九年级上册3 焦耳定律同步训练题

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=4V

R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=0.5A

L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。