 两端的电压之和等于电源的电动势减去电源内阻两端的电压，由 U=E−Ir 可知，R0 与 R1 两端的电压之和变小，即电压表 V1 的示数变小，结合图象可知图线 BC 电压表 V1 的示数与电流表 A 的示数的变化图线，图线 AC 电压表 V2 的示数与电流表 A 的示数的变化图线。
【解析】由电路图可知，R0 与 R1 串联，电压表 V1 测 R0 与 R1 两端的电压之和，电压表 V2 测 R0 两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器的滑片 P 向左移动时，接入电路中的电阻变小，电路的总电阻变小，
由 I=UR 可知，电路中的电流变大，
由 U=IR 可知，R0 两端的电压变大，即电压表 V2 的示数变大，
因 R0 与 R1 两端的电压之和等于电源的电动势减去电源内阻两端的电压，
所以，由 U=E−Ir 可知，R0 与 R1 两端的电压之和变小，即电压表 V1 的示数变小。
所以，由图象可知，图线 BC 电压表 V1 的示数与电流表 A 的示数的变化图线，图线 AC 电压表 V2 的示数与电流表 A 的示数的变化图线。
（2） U5−U1I1
【解析】当滑动变阻器接入电路中电阻最大时，电路的总电阻最大，电路中的电流最小，
由图象可知，此时电路中的电流为 I1，R0 两端的电压为 U1，R0 与 R1 两端的电压之和为 U5，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，变阻器 R1 两端的电压：UR1=U5−U1，
则变阻器的总电阻：R1=UR1I1=U5−U1I1。
24. （1） 54 J
（2） ①⑤
25. （1） 不正确；根据 Q=cmΔt=cm(t−t0)，初温和质量相同的煤油，因甲瓶煤油的温度比乙瓶煤油温度高，故甲瓶煤油吸收热量多
【解析】根据 Q=cmΔt=cm(t−t0)，初温和质量相同的煤油，因甲瓶煤油的温度比乙瓶煤油温度高，故甲瓶煤油吸收热量多，小明的判断是不正确。
（2） Q=I2Rt；>
【解析】图中两电阻丝串联，通过的电流相同，通电时间也相同，甲瓶煤油的温度比乙瓶煤油温度高，根据转换法，发热丝甲产生的热量多，根据 Q=I2Rt 可知，R甲>R乙。