初中物理人教版(2024)九年级全册第4节 焦耳定律精品课后练习题
展开知识点1电流的热效应
1.下列用电器中,利用电流的热效应工作的是( )
A.电暖器B.空调C.电脑D.微波炉
2.小明家连接插线板的导线折断后,他把两根导线拧在一起继续使用,用久后发现连接处容易发热,其主要原因是连接处( )
A.电阻变小B.电流比别处电流小
C.电阻变大D.电流比别处电流大
3.电热炉是利用电流的 效应来工作的。甲、乙两个电热炉上分别标有“220V 1000W”和“220V 500W”的字样,如果把它们串联在220V的电路中使用,则 (选填“甲”或“乙”)实际消耗的电功率较大;如果将它们并联在220V的电路中使用,则甲在1小时内产生热量 J。
4.如图所示的一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗的电路原理图,其中和是发热丝,它是利用电流的 效应来工作的,当闭合开关、断开开关时,电熨斗处于 挡。
5.某品牌电炖锅有高温、低温两挡,它的内部简化电路如图2所示,当开关S连接到b时,电炖锅处于 温挡;用电炖锅炖汤是利用了电流的 效应。
6.如图所示,小明家的电热水器插头处发热严重,插头的绝缘皮也已烧焦。请你用学过的物理知识解释其原因并提出改进的措施。
知识点2焦耳定律
7.如图所示,通电后,电炉丝热得发红,而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手,这是因为( )
A.通过电炉丝的电流大B.电炉丝的电阻大
C.电炉丝两端的电压大D.电炉丝比热容小
8.图是“探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关”的实验装置。通电前,A、B两个U形管内的液面相平。通电时,下列分析正确的是( )
A.此实验探究电流产生的热量与电流的关系
B.通过R1的电流和通过R2的电流大小相等
C.R1两端的电压和R2两端的电压大小相等
D.通电后,A管的液面会比B管的液面高
9.如图所示是探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气,通电一段时间后,右侧U形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是( )
A.R1< R2
B.通过R2的电流更大一些
C.本实验中运用了控制变量法和转换法
D.该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系
10.如图小明探究电流通过导体产生热量的影响因素。开始时U形细管中各液面高度相平,容器中有等量空气且密闭良好,R1=R2=R3。将A、B接入电路中,则下列说法正确的是( )
A.该实验运用了控制变量法和转换法
B.闭合开关后,可探究电流产生的热量与电阻的关系
C.闭合开关后,左边容器中电阻丝产生的热量大约是左边容器中电阻丝产生的热量的2倍
D.闭合开关后,如果左侧U形管中出现高度差,但右侧U形管液面无变化,则有可能是右边容器出现漏气
11.如图所示,电源电压3V,,先闭合开关,再闭合开关,电流表示数将 (选填“变大”或“变小”);当闭合,断开时,通电10s,电流通过产生的热量是 J。
12.在做“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时,小航采用了如图所示的实验装置。(两个透明容器中封闭着等量气体)
(1)小航利用如图所示装置来探究电流产生的热量跟电流大小的关系,容器中的电阻需要满足的条件是 (选填“大于”“小于”或“等于”);
通电一段时间后,需要观察 来判断容器内的电阻丝产生的热量多少。该实验可以得出:在电阻 ,通电时间相同的条件下,通过一个电阻的电流 ,这个电阻产生的热量越多;
(2)小航让该实验装置冷却到初始状态,把右侧并联的电阻丝拆下,和电阻丝串联后接入右侧容器中,就可以用来探究电流产生的热量跟 的关系,若电阻丝的阻值等于,左右两容器内电热丝相同时间产生的热量之比为 。
13.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初温、质量相同的空气。
(1)实验中通过观察 的变化来比较电流通过电阻产生热量的多少,这是运用了 法;
(2)利用甲装置可探究电流产生的热量与 的关系;
(3)观察图乙实验装置 (选填“左”或“右”)容器中产生的热量较多;由此可知在电阻和通电时间相同时, 越大,导体产生的热量越多。
14.小明对电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关进行了探究。他在两个相同的烧瓶内装上初温相等的煤油,并将两根阻值不同的电阻丝分别放入两个烧瓶内。
(1)请你观察图中实验装置并指出他设计中存在的问题: ;
(2)解决问题后小明将装置串联接入电路,他这样做的目的是: ;
(3)通电一段时间发现 烧瓶内煤油温度升高得多,进一步分析得出结论: 。
知识点3电热的利用与防止
15.某电加热器工作时,与之相连的导线温度过高。下列解决办法中切实可行的是( )
A.减小通过用电器的电流
B.缩短用电器工作时间
C.换用更粗的导线与之相连
D.换用更短的导线与之相连
16.如图所示,电炉子是利用电流的 效应来工作的;小虎发现电阻丝发红不均匀,这是因为电阻丝不同部位的 (选填“电流”或“电阻”)不同。
参考答案:
1.A
【详解】A.电暖器是将电能转化为内能的,这是利用电流的热效应工作的,故A符合题意;
B.空调主要是把电能转化为机械能,不是利用电流的热效应工作的,故B不符合题意;
C.电脑是将电能转化为光能和声能,不是利用电流的热效应工作的,故C不符合题意;
D.微波炉是将电能转化为微波的能量,这不是利用电流的热效应工作,故D不符合题意。
故选A。
2.C
【详解】连接插线板的导线折断后,他把两根导线拧在一起继续使用,导线相互连接处因接触不良,该处的电阻较大,根据公式Q=I2Rt可知,在电流、通电时间相同时,产生的热量较多,往往比别处更容易发热,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
3. 热 乙 3.6×106
【详解】[1][2]电热炉通电时,将电能转化为内能,所以电热炉是利用电流的热效应来工作的;由
可知,甲电热炉的电阻
乙电热炉的电阻
把它们串联在220V的电路中使用,根据串联电路的特点可知,通过甲、乙电热炉的电流相等,根据
可知,甲实际消耗的电功率小于乙实际消耗的电功率。
[3]将它们并联在220V的电路中使用,甲电热炉的实际功率等于其额定功率,甲在1小时内产生热量
4. 热 低温
【详解】[1]电流通过电热丝时,将电能转化内能,这就是电流的热效应。
[2]两个开关都闭合时,两根电热丝并联,总电阻最小,由可知功率大;当断开开关S2时,只有一个电热丝在工作,总电阻最大,由可知功率小,故此时是低温挡。
5. 低 热
【详解】[1]由电路图可知,当开关S接b时,R1和R2串联,此时电路电阻最大,而电源电压一定,由可知,此时电炖锅电功率最小,为低温挡。
[2]用电炖锅炖汤消耗电能转化为内能,是利用了电流的热效应。
6.见解析
【详解】插头与插座连接时,由于接触不良或接触不紧导致接触处的电阻较大,根据焦耳定律可知,通电后插头连接处会产生较多的热量,从而使插头发热烧焦绝缘皮。改进措施:使用时应将插头与插线板插紧,插线板长时间使用变形后,应及时更换。
7.BC
【详解】ABD.连接电茶壶的导线和电茶壶串联在同一电路中,电流相等,通电时间相等,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,电阻越大,产生的热量越多,电茶壶的电阻远远大于导线的电阻,与电炉丝比热容无关,故AD不符合题意,B符合题意;
C.连接电茶壶的导线和电茶壶串联在同一电路中,电流相等,根据欧姆定律的变形式U=IR可知,电茶壶电阻两端的电压大于导线电阻两端的电压,故C符合题意。
故选BC。
8.B
【详解】AB.装置中,两电阻串联,通过的电流和通电时间相同,而电阻不同,故该装置用来探究电流热效应与电阻大小的关系;故A错误,B正确;
C.根据U=IR,因R1小于R2,故R1两端的电压小于R2两端的电压;故C错误;
D.由焦耳定律Q=I2Rt可知,因电流和通电时间相同,R1小于R2,故R2产生的热量多,根据转换法,B管的液面会比A管的液面高,故D错误。
故选B。
9.AC
【详解】AB.由图可知,电阻R1、R2串联,所以通过它们的电流相等。通电一段时间后,右侧U形管中液面高度差比左侧的大,说明在相同时间内电流通过R2产生的热量比R1多,根据公式Q=I2Rt可知,电阻R1
故选AC。
10.AD
【详解】A.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;电阻丝产生的热量不易直接观察,可给等质量的空气加热,空气吸热越多,气体膨胀程度越大,U形管内的液面高度差越大,采用了转换法;根据分析可知,该实验运用了控制变量法和转换法,故A正确;
B.上图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联,容器内两电阻大小相等,根据并联和串联电路电流的规律,通过左侧容器中电阻的电流大小大于通过右侧容器中电阻的电流,而通电时间相同,故乙实验可以研究电流产生的热量与电流的关系,故B错误;
C.设通过左侧电阻的电池为I,根据并联电路电压的规律及欧姆定律,通过右侧两并联电阻的电流相等,根据并联和串联电路电流的规律可知,通过右侧容器内电阻的电流为0.5I,即通过R1的电流是R2的2倍,根据Q=I2Rt,在电阻和通电时间相同时,产生热量与电流的平方成正比,故闭合开关后,左边容器中电阻丝产生的热量大约是左边容器中电阻丝产生的热量的4倍,故C错误;
D.如果左侧U形管中出现高度差,但右侧U形管液面无变化,其原因可能是右边容器漏气或者该容器中的电阻短路,故D正确。
故选AD。
11. 变大 4.5
【详解】[1] 先闭合开关,再闭合开关,电路中电阻由和串联变为只有接入电路,电路中电阻变小,由可得,电流表示数变大。
[2]当闭合,断开时,由和串联,通过的电流
通电10s,电流通过产生的热量
12. 等于 U形管液面高度差 相同时 越大 电阻 1∶2
【详解】(1)[1]探究电流产生的热量跟电流大小的关系需要控制电阻相同,即容器中的电阻需要满足的条件是R甲等于R乙。
[2]电阻丝产生的热量肉眼无法直接观察,但可以观察U形管液面高度差的变化来判断容器内的电阻丝产生的热量多少,这是转换法的应用。
[3][4]由图可知,R乙与R丙并联后再与R甲串联,根据并联电路的电流特点可知,通过R甲的电流大于R乙的电流,甲中U形管液面的高度差大于乙的高度差,则甲容器中电阻丝产生的热量多,该实验的结论为:在电阻相同时,通电时间相同的条件下,通过一个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多。
(2)[5]把右侧并联的电阻丝拆下,和电阻丝串联后接入右侧容器中,此时是串联电路,电流和通电时间相同,两容器内电阻丝的阻值不同,可以用来探究电流产生的热量跟电阻的关系。
[6]若电阻丝的阻值等于,则右侧容器内的总电阻为左侧容器内电阻的2倍,而电流和通电时间相同,根据Q=I2Rt可知,左右两容器内电热丝相同时间产生的热量之比为1∶2。
13. U形管液面高度差 转换 电阻 左 电流
【详解】(1)[1][2]实验中应用转换法,通过观察U形管压强计两边高度差的变化来比较电流通过电阻产生热量的多少。
(2)[3]甲装置中,两阻值不同的电阻丝串联,电流与通电时间都相同,利用甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系。
(3)[4]观察图乙实验装置左容器中U形管两边液面高度差较大,说明左容器产生的热量较多。
[5]乙装置中,右容器内电阻丝与容器外阻值相同的电阻丝并联后,再与左容器中阻值相同的电阻丝串联,电阻丝的通电时间相同,由串并联电路特点得,左容器内电阻丝的电流大于右侧电阻丝的电流,由此可知在电阻和通电时间相同时,电流越大,导体产生的热量越多。
14. 两烧瓶中煤油质量不相等 使通过两个电阻丝的电流相等 乙 见解析
【详解】(1)[1]通电后电流通过电阻丝做功,产生热量使煤油的温度升高,通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少,为准确反应电流产生的热量的多少,两个烧瓶中所盛煤油的质量要相等;从图示可以看出,甲、乙两个烧瓶内的液体质量不相等。
(2)[2]实验中将两根电阻丝串联,是为了控制通过两电阻的电流和通电时间相同。
(3)[3][4]通电一段时间,发现乙瓶中温度计的示数升高快,乙瓶内电阻丝产生的热量多,通过它们的电流相同,乙瓶内电阻丝的阻值较大,说明电流产生的热量与电阻有关,并且电阻越大,产生的热量越多,所以实验结论为:当通过电阻的电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多。
15.C
【详解】A.减小通过用电器的电流,那么加热器的实际电压就达不到额定电压,实际功率就小于额定功率,加热器不能正常工作,故A不符合题意;
B.缩短用电器工作时间,虽然可以减小电流流过导线所产生的热量,但是工作时间缩短,电流流过电热器所做的功也会减少,故B不符合题意;
C.换用更粗的导线后,导线的电阻变小,在电流、时间相同时,根据, 电流流过导线产生的热量就少,温度就不会过高,故C符合题意;
D.在实际的生产生活中,换用更短的导线不切合实际,故D不符合题意。
故选C。
16. 热 电阻
【详解】[1]电炉子工作时把电能转化为内能,是利用电流的热效应工作的。
[2]电炉丝各部分是串联在电路中,串联电路电流处处相等,通电时间相同,由Q=I2Rt可知,电阻丝发红不均匀,是因为电阻丝的不同部位的电阻不同造成的。
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