专题12 焦耳定律压轴培优- 2022-2023 九年级全一册物理《压轴挑战》培优专题训练（人教版）

专题12  压轴培优专题训练（原卷版）

1．如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析正确的是（　　）

A．本次探究实验中用到了控制变量法和等效替代法 

B．此实验必须把甲、乙两图接在电压相同的电源两端实验结论才具有科学性 

C．为了探究电热与电流的关系，应该选择乙实验 

D．通电相同的时间，甲装置中左边U形管的高度差更大

2．图所示的是探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，电流产生的热量通过U形管中液面的　   　来反映。在两个密闭容器中装有质量　  　（选填“相等”或“不等”）的空气，研究电流产生的热量与电阻的关系时，应选用图　  　（选填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验。在图乙中容器外并联了一个阻值相同的电阻丝，其目的是为了研究电流产生的热量与　   　的关系。

3．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。

（1）在这个实验中，电流产生的热量多少是通过　                 　体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“　   　”。

（2）如图甲所示的装置可探究电流产生的热量与　电阻　的关系；电阻丝R1和R2是　 

　       联的，其目的是　                      　。

（3）在装置甲、乙的来两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与　  　的关系。

（4）在甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与气球　  　（填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多。

4．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。

（1）实验中通过　                 　变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。

（2）甲装置可探究电流产生的热量与　   　的关系，电路中将两根金属丝串联的目的是　                   　相等。

（3）在装置甲、乙的两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况，可探究电流产生的热量与　   　的关系。

（4）甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与　 　气球（填气球字母标号）相通的电阻丝产生的热量最多。

（5）电烘箱高温和低温两挡的调节是通过改变接入电路中电阻丝的长度来实现的。由上述实验可知：低温挡接入电路的电阻丝比高温挡要　 　（填“长”或“短”）一些。

5．小桂和小林同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，设计了如图甲和乙所示的实验电路。

（1）实验中通过观察　                   　来判断电流通过导体产生的热量的多少。

（2）通过实验得到结论：在电流、通电时间相同的情况下，电阻越　 　（选填“大”或“小”），产生的热量多。

（3）该实验用到的实验方法是：        　和转换法。采用图乙的连接方式，其目的是为了　                                    　。

（4）小桂同学想比较另两个电热丝A和B阻值的大小，利用图甲的电路，用A、B分别取代5Ω和10Ω，发现A电阻对应的液柱升高较快，则UA　 　UB，RA　 　RB．（均选填“＞”、“＜”或“＝”）

6．据《生活报》讯，2017年4月14日起，插线板新国家标准正式实施，要求插线板的插孔须设置“保护门”，“保护门”可有效防止儿童将手指插入插孔而造成触电事故，同时可避免灰尘长期沉积而造成的内部　  　（选填“断路”或“短路”）。在线材方面要求：如果最大工作电流16A的延长线插座，导线的最小横截面积由原来的1mm2增加到1.5mm2．请你根据所学物理知识解释增加导线横截面积的好处。

7．如图所示，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑片P置于滑动变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片置于滑动变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，此后100s内定值电阻R1产生的热量为200J。下列结果正确的是（　　）

A．电源电压为10V                  B．R1的阻值为18Ω 

C．滑动变阻器R的最大阻值为9Ω  D．R1先后两次消耗的电功率之比4：3

8．某型号的电加热器有高、低两挡，其额定电压为220V，内部电路由发热电阻R1、R2和开关S1组成，其中R1＝44Ω。在不拆解内部电路的情况下，小华用图甲电路对其进行测试：先闭合S，电流表的示数为1A；再闭合S1，电流表的示数变为5A。则低温挡工作1min产生的热量为 　  　J，R2的阻值为 　  　Ω；小华又增加了一个单刀双掷开关S2，利用原有元件对该电加热器的内部电路改装，改装后的电路如图乙，要使改装后的电加热器处于高温挡，开关S1和S2的状态应分别是 　                   　；改装后高温挡的功率提升 　  　%。

9．如右图所示电路，各电阻阻值分别为R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝4Ω，R4＝6Ω，在同一段时间内放出的热量分别为Q1、Q2、Q3和Q4，则＝　   　。

10．火锅是人们比较喜欢的一种饮食方式，如图为小明家使用的一款电火锅工作电路的原理图。它有高、中、低三个加热挡位，旋钮开关可以分别置于“0和1“、“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱。正常工作时，低温挡功率为高温挡功率的，R1为242Ω，R2为60.5Ω。（忽略温度对电阻的影响）

（1）请指出开关置于什么接线柱时，火锅处于高温挡？

（2）R3的阻值是多少欧姆？电火锅处于低温挡正常工作时，在1分钟内产生的热量是多少焦耳？

（3）小明关闭家中的其他用电器，只让电火锅独立工作，用高温挡加热汤液2分钟，电能表的表盘转了81转。请通过计算判断此时电火锅是否正常工作？[电能表的铭牌上标有3000r/（kW•h）]

11．随着国家大力倡导共享经济，大量的共享单车和电动车出现在了马路上。下表是一辆共享电动车的铭牌上给出的技术参数。

根据表中数据计算：

（1）该电动机正常工作10分钟，线圈产生的热量。

（2）该电动机线圈的电阻。

（3）该电动机正常工作时的效率。

12．如图甲所示电路，电动机内阻r0＝0.5Ω；电源电压U＝3V，内阻r＝1Ω（电源可以等效为图乙中的理想电源和电阻的串联）；闭合开关后，通过电动机线圈的电流为0.2A．则电动机工作1min时间内：

（1）电流通过电动机线圈产生的热量；

（2）整个电路消耗的电能；

（3）电动机产生的机械能。

13．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，它由加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制）。在用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V，加热效率为80%．（c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3，忽略温度对电阻的影响）则下列说法正确的是（　　）

A．温控开关S0断开时为加热状态 

B．根据有关参数可知，R1的阻值为40Ω，R2的阻值为1210Ω 

C．当饮水机在用电高峰期给水加热，它的实际功率为1000W 

D．若在用电高峰期将装满水箱的水从20℃加热至100℃，所需时间为504s

14．如图所示是某“养生壶”工作电路图．它有高温、中温、低温三个挡位，其低温挡的功率为275W，其中R1、R2为发热电阻，R2＝88Ω。则它的发热电阻R1为　　   Ω，在额定电压下用高温挡加热3kg水，使其温度从20℃上升到80℃，加热过程中电流做的功为

　       　J。[不计热量损失，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]

15．小明家新买了一台电热水器，下表是该热水器的一些技术参数。

现将水箱中装满水，通电后正常工作40min，水温从25℃升高到45℃．在此过程中，求：

（1）热水器中电热丝在正常工作时的电阻值　  　Ω；

（2）水所吸收的热量　     　J．（c水＝4.2×103J/（kg•℃）】

16．如图所示是某品牌电炖锅的内部简化电路图，电炖锅上有1100W和400W两挡功率，挡位可自动调节，其工作过程是：按下开关，自动选择1100W档将汤煮至100℃，然后自动跳至400W进行保温慢炖，设汤的初温为20℃，质量为2.5kg，汤的比热容为4.0×103J/（kg•℃），求：

（1）若电炖锅将汤从初温加热至100℃耗时15min，在此过程中汤吸收的热量是多少？

（2）电炖锅进入保温慢炖时，开关S会自动跳至“a”或“b”哪个位置？试说明理由。

（3）R的阻值是多少？

17．下图是某美发用电吹风电路原理图，R1、R2为电热丝，M为电动机。闭合S1，开关S2分别接通ab、bc、cd时可实现冷风、暖风和热风转换。电吹风部分数据如下表。求：

（1）电热丝R1的电阻值。

（2）已知R2阻值为44Ω，求吹热风时电吹风的额定功率。

（3）电吹风出风口的横截面积为3×10﹣3m2，正常工作出风口风速为10m/s，则吹暖风时，吹出来的风的温度升高了多少？空气的比热容取1.0×103J/（kg•℃），空气的密度取1.0kg/m3，不计热量损失。

18．如图1甲是一台常用的电热饮水机，乙图是它的电路原理图，如表是它的铭牌数据，电路的工作原理是S是温控开关，R1是加热电阻，R2是定值电阻。当温控开关S接a时，R1接入电路，电路处于加热状态；当达到一定温度时，温控开关S自动从a切换到b，电路处于保温状态，（R1R2阻值不随温度变化而变化）

（1）根据上述要求，请在图乙中将电路图连接完整。

（2）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？

（3）保温功率是指整个电路消耗的功率。饮水机正常工作时，在保温状态下，R1的功率是多少？

（4）饮水机正常工作时，将热水箱中的水从10℃加热到98℃，需要20min．求此加热过程中，饮水机的加热效率？

（5）在用电高峰期，让饮水机单独工作加热水，观察标有“3000R/kW•h”字样的电能表在6min内转盘转了120转，则此时饮水机的实际加热功率为  　W，实际电压 　　额定电压（选填“＞”“＝”“＜”），原因是 　                                  　。

（6）如图2所示是电热饮水机的三脚插头和三孔插座。插头上标有字母E的导线要和饮水机的 　  　相连；饮水机正常工作时插头上标有字母L、N的两脚间的电压是 　　V。

19．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，下列说法错误的是（　　）

A．U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故 

B．通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的 

C．图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1：2 

D．图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系

20．（1）甲图是小刘完成“探究物质吸热升温的属性”实验装置，实验中，沙子和水吸热的多少是通过　       　（填“温度计示数”或“加热时间”）来反映的，关于该实验的变亮控制包括：采用相同的加热方法（如酒精灯火焰的大小，与烧杯底的距离，相同的烧杯）、　          　相同。

（2）乙图是小红探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”实验装置，她发现　 　（填“A”或“B”）烧瓶中温度计的示数升高较快，这表明：在　  　和通电时间相同的情况下，导体的电阻越　  　，产生的热量越多，为了使看到的现象更明显，小红把实验装置作了一些改动，将瓶中煤油加满，用细玻璃管代替温度计做实验，过了一段时间，看到细玻璃管内的液面明显上升，下列哪个实验中也用到这种方法　       　

A．将不同的电阻丝分别接到同一电路中，通过比较电流的大小来比较电阻的大小；

B．将乒乓球靠近发声的音叉，通过乒乓球被弹开显示音叉在振动；

C．让不同的纸锥从相同高度同时下落，通过落地的先后判断运动的快慢。

21．某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。

（1）透明容器中密封一定量的空气的优点是 　                             　；实验中通过观察U形管液面高度的变化，可以比较电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 　        　。

（2）图甲中将两段阻值不同的电阻丝 　  　（填电路连接方式），是为了研究电流产生的热量与 　  　的大小的关系，这种研究方法叫 　           　法。

（3）将图甲闭合开关，通电一段时间后，　  　（填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大；通电一段时间后，若发现图甲中的U形管的液面高度几乎不变，出现该现象的原因可能是 　                 　。

（4）让两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部将一个相同阻值的电阻和这个容器内的电阻并联（如图乙所示）．移走图甲中的电阻，换接图乙中的电阻到电路中，重新做这个实验。此时通过两容器中电阻的电流不同，在通电时间相同的情况下，观察U形管中液面高度变化，由此得到的结论是 　                                  

　             。

22．小明和小丽利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。

（1）如图所示，质量相等的两瓶煤油中都浸泡着一段材料与长度均相同的金属丝，已知甲电阻比较小，则两根金属丝中横截面积较大的是　  　（选填“甲”或“乙”）；

（2）实验中，小明和小丽发现乙烧瓶中温度计的示数升高较快，这表明：在　 　和　

　  均相等的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越　  　；

（3）小明提议利用该装置改做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他们应将其中一烧瓶中的煤油换成质量、温度均相等的水，并使甲、乙两烧瓶中金属丝的电阻　 　；水和煤油吸热的多少是通过　          　来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）；实验发现水的温度上升得慢，表明　  　的比热容比较小。

23．小罗和小兰想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大的是　          　。温度计显示煤油的温度。

（1）这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该　  　。

（2）实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了保证　 　和　   　相同；

（3）给图中的装置通电一段时间后，切断电源。根据铜丝和镍铬合金丝的大小以及观察到的　            　，可得通电导体产生热量的多少与电阻的关系。

（4）实验中，小罗发现B烧瓶中温度计的示数升高的快。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越　  　，产生的热量越多。

（5）小兰设计了一个如图所示的电路图，她打算把R1和R2两根电阻丝分别放入AB两瓶中进行试验，请问，她研究的可能是导体产生的热量与　   　大小的关系。

24．小红和小明探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。如图1所示，两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大，温度计显示煤油的温度。

（1）这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该　  　。

（2）小红问小明“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油”，对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是　  　。

    A．因为煤油有颜色便于观察          B．因为煤油有比较大的热值

    C．因为煤油有比较小的密度          D．因为煤油有比较小的比热容

（3）实验中，小明和小红发现B烧瓶中温度计的示数升高得快，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越　  　，产生的热量越多。

（4）试用本实验知识解释一下，图2中插头左边铜片处有烧焦痕迹。　               

　                                     。