鲁教版 (五四制)九年级上册第五节 焦耳定律一课一练

焦耳定律

一、单选题

1. 如图所示的小电器中，应用电流磁效应原理工作的是

A. 电动剃须刀 B. 非蓄电手压电筒
C. 电脑小音箱 D. 电铃

2. 如图甲，电源电压保持不变，闭合开关，变阻器滑片从端滑到端的过程中，电流表示数与电压表示数的关系图像如图乙所示，以下分析错误的是

A. 电源电压是
B. 的电阻值是
C. 的变化范围是
D. 当滑片移到中点时，电阻在内产生的热量是

3. 用如图的装置探究影响电流热效应的因素”，电阻丝和分别密封在两只完全相同
   的烧瓶中，且，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是

A. 该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系
B. 闭合开关后，装电阻丝的烧瓶中温度计示数上上升较快
C. 实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生生热量的多少
D. 将某一烧瓶中的煤油换成等质量的水，可比较煤油和水的比热容大小
 

4. 两个定值电阻、并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关，则在相同的时间内，，产生的热量之比为

A. ： B. ： C. ： D. ：

5. 如图用电器中，主要利用电流的热效应工作的是

A. 电视机 B. 蓝牙音箱
C. 电热壶 D. 空气净化器

6. 甲图是小灯泡和电阻的图象。将小灯泡和电阻接入乙图所示电路中，只闭合开关时，小灯泡的实际功率为下列说法错误的是

A. 只闭合开关时，小灯泡 的电阻为
B. 再闭合开关时，电流表示数增加
C. 再闭合开关时，电路总功率为
D. 再闭合开关后，在 内电阻产生的热量为

7. 在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热，老化得更快。关于连接处的这一小段导体的说法，正确的是

A. 连接处的电阻较小 B. 连接处的电流较小
C. 连接处的电阻较大 D. 连接处的电流较大

8. 某直流电动机标有“  ”字样，经测量其线圈电阻为，使电动机正常工作则电动机在这段时间内产生的热量是

A.  B.  C.  D.

9. 如图所示是探究电流产生热量与电阻的大小是否有关的实验装置。烧瓶内装有质量和初温均相同的煤油，且小于。下列分析不合理的是     

A. 加热相同的时间，乙装置中温度计的示数上升得更高
B. 用温度计便于直观比较两者产生热量的多少
C. 在此实验中，去掉电流表也能完成实验
D. 烧瓶内的液体选用煤油而不是水，是因为水更容易导电

10. 如图，电源电压不变，、是两个相同的电阻，当闭合开关，断开、，通电，电路产生的热量为；同时闭合、，断开，若要产生相同的热量，则通电时间为

A.  B.  C.  D.

二、填空题

11. 如图所示的电路中，电源输出电压恒为，灯标有“”。在滑片移动能保证电路元件全部安全的过程中，当电压表示数为______时，灯丝的电阻正好为；在灯正常发光的状态下，通电，滑动变阻器的电阻丝将产生_______的热量。
12. 某电热水器有高、中、低温三档，其内部电路结构如图所示，电热丝，电热丝电热水器处于中温档工作，产生的热量是______；家庭电路中的用电器使用时，若导线相互连接处接触不良，易造成该处电阻变大，由焦耳定律可知此时产生的热量______选靖“变大”“变小”或“不变”。
13. 如图所示是某电水壶的内部电路图，，，其中为电热丝；为限流电阻，是温控开关，电水壶处于加热状态时，开关______选填“闭合”或“断开”，通过电热丝的电流。电水壶处于保温状态时，正常工作产生的热量为______。

三、实验探究题

14. 如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。
    
    两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与形管相连，接入电路。
    实验中通过观察______的变化反映电流通过导体产生热量的多少。
    图甲是探究在通电时间相同和______相同的情况下，导体产生的热量与大小是否与______有关的装置。
    电流表的示数由图乙所示，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在内产生的热量是______。
    某实验小组发现通电一段时间后，其中一个形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是______。
15. 小国同学在研究电热器的性能时，取了两只相同的烧杯，
    装入质量相等的同种液体，将两只电热器、接入家庭电路，分别给两只杯子中的液体加热，如图甲所示，用温度计测出被加热的液体在不同时刻的温度，画出其温度随时间变化的图像，如图乙所示。
    电热器是利用了电流具有______。
    实验中杯子中的液体常用的是煤油而不是水，原因是______。
    由乙图可知和当中，______选填“”或“”电阻大。
    如果将和串联接入电路，______选填“”或“”电阻所在容器的温度计升高较快。
    

答案和解析

1.【答案】
 

【解析】解：、电动剃须刀工作时，将电能转化为机械能，故不是利用电流的磁效应，故不符合题意；
B、非蓄电手压电筒，即用手压动手柄时，内部的线圈会做切割磁感线运动，此时会产生感应电流，故是电磁感应现象，不符合题意；
C、电脑小音箱在工作时，消耗电能，产生机械能，是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理，故不符合题意；
D、电铃中有电磁铁，所以是利用电流的磁效应的原理工作的，故符合题意；
故选：。
任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应；可以从能量转化的角度分析判断；
知道上述四个用电器的工作原理是解决该题的关键。
 

2.【答案】
 

【解析】解：、由电路图可知，当滑片在端时，滑动变阻器接入电路的阻值为，电路为的简单电路，电压表测的电压，电流表测电路的电流，此时电路电流最大；
由图乙可知，电路最大电流：，
电源电压：，故A正确；
由可得，的电阻值：，故B正确；
C、电路图可知，当滑片在端时，与的最大阻值串联，电压表测的电压，电流表测电路的电流；
由图乙可知，电路电流：，，
因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以滑动变阻器两端电压：，
则滑动变阻器接入电路的最大阻值：，
故滑动变阻器接入电路的阻值范围：；故C正确；
D、当滑片移到中点时，电路电流：，
电阻在内产生的热量：，故D错误。
故选：。
根据电路图可知，当滑片在端时，电路为的简单电路，电压表测的电压，电流表测电路的电流，此时电路电流最大；根据图乙读出电路最大电流，根据电压表的示数等于电源电压，根据欧姆定律求出的阻值；
根据电路图可知，当滑片在端时，与的最大阻值串联，电压表测的电压，电流表测电路的电流；根据图乙读出电路最小电流和电压表的示数，根据串联电路的特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大阻值，进一步确定的变化范围；
当滑片在中点时，根据串联电路电阻特点和欧姆定律求出电路电流，再利用求出电阻内产生的热量。
本题考查串联电路的特点、欧姆定律和焦耳定律的应用，关键是从图中获取有效的信息。
 

3.【答案】
 

【解析】解：
A、由图可知，两电阻丝串联，电流相同，通电时间也相同，但电阻不同，故该实验探究的是电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；
B、由焦耳定律可知，电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，由于，故放出的热量多，温度计示数升的高，故B错误；
C、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，这个研究方法可以称之为转换法，故C正确；
D、要比较水和煤油的比热容，则应让水和煤油的质量相等、吸收的热量加热时间相等，由温度的变化大小得出比热容的大小关系；故用相同质量的水代替煤油，两瓶中都有相同阻值相同的电阻丝，电阻相等；故D错误。
故选：。
根据装置中的相同点、不同点，利用控制变量法分析；
由焦耳定律分析放出热量的多少；
通过观察烧瓶中温度计示数的变化来判断电阻丝发热的多少属于转换法；
由吸热公式可知，要比较水和煤油的比热容大小，应让两瓶中水和煤油的质量相等、吸收的热量相等加热时间相等，通过比较它们升高的温度大小关系，得出比热容的大小关系。
该题考查了控制变量法和转换法在焦耳定律实验中的应用，注意两导体串联时电流相等，导体产生热量的多少是通过温度计示数的变化来反映的。
 

4.【答案】
 

【解析】解：由图可知，该电路为并联电路，电压是相同的，由图乙可知，电压相同，通过、的电流之比为：；根据可知，、的电阻之比为：；
通电时间相同，电压相同，则根据焦耳定律公式可知，产生的热量与电阻成反比，故热量之比为：。
故选：。
根据图象利用欧姆定律判定、的阻值关系；根据焦耳定律公式判定产生热量的比值。
本题考查了欧姆定律、焦耳定律公式的应用，能判定电阻的比值是解题的关键。
 

5.【答案】
 

【解析】解：、电视机工作时将电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作，故A不符合题意；
B、蓝牙音箱工作时将电能转化为声能，不是利用电流热效应工作，故B不符合题意；
C、电热水壶工作时，电能转化为内能，是利用电流的热效应，故C符合题意；
D、空气净化器的主要部件是电动机，其工作时主要是电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故D不符合题意。
故选：。
电流的热效应就是把电能转化为内能，据此分析即可判断。
本题主要考查学生对电流的热效应，以及电能和其它形式能的相互转化，是一道基础题。
 

6.【答案】
 

【解析】解：、只闭合 时，电路为小灯泡的简单电路， 的实际功率为 ，根据可知，
在甲图的图线上找符合、乘积为  的坐标，则有：，，
则小灯泡  的电阻：，故  正确。
B、由  选项分析得，电源电压，再闭合 后，此时、并联接入电路，电流表测干路中的电流，
电压为 ，在甲图中找出  此时对应电流为，则电流表示数增大，故B正确。
C、电源电压为 ，的电流为 ， 的电流为，
电路中总电流为 ，
则电路总功率：，故  正确。
D、再闭合 时，电阻的电压为 ，电流为 ，
通电  产生热量：，故D错误。
故选：。
只闭合 时，电路为小灯泡的简单电路，根据 的实际功率结合图象找出对应的电压和电流，然后根据欧姆定律求出小灯泡  的电阻。
再闭合开关时，此时、并联接入电路，电流表测干路中的电流，增加的电流即为通过的电流。
根据并联电路电流规律求出干路电流，然后根据求出电路总功率。
根据求出在 内电阻产生的热量。
本题主要考查并联电路的特点、欧姆定律、电功率以及焦耳定律的应用，关键能从图象上找出有用的信息，难度不大。
 

7.【答案】
 

【解析】解：
在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，导线连接处与导线串联在电路中，通过的电流相等、通电时间相等，根据，所以连接处产生的热量较多，往往比别处更容易发热，加速导线老化，甚至引起火灾，故ABD错误，C正确。
故选：。
导线相互连接处因为接触不良，易造成电阻变大，因为导线连接处与其他导线串联在电路中，通电时间是相同的，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多，据此分析。
本题主要考查对焦耳定律及应用的了解和掌握，知道导线和导线的连接处为串联电流相等是本题的关键。
 

8.【答案】
 

【解析】解：直流电动机的电流，
所以电动机线圈产生的热量：。
故选：。
本题考查电流、产生热量的计算，关键是公式及其变形的灵活运用。
 

9.【答案】
 

【解析】

【分析】
本题考查了学生对焦耳定律的认识，并可以通过巧妙的实验来验证一些结论，同时在该实验中利用了控制变量法，该实验方法在实验探究中经常用到。
电流产生的热量与通电时间、电流、电阻的大小有关；探究电流产生热量与电阻的大小是否有关时，应控制电流和通电时间相同，据此分析。

【解答】
A.加热相同的时间，由于串联电路，电流也相同，电阻越大，产生的热量越多，乙的电阻大，产生的热量多，加热相同的煤油，则乙装置中温度计的示数上升得更高，故A正确；
B.实验中采用了转换法，用温度计便于直观比较两者产生热量的多少，故B正确；
C.在此实验中，去掉电流表后，由于该电路为串联电路，通过甲乙的电流是相同的，故也能完成实验，故C正确；
D.烧瓶内的液体选用煤油而不是水，是因为煤油的比热容较小，在吸收相同热量时，煤油的温度变化大，易于观察，故D错误。
本题选择不合理的，故选D。  

10.【答案】
 

【解析】解：
由题知，、是两个相同的电阻，设，
由图可知，当闭合开关，断开、时，两电阻串联，总电阻为，
电源电压不变，由焦耳定律可得，通电电路产生热量，
闭合、，断开时两电阻并联，总电阻为，产生相同热量，则：，
所以。
故选：。
由电路图分析开关在不同状态下电路的连接方式，由焦耳定律表示出产生热量，根据产生热量相同计算时间。
本题考查电热计算公式应用，关键是正确分析开关在不同状态下电路的连接情况。
 

11.【答案】；
 

【解析】

【分析】
由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
根据求出电压，根据，其在灯正常发光的状态下，通电，滑动变阻器的电阻丝产生的热量。
【解答】
根据，灯丝的电阻时，两端电压为，所以滑动变阻器两端电压为，所以电压表示数为，在灯正常发光的状态下，通电，根据，滑动变阻器的电阻丝将产生的热量。 
故答案为：；。  

12.【答案】  变大
 

【解析】解：
由图可知，当所有开关都闭合时，两个电阻并联，由并联电路的电阻特点可知，此时总电阻是最小的，根据公式可知，总功率最大，为高温档；
只闭合开关、时，只有接入电路中；只闭合开关、时，只有接入电路中；由题中数据可知，根据公式可知，闭合开关、时只有工作为中温档，只闭合开关、时只有工作为低温档；
电热水器处于中温档工作，产生的热量：；
在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的接触面积较小，会引起该处电阻变大，导线连接处与导线串联在电路中，通过的电流相等、通电时间相等，根据可知，连接处产生的热量较多，往往比别处更容易发热，加速导线老化，甚至引起火灾。
故答案为：；变大。
根据开关的闭合和断开情况，利用公式判定电路消耗功率的大小，从而得出中温档的连接方式；根据此时的电阻和电源电压，利用求出中温档工作产生的热量；
由焦耳定律可知，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。导线相互连接处因为接触不良，易造成该处电阻变大，因为导线连接处与其他导线串联在电路中，通过的电流和通电时间是相同的，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多。
本题考查了并联电路的特点、焦耳定律、电功和电功率公式的灵活应用，正确分析得出热水器的工作状态是关键。
 

13.【答案】闭合 
 

【解析】解：电水壶器处于加热状态时，的电功率最大，由可知，电路中的电流最大，由可知，电路中的电阻最小；
结合电路图可知，开关、、均闭合时，电路为的简单电路，此时电路中的电流最大，的功率最大，电热水壶处于加热状态。
当开关、闭合，断开时，与串联，电路中的总电阻最大，电路中的电流最小，的电功率最小，电热水壶处于保温状态，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，此时电路中的电流：，
正常工作产生的热量：。
故答案为：闭合；。
电水壶器处于加热状态时，电路的电功率最大，根据可知电路中的电流关系，根据欧姆定律可知电路中的电阻关系，然后结合电路图判断开关的状态。
当开关、闭合，断开时，与串联，电路中的总电阻最大，电路中的电流最小，的电功率最小，电热水壶处于保温状态，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据计算产生的热量。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、焦耳定律公式的应用，正确的判断出电热水壶处于不同状态时电路的连接方式是关键。
 

14.【答案】形管液面高度差  电流  电阻    装置的气密性不好
 

【解析】解：电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器内空气温度的变化可以通过形管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
图甲两电阻串联接入电路，串联电路各处电流相等，可知通过两电阻的电流相等，通电时间相同，电阻大小不同，所以探究的是导体产生的热量与电阻大小是否有关；
由图可知，电流表选择的是量程，对应的分度值是，电流表示数为；
右侧容器中定值电阻在内产生的热量是：；
通电一段时间后，其中一个形管中的液面高度几乎不变，说明与此相连的容器可能漏气，导致热量向外散失。
故答案为：形管液面高度差；电流；电阻；；装置的气密性不好。
电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器内空气温度的变化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；
图甲两电阻串联接入电路，根据串联电路特点可知通过两电阻的电流相等，所以探究的是导体产生的热量与电阻大小是否有关；
读取电流表示数时，首先要明确电流表选择的量程和对应的分度值，视线与指针所对刻线相垂直；已知电流、电阻和通电时间，利用计算产生的热量；
可从漏气、橡胶管没有扎住等方面进行分析。
此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”实验的理解和掌握，注意焦耳定律、控制变量法和转换法的运用。
 

15.【答案】热效应  煤油的比热容较小，在质量和吸热相同的情况下，温度变化明显   
 

【解析】解：电流通过导体要发热，使液体温度升高，这是利用了电流的热效应；
实验中杯子中的液体常用的是煤油而不是水，是因为煤油的比热容较小，在质量和吸热相同的情况下，温度变化明显；
根据图象可得，在初温相同的情况下，要加热到同一末温的话，中需要的时间较短，中需要的时间较长。根据公式，在一定的情况下，与成反比，所以中电热器的电功率比中电热器的电功率大。已知两个电热器两端电压相等，的功率大，由得，可见的电阻小，的电阻大；
将和串联接入电路时，电流相等，的电阻小，的电阻大。由知，电阻的功率大，所以电阻所在容器的温度计升高较快。
故答案为：热效应；煤油的比热容较小，在质量和吸热相同的情况下，温度变化明显；；。
电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子；
水和煤油相比，煤油的比热容较小，质量相同的两种物质，吸收相同的热量，煤油的温度变化较大；
其中在相同时间内放热多的电热器，电功率较大；由可判断电热器阻值的大小；
在串联电路中电流相等，由可判断。
本题考查学生对电功公式的理解和对图象的分析总结能力，同时涉及到了物体温度变化与比热容的关系。