初中物理沪科版（2024）九年级全册（2024）第三节 焦耳定律课堂检测

这是一份初中物理沪科版（2024）九年级全册（2024）第三节 焦耳定律课堂检测，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，综合题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．请你想象一下，假如导体都没有了电阻，下列现象能发生的是（ ）
A．电饭锅正常工作B．白炽灯变得更亮
C．导线变得很烫D．用电器不用考虑散热
2．如果电冰箱、台式电脑和电热毯上都标有“220V 100W”的字样，它们都在额定电压下工作相同时间，则三个用电器产生的热量最多的是（ ）三个用电器消耗的电能最多的是（ ）
A．电冰箱、一样多B．电热毯、台式电脑
C．电热毯、电热毯D．电热毯、一样多
3．如图甲所示的电路中，电源电压U保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器滑片P从最右端移动到最左端，其消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示，以下正确的是（ ）
A．滑动变阻器R的最大阻值40Ω
B．电源电压U的大小6V
C．R0的阻值20Ω
D．当滑片P置于中点，在5s内电阻R0上所产生的焦耳热18J
4．如图甲所示，规格相同的烧杯中装了相同质量、相同初温的水，将阻值不同的两根电阻丝R1和R2与电源、开关连接成闭合电路，经过实验得到图乙所示的水温与加热时间的图线。若忽略水的蒸发和热量散失，则下列选项正确的是（ ）
A．B．
C．加热相同时间，两杯水吸收的热量相同D．升高相同的温度，两杯水吸收的热量不同
5．如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R1>R3>R2>R4，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（ ）（不考虑热量散失）
A．甲、丙、乙、丁B．丁、乙、丙、甲
C．丁、丙、甲、乙D．丙、丁、乙、甲
6．已知定值电阻R1和R2并联， 且R1：R2=2：1，下列说法正确的是（ ）
A．U1：U2=1：2B．I1：I2=1：2C．P1：P2=2：1D．Q1：Q2=2：1
7．为了探究“电流产生的热量与哪些因素有关”，某物理小组设计了如图所示的电路，其中且阻值均不变。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．只闭合时是探究电流产生热量的多少与电流的关系
B．和都闭合时是探究电流产生热量的多少与电流的关系
C．和都闭合时，和中电流之比是2:1
D．和都闭合时，和中产生热量之比为4:1
8．如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R1＝R3，R2＝R4，R2＝2R1，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（ ）
A．甲、乙、丙、丁B．丁、丙、乙、甲
C．丙、丁、乙、甲D．甲、乙、丁、丙
9．下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．电热水壶B．吸尘器C．电冰箱D．电视机
10．中药煎煮方式分为“文火”和“武火”，小明受此启发，用手动开关S1、温控开关S2、水量开关S3、加热电阻和限流电阻（、阻值不随温度变化），设计了煎药壶电路，其中S1为总开关，电源电压为。闭合开关S1，能实现下表所示的功能，下列关于此电路的分析正确的是（ ）
A．煎药壶进行“武火”加热时，与并联
B．当壶内水量小于，水温低于时，煎药壶进行“武火”加热
C．加热电阻的阻值为
D．煎药壶进行“文火”加热，会消耗电能
二、多选题
11．下列情况属于防止电热危害的是（ ）
A．冬天用电暖器取暖B．电脑机箱内装有小风扇
C．家用电器长时间不用，要隔一段时间通一次电D．电动机外壳上有散热片
三、填空题
12．如图甲所示，电源电压恒定不变，为定值电阻，滑动变阻器最大阻值是20Ω。闭合开关后，移动滑动变阻器，得到滑动变阻器的P-R图象如图乙所示，当滑片P滑至最右端时，通电30s电流通过产生的热量是 J。
13．图为一款电加热眼罩的内部结构，10根一样的具有发热、控温双重功能的PTC加热丝与金属导线相连，其两端供电的电压恒为6V，正常工作时每根加热丝的电阻均为100Ω。该眼罩能够发热的原因是电流具有 。则该电加热眼罩正常工作1min产生热量为 J，若增大电压，则电加热眼罩会变得更 （选填“冷”或“热”）。
14．如图所示的电路中，电源电压恒定，小灯泡标有“2.5V 0.5W”字样，当开关S闭合后，小灯泡恰能正常发光，此时电流表示数为0.5A，则1min内电阻R上产生的热量为 J。
15．如图所示，电源电压为3V且保持不变，定值电阻R1、R2的阻值分别为5Ω和10Ω。闭合开关S，则通电2min定值电阻R2所产生的热量为 J。
16．芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，散热部件通常选用 （导热性/隔热性）好的材料。
四、实验题
17．小明和小红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”。质量相等的两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，A烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，B烧瓶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)实验中，小明和小红发现 烧瓶中温度计的示数升高快。这表明：在 相同的情况下，导体的 ，产生的热量越多；
(2)小明提议利用该装置改成“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 相等的 ；将A烧瓶中的铜丝换成镍铬合金丝，并且与B烧瓶中的镍铬合金丝的 相等。通过实验观察，发现装有煤油的烧瓶中温度计的示数变化较大，说明水比热容较大；
(3)小丽采用了如图的另一套实验装置。（两个透明容器中封闭着等量气体）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，①如图所示的是探究电流产生的热量跟 的关系，通电一段时间后， （填“左侧”或“右侧”）容器内的电阻丝产生的热量多。可以得出：在 一定的条件下， 越大，产生的热量越多。②让该实验装置冷却到初始状态，把右侧并联的两根电阻丝都放入容器内，接通电源比较两容器内电阻丝发热多少。此时该装置 （填“可以”或“不能”）探究电流产生的热量跟电阻的关系。一段时间后两侧容器内电阻丝产生的热量 （填“左侧”“右侧”或“一样多”）。
五、综合题
18．小明家购买了一个多挡位电火锅，其内部电路如图所示，部分参数如表所示，R1、R2、R3均为发热电阻，R3的阻值为44Ω。旋转开关S，让其和触点1和2、2和3或3和4接触时，可实现不同挡位的转换；不考虑电热丝的电阻随温度变化，c冰=4.2×103J/（kg•℃）。
(1)此电火锅利用电流 效应原理工作。
(2)当旋转开关S跟触点3和4接触时，电火锅处于 挡。
(3)电加热器中的R2阻值为多少 ？
(4)在高温挡模式下，电路1min内消耗的电能是多少 ？
《7.3焦耳定律》参考答案
1．D
【详解】AB．电饭锅、白炽灯都是利用电流的热效应工作的，如果导体没有电阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，电饭锅不能煮饭，电灯不能发光，故AB不符合题意；
CD．用电器和导线有电流通过时，有一部分电能转化为内能，假设导体没有电阻，当用电器和导线通电时，不会产生电热，故C不符合题意，D符合题意。
故选D。
2．D
【详解】根据公式W=Pt（其中W是电能，P是功率，t是时间），三个用电器额定功率P都为100W，且在额定电压下工作相同时间t，所以它们消耗的电能一样多。电冰箱工作时，主要将电能转化为机械能（用于压缩机工作），只有少部分转化为内能；台式电脑工作时，电能主要转化为光能、声能、机械能（风扇等）等，只有少部分转化为内能；电热毯工作时，电能几乎全部转化为内能（热量）。所以产生热量最多的是电热毯。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3．D
【详解】A．滑动变阻器滑片P从最右端开始，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，此时电流为0.4A时，滑动变阻器功率为3.2W，根据P=I²R可得此时电阻为
则滑动变阻器的最大阻值20Ω，故A错误；
BC．当电流为0.6A时，滑动变阻器功率达到最大值3.6W，同理，根据P=I2R可得，此时滑动变阻器接入电阻为10Ω，为最大阻值的一半，此时滑动变阻器两端的电压U' =I2R半=0.6A×10Ω=6V
电源电压U=6V+ I2R0=6V+0.6A×R0①
滑动变阻器接入电路的阻值最大时，滑动变阻器分得电压U滑=I1R最大=0.4A×20Ω=8V
电源电压不变，U=8V+I1R0=8V+0.4A×R0②
①②两个式子联立得，8V+0.4A×R0=6V+0.6A×R0
解得R0=10Ω
则电源电压U =6V+0.6A×R0=12V
故BC错误；
D．当滑片P置于中点时，滑动变阻器接入10Ω，电流为0.6A，根据焦耳定律，R0在5s内产生
故D正确。
故选D。
4．B
【详解】D．根据图像乙知，甲、乙两烧杯中水的质量相等、温度从20℃升高到40℃吸收的热量相同，根据Q=cmΔt可知，两杯水吸收的热量相同，故D错误；
AB．由D选项分析可知，升高相同的温度，两杯水吸收的热量相同，因为忽略热量散失，电阻丝产生的电热相同；由甲图可知，R1和R2串联，通过R1和R2的电流相同；由图乙可知，水温度从20℃升高到40℃的过程中，加热时间分别为t甲=2min，t乙=3min，根据Q=I2Rt可知，I2R1t甲=I2R2t乙
则
故A错误，B正确；
C．实验中，R1和R2串联，通过它们的电流相同，R1和R2阻值不同，根据Q=I2Rt可知，相同时间内，电阻丝R1和R2放出的热量不同，由于忽略热量散失，所以相同时间内两杯水吸收的热量不同，故C错误。
故选B。
5．C
【详解】甲、乙容器中的电阻、是串联的，根据串联电路的特点，通过它们的电流I相等，通电时间t也相同。根据焦耳定律，在I和t相同的情况下，电阻R越大，产生的热量Q越多。已知，所以。丙、丁容器中的电阻、是并联的，它们两端的电压U相等，通电时间t也相同。根据焦耳定律的变形式，在U和t相同的情况下，电阻R越小，产生的热量Q越多。已知，所以。根据欧姆定律，对于串联的、，其电流；通过的电流。因，所以，又因，根据焦耳定律，得，所以。因为产生的热量越多，水吸收的热量越多，水温升高得越多，所以水温从高到低的顺序是丁、丙、甲、乙。故ABD不符合题意，C符合题意。
C
6．B
【详解】A．在并联电路中，各支路两端的电压相等，即，所以，故Ａ错误；
B．在电压相同的情况下，通过导体的电流与导体的电阻成反比，所以，故B正确；
C．根据电功率公式P=UI，因为，，所以，故C错误；
D．根据焦耳定律Q=W=Pt（通电时间t相同），因为，所以，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】A．只闭合时，电阻和串联，通过两个电阻丝的电流相等，但，故该电路是探究电流产生热量与电阻的关系，故A错误；
B．和都闭合时与并联，然后再与串联，但实验研究的对象是密闭容器内的电热丝，所以，，电流和电阻均不相同，故不能探究电流产生热量与电流的关系，B错误；
C．根据可知，和都闭合时和中产生热量之比为,故C正确;
D．根据可知，和都闭合时和中产生热量之比为,故D错误;
故选C。
8．C
【详解】根据题干知，R2＝2R1＝2R3＝R4
左图中，R1与R2串联，根据串联电路特点和焦耳定律可知，在电流和通电时间相同的情况下，电阻大的导电线圈产生的热量多。因为R2＝2R1，所以Q2＞Q1……①
右图中，R3与R4并联，根据并联电路特点和焦耳定律公式的变形式可知，在电压和通电时间相同的情况下，电阻小的导电线圈产生的热量多。因为R4＝2R3，所以Q3＞Q4……②
在右图中，由可知，
在左图中，因R2＝2R1，由分压原理和串联电路电压的规律可知，，由可知，
所以Q4＞Q2……③
由①②③，我们可得出了这四个电阻产生的热量关系是：Q3＞Q4＞Q2＞Q1；因甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，根据可知，这四个容器中的水温从高到低的顺序是即丙、丁、乙、甲。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
9．A
【详解】A．电热水壶工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的，故A符合题意；
B．吸尘器工作时电动机转动，将电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意；
C．电冰箱是将电能转化为电动机的机械能，不是利用电流的热效应来工作的，故C不符合题意；
D．电视机工作时主要是把电能转化为声能与光能，不是利用电流的热效应来工作的，故D不符合题意。
故选A。
10．B
【详解】AB．根据电路中只有两个电阻，而的功率可以改变，说明电路中的电流改变，则两个电阻必须串联，武火时，限流电阻被短路；当温控开关和水量开关同时断开时，两个电阻串联，处于文火状态；而当温控开关断开、水量开关闭合时，处于武火状态，说明此时限流电阻仍被短路，因此温控开关、水量开关、限流电阻三者并联，若壶内水量小于，但温度较低是武火加热，温控开关将限流电阻短路，仍是武火加热，故A错误、B正确；
C．武火时，限流电阻被短路，只有工作，的功率是，由可知，的阻值为
故C错误；
D．由可知，煎药壶进行“文火”加热，消耗的电能为
但此时R2也要消耗电能，因此煎药壶消耗的电能大于，故D错误。
故选B。
11．BD
【详解】A．冬天用电暖器取暖属于利用了电流的热效应，不属于防止电热危害，故A不符合题意；
B．电流通过电脑内部的电路元件产生大量的热，容易烧坏电路元件，所以在电脑机箱内装有小风扇散热，属于防止电热危害，故B符合题意；
C．家用电器长时间不用，要隔一段时间通一次电是为了防止家电受潮，属于利用电热，故C不符合题意；
D．电动机工作时会产生大量的热，温度过高容易烧坏电动机，因此电动机外壳上有散热片，属于防止电热危害，故D符合题意。
故选BD。
12．12
【详解】由题意可知，闭合开关后，移动滑动变阻器，得到滑动变阻器的P-R图象如图乙，故由图甲、图乙可得：当滑动变阻器阻值为时，，则此时电路中的电流为
根据欧姆定律变形可得：………………①
当滑动变阻器阻值为时，，则此时电路中的电流为
根据欧姆定律变形可得：………………②
联立①②两式可解得：
当滑动变阻器的滑片滑至最右端时，因R1、R2串联，故电路中的总电阻为
此时电路中的电流为
所以，此时通电30s电流通过产生的热量是
13． 热效应 216 热
【详解】[1]电流通过导体发热的现象叫电流的热效应；该眼罩能够发热的原因是电流具有热效应。
[2]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
该电加热眼罩正常工作1min产生热量
[3]电阻不变时，根据可知，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。
14．45
【详解】由图知，R与L并联，电流表测干路电流。小灯泡标有“2.5V 0.5W”，且正常发光，则电源电压
根据，可得通过小灯泡的电流
已知干路电流，由并联电路电流特点
则R的电流
则1min内电阻R产生的热量
15．48
【详解】由串联电路的欧姆定律可得电路中的电流
因为串联电路电流处处相等，所以由焦耳定律公式可得通电2min定值电阻R2所产生的热量Q=I2R2t=(0.2A)2×10Ω×2×60s=48J
16． 电阻 热 导热性
【详解】[1]根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电流通过电阻会产生热量，因此当芯片中有电流通过时会产生热量，这是因为芯片元件有电阻。
[2]由于芯片元件有电阻，当电流通过导体时，将电能转化为内能，使导体发热，这种现象称为电流的热效应。
[3]为了降低芯片温度，散热部件需要快速将芯片产生的热量传递出去，所以常选用导热性好的材料，这样才能更有效地把热量传导到周围环境中。
17．(1) B 电流和通电时间 电阻越大
(2) 质量 水 电阻
(3) 电流大小 左侧 电阻和通电时间 电流 可以 左侧
【详解】（1）[1][2][3]由图可知，两电阻串联在同一电路中，通过两电阻的电流相同，通电时间相同，A烧瓶中电阻小于B烧瓶中电阻，由可知，通电时间相同时，B烧瓶中电阻产生的热量较多，因此B烧瓶中温度计的示数升高的较快。说明在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多。
（2）[1][2]根据控制变量法可知，“比较水和煤油比热容的大小”的实验中，要控制水和煤油的质量相同，加热相同的时间，比较温度计示数变化情况，因此应将其中一个烧瓶中的煤油换成质量相同的水。
[3]该实验中，要使水和煤油吸收相同的热量，来比较温度计示数的变化情况，因此应使A、B两个烧瓶中的电阻丝产生的热量相同，两电阻丝串联，电流相同，还应控制两电阻丝的阻值相同，因此应将A烧瓶中的铜丝换成镍铬合金丝，并且与B烧瓶中的镍铬合金丝的阻值相同。
（3）[1][2][3][4]由图可知，左右两侧容器内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，而右侧烧瓶中的电阻丝与另一个同为5Ω的电阻丝并联后，再与左侧烧瓶中的电阻丝串联，那么通过两个烧瓶中的电阻丝的电流不同，因此探究的是电流产生的热量跟电流的关系；通过左侧烧瓶电阻丝的电流大于右侧烧瓶中电阻丝的电流。由可知，通电时间相同时，左侧烧瓶中电阻丝产生的热量较多。因此可知，在电阻和通电时间一定的条件下，通过电阻丝的电流越大，产生的热量越多。
[5][6]让实验装置冷却到初始状态，将右边两个电阻丝作为研究对象（等效于一个电阻丝），因并联电路中的总电阻小于任何一个支路的电阻，因此右侧烧瓶中的总电阻小于5Ω，即小于左侧烧瓶中的电阻，而通过左右两烧瓶电阻丝的电流相同、通电时间相同，可以探究电流产生的热量与电阻的关系，由可知，一段时间后通过左侧烧瓶电阻丝的热量较多。
18．(1)热
(2)高温
(3)
(4)1.32×105J
【详解】（1）电火锅是利用电流通过导体发热来加热的，故电火锅是利用了电流的热效应原理工作。
（2）由可知，当电源电压一定时，电路中的总电阻越小，总功率就越大，当开关S和触点3、4接触时，R2与R3并联，此时电路中的总电阻最小，总功率最大，电火锅处于高温挡。
（3）开关S跟触点2和3接触时，电路中只有R2，为中温挡，所以
（4）开关S跟触点3和4接触时，R2与R3并联，为高温挡
电路在此模式下1min内消耗的电能
温度
温控开关S2
壶内水量
水量开关S3
的功率
煎煮方式
闭合
闭合
武火
断开
闭合
武火
断开
断开
文火
物理量
参数
额定电压
220V
中温挡功率
1100W
低温挡功率
440W
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
D
D
B
C
B
C
C
A
B
题号
11









答案
BD