人教版（2024）九年级全册（2024）第4节 焦耳定律课后作业题

这是一份人教版（2024）九年级全册（2024）第4节 焦耳定律课后作业题，共17页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验探究题等内容，欢迎下载使用。
1.世界上第一个发现电与磁之间联系的科学家是( )
A. 安培B. 奥斯特C. 焦耳D. 法拉第
2.下列家用电器，利用电流的热效应工作的是( )
A. 电冰箱B. 洗衣机C. 电脑D. 电饭煲
3.甲、乙两个电热器的电阻之比为5:4，通电相同时间产生的热量之比为5:1，则通过甲、乙的电流之比为( )
A. 4:1B. 1:4C. 2:1D. 1:2
4.将规格都是“220 V 200 W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，并联接入家庭电路中，通电相同时间。下列说法正确的是( )①电烙铁产生的热量最多 ②电烙铁消耗的电能最多 ③三个用电器产生的热量一样多 ④三个用电器消耗的电能一样多
A. ②③B. ①④C. ①②D. ③④
5.某同学仔细观察家中的四种电器，发现它们上面都标有“220 V 150 W”的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生热量最多的是( )
A. 暖手宝B. 电视机C. 电冰箱D. 抽油烟机
6.两个电热器的电阻之比R1:R2=3:2，通过它们的电流之比I1:I2=1:2，则在相同的时间内，它们放出的热量之比Q1:Q2为( )
A. 3:8B. 3:4C. 3:1D. 1:16
7.如图所示，长度相同、横截面积不同的镍铬金属棒AB和BC连接在一起，如果在AC两端加上一定的电压U，通过AB、BC的电流分别为I1、I2；电流通过镍铬合金棒AB、BC产生的电热分别为Q1、Q2，则( )
A. I1>I2B. I1Q2D. Q1U2，U2=165 V，但由于粗心没有记录U1和U2分别对应哪种方法。请根据上述信息判断哪种方法更节能，并计算这种方法中新接入的电热丝的阻值。
25.为满足人们对健康饮食的追求，某品牌推出了一款新型电热饭盒，图中虚线内是电热饭盒内部的简化电路图，R1和R2均为电热丝，R1=374Ω，高温挡时功率为440W(阻值不随温度变化，部分参数如表所示)。求：
(1)电阻R2的阻值。
(2)高温挡工作5分钟，低温挡工作3分钟放出的总热量是多少？
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.安培发现了安培定则，揭示了通电螺线管磁场方向和电流之间的关系，故A不符合题意；
B.奥斯特发现通电导线周围存在磁场，从而第一个发现电与磁之间联系，故B符合题意；
C.焦耳发现了电流的热效应，总结了焦耳定律，故C不符合题意；
D.法拉第发现了电磁感应现象，人们根据这个原理制成了发电机，故D不符合题意。
故选B。
2.【答案】D
【解析】【分析】
本题主要考查电流的热效应、电流的磁效应和电流的化学效应在生活中的应用实例，只有认真把握它们的定义，才能真正区分它们利用的是哪一个效应。体现了物理来源于生活，又服务于社会的理念。
当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。一方面，利用电流的热效应可以为人类的生产和生活服务；另一方面，电流的热效应也有一些不利因素。
【解答】
解：A、电冰箱的电动机工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故A错误；
B、洗衣机利用电动机带动工作，把电能转化机械能，没有利用电流的热效应，故B错误；
C、电脑工作时，主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故C错误；
D、电饭煲是为了产生内能，是利用电流的热效应来工作的，故D正确。
故选：D。
3.【答案】C
4.【答案】B
5.【答案】A
6.【答案】A
7.【答案】C
【解析】解：AB.镍铬金属棒AB和BC的长度、材料相同，AB的横截面积较小，AB的电阻较大，AB和BC串联，由串联电路电流特点可知，I1=I2，故AB错误；
CD.AB和BC电流与通电时间相同，AB的电阻较大，由Q=I2Rt得Q1>Q2，故C正确，D错误。
故选：C。
(1)串联电路中的电流规律：串联电路各处电流都相等；
(2)导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关；根据焦耳定律Q=I2Rt判断产生热量的多少。
本题考查了串联电路的电流特点、影响电阻大小的因素、焦耳定律，属于基础题。
8.【答案】C
9.【答案】C
10.【答案】C
【解析】【详解】A.由图甲可知，当L两端压为0.5V时，通过的电流为0.2A，则其电阻
RL=UI=Ω
同样可得，当L两端电压为2V时，通过的电流为0.5A，其电阻为
R′L=U′I′=2V0.5A=4Ω
故其两端电压越大时，其阻值为会变大，故A错误；
BC.由图乙可知，L与R并联，电流表测干路电流，当电压为2V时，由图甲知，通过L和R的电流分别为0.5A和0.2A，可得干路电流即电流表示数为
I并=0.5A+0.2A=0.7A
电路总功率
P=UI并=2V×0.7A=1.4W
故B错误，C正确；
D.1min内电阻R产生的热量
Q=I R2Rt=UIt=2V×0.2A×60s=24J
故D错误。
故选C。
11.【答案】A
【解析】【点拨】只给一根电阻丝通电，消耗的电功率为P1，煮沸一壶水用的时间为t1，产生的热量为Q=W=P1t1。同理，另一根电阻丝产生的热量Q=W=P2t2，则P1=P2t2t1，两根电阻丝并联接到原来的电源上，产生的热量Q=(P1+P2)t，则有Q=P1+P2t=P2t2=P2t2t1+P2t。解得t=t1t2t1+t2，故 A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
12.【答案】C
【解析】解：A、根据控制变量法可知，要探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，必须控制电阻相等，即R2=R1=5Ω，故A错误；
B、由图可知，R2、R3并联后与R1串联，根据并联电路的分流特点可知，I2：I3=R3：R2=10Ω：5Ω=2：1，即I3=12I2，
根据并联电路的电流特点可知，I1=I2+I3=I2+12I2=32I2=3A，
则通过R2的电流I2=23I1=23×3A=2A，故B错误；
C、10s内电流通过电阻R2产生的热量：Q=I22R2t=(2A)2×5Ω×10s=200J，故C正确；
D、由欧姆定律可知，R2两端的电压：U2=I2R2=2A×5Ω=10V，故D错误。
故选：C。
(1)根据控制变量法可知，要探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，必须控制电阻相等，据此可知R2的阻值；
(2)由图可知，R2、R3并联后与R1串联，根据串并联电路的特点和欧姆定律可知通过R2的电流；
(3)根据焦耳定律Q=I2Rt求出10s内电流通过电阻R2产生的热量；
(4)根据欧姆定律求出R2两端的电压。
本题考查串并联电路的特点、控制变量法、欧姆定律和焦耳定律的应用，能正确分析电路连接是解题的关键。
13.【答案】D
【解析】解：A、由图可知，当开关拨到“2”位置时，R1与电动机并联，由于R1>R2，则此时电路中的总电阻较大，由P=U2R可知，电路的总功率较小，电吹风处于“温热风”挡；
当开关拨到“1”位置时，R2与电动机并联，电路中的总电阻较小，总功率较大，电吹风处于“热风”挡；
当开关拨到“3”位置时，只有电动机工作，电吹风处于“冷风”挡，故A错误；
B、接“热风”挡上电热丝的电功率：P2=P热−P冷=900W−20W=880W，
由P=U2R可知，接“热风”挡上电热丝的阻值：
R2=U2P2=(220V)2880W=55Ω，故B错误；
CD、3000imp/(kW⋅h)表示电路中用电器每消耗1kW⋅h电能，电能表的指示灯闪烁30000次，
则指示灯恰好闪烁了46次，电吹风消耗的电能：W=463000kW⋅h=5.52×104J，
2min内电动机消耗的电能：WM=PMtM=20W×2×60s=2400J，
接“温热风”挡时电热丝的产生的热量：Q=W−W′=5.52×104J−2400J=5.496×104J，
由Q=W=U2Rt得接在“温热风”挡的电热丝的阻值为：
R1=U2Qt=(220V)25.496×104J×2×60s≈105.7Ω，故C错误；
则电吹风每分钟工作产生的热量Q′=12Q=12×5.496×104J=2.748×104J，
电吹风吹“温热风”时，电路10分钟产生的热量为：Q″=10Q′=10×2.748×104J=2.748×105J>2.64×105J，故D正确。
故选：D。
(1)由图可知，当开关拨到“1”位置时，R2与电动机并联，当开关拨到“2”位置时，R1与电动机并联，当开关拨到“3”位置时，只有电动机工作，根据并联电路的特点和P=U2R可知电吹风吹冷风、温热风和热风的电路连接；
(2)根据P=P热−P冷求出接“热风”挡上电热丝的电功率，根据P=U2R可求出接“热风”挡上电热丝的阻值；
(3)3000imp/(kW⋅h)表示电路中用电器每消耗1kW⋅h电能，电能表的指示灯闪烁30000次，据此求出指示灯恰好闪烁了44次，电吹风消耗的电能，根据W=Pt求出2min内电动机消耗的电能，据此求出接“温热风”挡时电热丝的产生的热量，由Q=W=U2Rt算出接在“温热风”挡的电热丝的阻值；再求出接“温热风”挡时，电吹风每分钟工作产生的热量，进而算出10min产生的热量。
本题考查并联电路的特点、对电能表参数的认识与理解、电功公式以及电功率公式的灵活运用，能正确分析电路连接是解题的关键。
14.【答案】A
【解析】解：A、根据欧姆定律得R1的阻值：
R1=U1I1=Ω，
R2的阻值：
R2=U2I2=Ω，故A正确；
B、电阻是导体阻碍电流的性质，其大小与导体的长度、横截面积、材料有关，而与导体两端的电压、通过的电流无关，所以R1和R2两端电压为0V时，它们的电阻不为0Ω，故B错误；
C、两电阻串联时通过它们的电流相等，它们两端的电压之比为：
U1：U2=IR1：IR2=R1：R2=10Ω：4Ω=5：2，故C错误；
D、将两电阻并联接入1V的电路，它们两端的电压相等，相同时间内，由Q=W=U2Rt可得R1与R2产生的热量之比：
Q1：Q2=U2R1t：U2R2t=R2：R1=4Ω：10Ω=2：5，故D错误。
故选：A。
(1)根据图象中给出的I−U关系利用欧姆定律求R1和R2的电阻；
(2)电阻是导体阻碍电流的性质，其大小与导体的长度、横截面积、材料有关，而与导体两端的电压、通过的电流无关；
(3)两电阻串联时通过它们的电流相等，根据欧姆定律求出它们两端的电压之比；
(4)两电阻并联接入电路中时它们两端的电压相等，根据Q=W=U2Rt求出相同时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比。
本题考查对I−U图像的认识、串并联电路的特点、欧姆定律和电功公式的应用，从图中得出有用信息是解题的关键。
15.【答案】C
【解析】解：①由图可知，开关S闭合，S1与0、1触点接触时，电路中只有电动机工作，为常温搅拌；
S1与1、2触点接触时，电动机与R1并联，为高温翻炒；
S1与2、3触点接触时，只有电热丝R1工作，电路的总电阻较小，S1与3、4触点接触时，电热丝R1和R2串联，电路的总电阻较大，由P=U2R可知S1与2、3触点接触时，电路消耗的电功率较大，为高温蒸煮；
S1与3、4触点接触时，电路消耗的电功率较小，为低温慢炖，故①错误；
②常温搅拌时，电路中只有电动机工作，由于电动机为非纯电阻用电器，
不能用P=U2R=(220V)2100W=484Ω求得电路中的电阻，故②错误；
③S1与1、2触点接触时，电动机与R1并联，为高温翻炒，由表中数据可得，
R1的电功率：P1=P翻−P搅=2300W−100W=2200W，
根据P=U2R可得，R1的阻值：R1=U2P1=(220V)22200W=22Ω，
开关S闭合，S1与3、4触电接触时，电热丝R1和R2串联，
根据电阻的串联规律和欧姆定律可得，
电路中的电流：I=UR=UR1+R2=220V22Ω+66Ω=2.5A，故③正确；
④厨房神器处于高温翻炒时，电路中电阻1min产生的热量：
Q1=W1=P1t=2200W×1×60s=1.32×105J，故④正确。
故选：C。
①由图可知，开关S闭合，S1与0、1触点接触时，电路中只有电动机工作，为常温搅拌；S1与1、2触点接触时，电动机与R1并联，为高温翻炒；S1与2、3触点接触时，只有电热丝R1工作，S1与3、4触点接触时，电热丝R1和R2串联，电路的总电阻最大，由P=U2R可知S1与2、3触点接触以及与3、4触点接触时，电热丝的功率大小关系，从而确定厨房神器的工作状态；
②常温搅拌时，电路中只有电动机工作，由于电动机为非纯电阻用电器，不能用P=U2R求得其阻值；
③S1与1、触点接触时，电动机与R1并联，为高温翻炒，由表中数据可得R1的电功率，根据P=U2R求R1的阻值；开关S闭合，S1与3、4触电接触时，电热丝R1和R2串联，根据电阻的串联规律和欧姆定律求得电路中的电流；
④根据Q=W=Pt求厨房神器处于高温翻炒时，电路中电阻1min产生的热量。
本题电功率公式、焦耳定律和欧姆定律的应用，明确电路的连接状态是关键。
16.【答案】相同
小于
小
【解析】解：电路中的电阻丝和导线串联，电流相同，但是导线的电阻远远小于电阻丝的电阻，根据焦耳定律Q=I2Rt可知：在通电时间一定时，导线产生的热量小于电阻丝产生的热量。
故答案为：相同；小于；小。
根据焦耳定律分析电阻丝和导线产生的热量多少。
本题考查的是焦耳定律的应用，属于基础题目。
17.【答案】热
3023.6
7.2×104
小于
【解析】解：电热水器根据电流的热效应工作；
图甲所示的电能表示数为3023.6kW⋅h；1min内电热水器消耗的电能：
W=64次3200imp/kW⋅h×3.6×106J=7.2×104J；
它的实际电功率为：P=Wt=7.2×104J60s=1200W，此时它的实际电功率小于它的额定电功率，故它的实际电压也小于它的额定电压。
故答案为：热；3023.6；7.2×104；小于。
(1)电热器根据电流的热效应工作；
(2)电能表读数时，注意：电能表的最后一位数是小数，单位是kW⋅h；
(3)先计算出电热水器消耗的电能和实际电功率，再判断其两端的电压。
本题考查了电功率的有关计算和电能表的使用，属于基础题。
18.【答案】热效应
216
热
【解析】解：该眼罩能够发热的原因是电流具有热效应；
由图可知，正常工作时各加热丝并联，根据并联电路的电阻规律可得，
电路的总电阻：R=R010=100Ω10=10Ω，
该电加热眼罩正常工作1min产生热量：Q=I2Rt=U2Rt=(6V)210Ω×1×60s=216J；
电阻不变时，根据P=U2R可知，增大电压时，电加热眼罩的发热功率增大，相同时间内产生的热量增大，故电加热眼罩会变得更热。
故答案为：热效应；216；热。
电流通过导体发热的现象叫电流的热效应；由图可知，正常工作时各加热丝并联，根据并联电路的电阻规律可得电路的总电阻，根据Q=I2Rt=U2Rt求该电加热眼罩正常工作1min产生热量，根据P=U2R判断增大电压时，电加热眼罩的发热情况。
本题考查电流的热效应和电热的计算，难度一般。
19.【答案】2700
96.8%
【解析】解：电压表的示数为180V，电流表的示数为15A，电动机消耗的功率P=UI=180V×15A=2700W；
电动机所做的额外功为电阻产生的热量，由效率公式可得车速最大时电动机对外输出机械能的效率。η=W有W总=W总−W额W总=P总t−P额tP总t=P总−P额P有=UI−I2RUI=180V×15A−(15A)2×0.4Ω180V×15A≈96.7%．
故答案为：2700；96.7%。
根据P=UI计算电功率；
根据电动机的有用能量是机械能减去热量，结合功率计算效率。
本题考查电功率与电动机的效率，属于中档题。
20.【答案】400
48.4
电阻小
6：19
【解析】解：(1)只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，此时为保温挡，保温挡的功率为：
P1=U2R1=(220V)2121Ω=400W；
闭合开关S2、S1时，R1与R2并联，电路的总功率最大，为高温挡，则R2的电功率为：
P2=P−P1=1400W−400W=1000W；
R2的阻值为：
R2=U2P2=(220V)21000W=48.4Ω；
(2)电热丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，已知Q电热丝>Q导线，根据Q=I2Rt可知R电热丝>R导线，所以电热丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为导线比电热线的电阻小；
(3)电饭煲正常工作1小时，使标有“1000imp/(kW⋅h)”的电能表指示灯闪烁640次，则消耗的电能为：W=6401000kW⋅h=0.64kW⋅h=2.304×106J；
电饭煲正常工作1小时，电热丝R1始终接入电路中，其工作的时间为t=1h=3600s，设R2工作的时间为t′，则：
W=W1+W2=P1t+P2t′，代入数据得：2.304×106J=400W×3600s+1000W×t′，
解得：t′=864s；
则电饭煲处于加热挡与保温挡的工作时间之比为：864s：(3600s−864s)=6：19。
故答案为：400；48.4；电阻小；6：19。
(1)只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，此时电路的总电阻最大，由P=U2R可知，电源的电压一定时，电路的总功率最小，电路处于保温挡；闭合开关S2、S1时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，电路的总功率最大，根据总功率求出R2的电功率，根据P=U2R求出电阻的大小；
(2)电热丝和导线串联，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电阻越大电流产生的热量越多，据此分析判断；
(3)根据电路的特点可知，电饭煲在工作的过程中，电热丝R1始终接入电路中；只有在高温挡时，R2才接入电路中，根据W=Pt写出电功的公式，从而求出时间。
本题考查了并联电路的特点和电功率公式、电功公式的应用，正确的判断电路处于保温挡和加热挡时电路的连接方式是关键。
21.【答案】秒表；A； C；串联； A；串并联都可以； A；B
【解析】(1)由实验可知，要准确完成本实验除了图中的实验器材，还需的器材有测量通电时间的工具秒表；
电阻丝产生热量的多少不易观察，通过加热液体，液体升高的温度来呈现，所以电阻丝产生的热量多少是通过观察温度计升高的示数来反映，故选：A；
(2)若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，需要控制电流和通电时间相同，电阻不同，应选择图乙中烧瓶C与图甲中的烧瓶串联在电路中；
(3)探究“不同物质吸热升温的现象”，应该使吸收热量相同，对相同质量的不同物质进行加热，故应选择图乙中的烧瓶A，使通过电阻的电流相同的，将其电阻与图甲中R串联或并联在电路中；
(4)将图乙中三个烧瓶内的电阻并联起来，通电一段时间后，由Q=I2Rt可知，A中电阻较小，通过的电流较大，A中产生的热量最多，液体吸热最多，B、C中电阻丝产生的热量相同，由于A、B中都为水，因此产生热量多的温度计升高的示数就大，故tA>tB；由Q=cmΔt可知，吸收的热量和质量都相同时，比热容越小，温度变化越快，因此煤油中温度计的示数大，故tC>tB；由以上分析可得，A瓶产生热量最多，烧瓶B中的液体升温最慢。
故答案为：(1)秒表；A；(2)C；串联；(3)A；串并联都可以；(4)A；B。
(1)探究“电阻丝产生的热量与电流大小的关系”，还需要测量通电时间的工具秒表；
电阻丝产生热量的多少不易观察，通过加热相同液体，液体升高的温度来呈现，由此可得出结论；
(2)电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，根据控制变量法分析；
(3)探究“不同物质吸热升温的现象”，应该使吸收热量相同，对相同质量的不同物质进行加热，通过加热时间来反映液体吸收热量多少；
(4)根据Q=I2Rt和Q=cmΔt进行分析。
本题考查了学生对焦耳定律、吸热公式的掌握和运用等，难度适中。
22.【答案】正常工作时的电流为5A
正常工作时内部电热丝的电阻为44Ω
在额定电压下工作10min产生的热量为6.6×105J
【解析】(1)正常工作时的电流：I=PU=1100W220V=5A
(2)正常工作时内部电热丝的电阻：R=U2P=(220V)21100W=44Ω
(3)在额定电压下工作10min产生的热量：
Q=W=Pt=1100W×10×60J=6.6×105J。
答：(1)正常工作时的电流为5A。
(2)正常工作时内部电热丝的电阻为44Ω。
(3)在额定电压下工作10min产生的热量为6.6×105J。
(1)已知额定电压和额定功率，根据P=UI求正常工作时的电流；
(2)根据P=U2R求正常工作时内部电热丝的电阻；
(3)根据Q=W=Pt求在额定电压下工作10min产生的热量。
本题考查电功率和电热的计算，难度一般。
23.【答案】R2的阻值为8Ω；
10s时间，发热电阻R2产生的热量为80J
【解析】(1)由图可知，闭合开关，R1与R2串联。已知电路中的电流为I=1A，
根据欧姆定律可得，R1两端的电压：U1=IR1=1A×4Ω=4V，
根据串联电路的电压规律可得，R2两端的电压：U2=U−U1=12V−4V=8V，
根据欧姆定律可得，R2的阻值：R2=U2I=8V1A=8Ω；
(2)10s时间，发热电阻R2产生的热量：
Q=I2R2t=(1A)2×8Ω×10s=80J。
答：(1)R2的阻值为8Ω；
(2)10s时间，发热电阻R2产生的热量为80J。
(1)由图可知，闭合开关，R1与R2串联。已知电路中的电流，根据欧姆定律可得R1两端的电压，根据串联电路的电压规律可得R2两端的电压，根据欧姆定律可得R2的阻值；
(2)根据Q=I2Rt求10s时间，发热电阻R2产生的热量。
本题考查串联的电路特点和欧姆定律、焦耳定律的应用，难度不大。
24.【答案】【解】(1)闭合开关S后，电路中的电流I=UR0=220 V55 Ω=4 A。
(2)通电100 s后电热丝R0产生的热量Q=I2R0t=(4 A)2×55 Ω×100 s=8.8×104J。
(3)方法一更节能。 两种方法的电路简图如下：
在方法一中的电热箱的功率PA箱=P0=IA2(R0+RA)； 在方法二中的电热箱的功率PB箱=P0=IB2R0， 因为两次电热箱内的电功率相等，即IA2(R0+RA)=IB2R0，得出IA