物理九年级全册（2024）第4节 焦耳定律复习练习题

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一．利用电流的热效应工作的用电器（共6小题）
二．探究电流产生热量与电阻的关系（共8小题）
三．探究电流产生的热量与电流的关系（共7小题）
四．焦耳定律的公式及简单应用（共11小题）
五．焦耳定律的推导式及其应用（共7小题）
六．电热器的多档位计算问题（共9小题）
一．利用电流的热效应工作的用电器（共6小题）
1．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
2．下列家用电器中，主要是将电能转化为内能的是（ ）
A．电风扇B．电视机
C．电熨斗D．吸尘器
3．小明家新购买了电热水器和空调各一台，热水器的铭牌上标有“220V，2200W”字样，空调的铭牌上标有“220V，1900W”字样。下列说法不正确的是（ ）
A．电热水器是利用电流热效应工作的
B．单独使用空调比单独使用热水器电能表表盘转速快
C．正常使用相同时间，热水器比空调消耗的电能多
D．热水器的电阻比空调的电阻小
4．电热水器是利用电流的 效应工作的，小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。它观察到家中的电能表示数如图1所示为 kW·h。现仅接通一台如图2所示的电热水器，观察到电能表指示灯1min内闪烁64次，则1min内消耗电能为 J，其两端电压 （高于/等于/低于）220V。
5．早春育苗保温常用电热温床，铺设时，先将床土挖去约20cm厚，床底铺一层麦秸或锯末，再铺一层塑料膜。将电热线按10cm间距，均匀地铺在塑料膜上，再把20cm厚的床土放回即可。电热温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻，使用时应该把温控仪与电热线 联。电热温床是利用电流的 效应持续获得适宜幼苗生长的温度。
6．如图，取暖用的“小太阳”通电后热得发红，利用了电流的 效应。“小太阳”工作时，电阻盘与导线连接处容易烧断，是因为连接处的电阻较 （填“大”或“小”）。
二．探究电流产生热量与电阻的关系（共8小题）
7．某同学用如图所示的实验装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，两个透明容器中封闭着等量的空气。下列说法正确的是（ ）
A．通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过做功方式改变的
B．观察图甲中的A、B管，发现B管液面上升得更高，表明电流通过导体产生的热量与电流有关
C．采用图乙装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，右边容器中电阻丝R应为10Ω
D．用图乙中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”
8．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
9．如图所示，甲、乙为两个完全相同的烧瓶中分别装有质量相等、初温相同的水和煤油，烧瓶中两电阻丝的阻值相同，烧瓶内插入相同的温度计。下列说法正确的是（ ）
A．比较甲、乙温度计的示数，可得出升温快的烧瓶中电阻丝放出热量多
B．比较甲、乙温度计的示数，可得出升温快的烧瓶中所装液体比热容小
C．该实验装置可用来探究电流产生热量与电阻的关系
D．通电一段时间，水和煤油均未沸腾，温度计示数大小关系为
10．如图所示，同学们正在用改装“自制灯泡”的装置探究“影响电流热效应的因素”，将瓶盖中间打一孔，插入带有红色液柱的细玻璃管，已知R1＜R2，R1与R2串联的目的是 ，实验中能判断R2比R1产生热量多的实验现象是 。
11．如图是探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置。图甲可探究电流产生的热量与 的关系；图乙中电流通过电阻 c与d产生的热量之比为 。
12．如图所示，实验桌上有两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油、完全相同的温度计，烧瓶内还分别装有阻值为10Ω的电阻丝R1和阻值为5Ω的电阻丝R2。实验桌上还有满足实验要求的电源、电阻箱和开关各一个，电流表和停表各一块，导线若干。小新利用上述实验器材证明“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。小新的主要实验过程如下：
①将电阻箱、电流表及图所示的装置甲等电路元件串联接入电路中，将电阻箱的阻值调为5Ω，记录初温T0。
②闭合开关，同时按下停表开始计时，电流表的示数为0.3A，通电时间为2min时，停止计时，记录此时温度计的示数40℃，记录数据，断开开关。
③用如图所示的装置乙替换电路中的装置甲，闭合开关，同时按下停表开始计时，当温度计示数为40℃时，停止计时，读出通电时间5min，记录数据，断开开关。
于是小新认为“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。
请根据以上叙述回答下列问题：
(1)小新实验过程中存在的问题： 。
(2)请你针对小新实验过程中存在的问题，写出改进措施： 。
(3)该实验设计的表格 。
13．小鸣同学按如图所示的电路，研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油，温度计显示煤油的温度，煤油中都浸着一段横截面积相同、长度不同的镍铬合金丝，甲瓶中的镍铬合金丝比乙瓶中的长。
(1)实验中两金属丝产生热量的多少是通过观察 反映出来的。
(2)实验中，可观察到 （填“甲”或“乙”）瓶中温度计的示数升高得更快。
(3)小华想改装实验装置用来“测量煤油的比热容大小”，则他们应将烧瓶甲中煤油换成与其 相等的水，并将电热丝RA换成 的电热丝。测量时，水和煤油的初温均为t0，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t水、t煤油，请用提供的符号写出煤油比热容的表达式：c煤油= 。 （已知水的比热容为c水）
14．(1)如图甲所示，三个完全相同的烧瓶A、B、C中分别装入质量和初温均相等的液体，其中，A、B中装的是煤油，C中装的是水，A、B、C瓶中电阻丝的阻值分别为、、，且（不计热损失）。
①比较 两瓶中温度计的示数变化情况，可以探究“电流通过导体产生的热量与 关系”。
②用该装置探究“不同物质吸热升温的现象”，应选择 两瓶进行比较，瓶内液体吸收热量的多少是通过 来反映的；
(2)关闭家中其他用电器，只用一个电水壶烧水，将质量为1kg、初温为20℃的水烧开（标准大气压下），用时6min，如图乙所示的电能表指示灯闪烁300次。则水吸收的热量为 J，电水壶的实际电功率为 W。[]
三．探究电流产生的热量与电流的关系（共7小题）
15．如图是探究电流产生热量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，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（ ）
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
C．乙实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
D．甲、乙两实验同时通电一段时间后，甲图左侧U形管中两侧液面的高度差最大
16．如图是探究电流热效应的实验装置，两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻、，其中，。下列说法错误的是（ ）
A．比较U形管液面高度差，从而比较热量的多少，这是转换的思想
B．只闭合，可以探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
C．闭合和，可以探究电流通过导体产生的热量多少与电流大小的关系
D．只闭合，若电路中的电流为，通电电阻产生的热量为12J
16．如图是“探究通电导体产生的热量与 大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 J，左右两侧容器中电阻丝产生的热量之比是 。
18．强强为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用相同的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲电路，实验中应将电阻丝R3和电阻丝 分别放入如图乙的两个相同装置中；通过实验分析可知，闭合开关，相同时间内电流通过电阻丝R3和另一个放入装置中的电阻丝产生的热量之比为 。
19．采用如图所示的电路装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。
①由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面的 来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用了 的探究方法。
②如图所示是探究电流产生的热量跟电流的关系，通电一段时间 （选填“左瓶”或“右瓶）内的电阻丝产生的热量多。
20．(1)在“小实验、小制作”比赛活动中，小明利用身边的小玻璃瓶、单孔橡皮塞、两端开口的透明玻璃管和水，进行了以下实验。
①如图甲所示，用插着玻璃管的橡皮塞塞紧玻璃瓶。小明提着瓶子从一楼走到四楼，发现玻璃管中的液面上升了，说明了大气压强随海拔高度升高而 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
②小明又用实验器材组装了如图乙所示的装置，往B管中吹气，A管中的液面也会上升，写出一个生活中应用此原理的实例 。
(2)如图丙为探究“焦耳定律”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，将未知电阻的两根电阻丝R1、R2串联在电路中。组装实验装置后，只闭合开关S0，若R1>R2，通电一段时间后，发现 （选填“甲”或“乙”）U形管两侧液面高度差更大。若将R1换成与R2阻值相同的定值电阻，同时闭合S0和S1，是为了探究电流通过导体产生的热量与 的关系。
21．领悟小组用如图甲所示实验装置比较a、b两种液体的吸热能力，在两个相同的烧瓶内分别装入a、b两种液体，接入电阻丝、，并分别插入温度计。
(1)实验中两瓶中液体质量、和电阻丝阻值R1、R2应满足的条件是 ；实验过程中通过 来反映吸收的热量多少；
(2)实验过程中，如果让a和b吸收相同的热量，那么通过比较 来判断物质的吸热能力；
(3)仔细观察电路图，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调到最 端；正确实验后，数据如表，结合表格内的数据分析可得到的结论是： ；
(4)利用上面的电路图，还能探究电流通过导体产生的热量与______的关系（选填序号）
A．通电时间B．通过导体的电流C．导体的电阻
四．焦耳定律的公式及简单应用（共11小题）
22．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
23．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
24．如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。下列说法中（ ）
①电源电压为6V
②定值电阻R的阻值为5Ω
③滑动变阻器的最大阻值为10Ω
④滑片P在b端时，通电1min电阻R产生的热量为27J
A．①④正确B．①③正确C．②③④正确D．①②④正确
25．如图所示的电路，电源电压不变，滑动变阻器R1标有“100Ω 0.8A”，灯泡标有“12V 6W”，R0为定值电阻。在保证电路安全的前提下：
①当a处接入导线，b处接入电压表时（量程“0~3V”或“0~15V”），只闭合S1、S2，调节滑动变阻器的滑片，电路中的最小电流为0.22A；
②再闭合所有开关，滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω；
③将a处接入电压表（量程不变），b处接入导线时，闭合所有开关，灯泡恰能正常发光，且无论怎样移动滑片，灯泡亮度都不变。
下列说法正确的是（ ）
A．电压表接入电路的量程为3VB．①中，灯泡的最小功率为1.1616W
C．②中，电路的最大总功率为32.4WD．③中，R0工作10s产生的热量为60J
26．如图所示电路，电阻、，闭合开关，电流表的示数为，则通电电阻产生的热量为 。
27．如图所示的电路中，电源电压保持不变，为定值电阻且闭合开关，电流表示数为0.6A，再断开开关，电流表示数变化了0.2A。若开关同时闭合，通电1min定值电阻产生的热量为 J。
28．如图-1，是一款多功能烘鞋器，它具有调温、烘干、杀菌等功能、其简化电路如图-2所示，R是电热丝，L是紫外线灯，和同时闭合时，电动机与电热丝 （选填“串”或“并”）联，湿鞋在吹热风时比在吹冷风时干得更快，是因为温度越高，蒸发越 （选填“快”或“慢”），若烘干一双鞋需要，电热丝的额定功率为，则R在这段时间产生的热量为 J。
29．如图所示，是某电热器加热和保温两挡的工作电路图，电源电压U＝220V。发热体由R1和R2两个电热丝（阻值均不变）构成，其保温功率为220W；开关S1、S2闭合时，通过电热丝R2的电流为5A。处于保温挡时通过电热器的电流 A；开关S1、S2闭合时，电热丝R2在5min内产生的热量 J；电热器处于保温挡时正常工作0.5h消耗的电能 J。
30．如图所示电路，定值电阻为10Ω，只闭合开关时，电流表的示数为0.6A，同时闭合开关、时，电流表的示数为0.9A。求：
(1)电源电压；
(2)闭合开关、时，通电100s，产生的电热。
31．如图甲所示的电路中，电源电压可调，灯泡L的额定功率未知（不考虑灯丝电阻变化），电压表的量程是0~15V，电流表的量程是0~3A。在保证电路各元件安全的前提下：先将电源电压调为U，只闭合开关S，把滑动变阻器R的滑片P从最右端滑动到最左端的过程中，电流表与电压表的示数关系图象如图乙。求：
(1)滑动变阻器R的最大阻值；
(2)电源电压U和的电阻值；
(3)保持（2）中电源电压U不变，滑动变阻器的滑片P在最右端时，通电1min电阻产生的热量；
(4)断开开关，再将电源电压调为U0，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P在a点时，灯泡L正常发光，电压表的示数为6V，灯泡L消耗的电功率为P；当滑片P滑动到某位置时，电路消耗的电功率最小，电流表的示数为0.25A，灯泡L消耗的实际功率，求：灯泡L的额定功率。
32．图甲是一款带照明功能的萌宠电暖手宝，图乙是内部简化电路图，已知电压恒为18V，R1为加热电阻，滑动变阻器R2标有“80Ω 1A”字样，灯泡标有“6V 3.6W”字样且电阻不随温度变化，电压低于灯泡几乎不亮。只闭合开关S1时，灯泡恰好正常发光；只闭合开关时，处于亮度可调的照明模式；只闭合开关S1、S2时，处于暖手模式。求：
(1)灯泡L的电阻大小；
(2)电路在暖手模式下工作10min，产生的热量；
(3)照明模式下，保证灯泡有明显亮度且电路安全，电路总功率的范围。
五．焦耳定律的推导式及其应用（共7小题）
33．额定电压相同的甲、乙两只电加热器（俗称“热得快”）的铭牌如图所示，若不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是（ ）
A．相同时间内，甲比乙消耗的电能多 B．正常工作时，通过甲的电流比乙小
C．正常工作时，甲比乙产生的热量多 D．正常工作时，电流通过甲做功较快
34．如图甲所示电路中，电源电压不变，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V，小灯泡参数模糊不清。第一次只闭合开关S、S1，滑片P从a端移到b端；第二次只闭合开关S、S2，保证电路中所有元件都安全的前提下，最大范围内移动滑片P。图乙是这两次实验过程绘制的电压表与电流表示数的关系图像。下列说法正确的是（ ）
A．电源电压为10V
B．小灯泡的参数为“2V 0.4A”
C．只闭合S、S2，为保证电路安全，滑动变阻器的阻值范围为7.5~30Ω
D．只闭合S、S1，滑片P移至b端时，通电10s，R0产生的热量为32J
35．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。
36．如图所示的是一款电热饭盒的内部简化电路，发热电阻的阻值分别为110Ω、330Ω，饭盒有“高温”和“低温”两个挡位。饭盒低温挡正常工作10s产生的热量为 J。
37．如图是小肖在社团课上使用的3D打印笔。此打印笔有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，R1＝2200Ω、R2＝1100Ω，两个电阻都是用于发热的电热丝，则慢挡的电功率是 W；使用快挡10秒钟，打印笔产生的热量为 J。
38．小明自制一把有高、低挡位的电热切割器，其电路如图甲所示。已知电源电压为12V，电阻丝、阻值均为。只将接入电路时，为低温挡。小明使用电热切割器时，其功率与时间的关系如图乙所示。求：
(1)处于低温挡时的工作电流；
(2)处于高温挡时的电功率；
(3)内，电热切割器产生的总热量。
39．如图，电源电压U=6V，R1=20Ω，滑动变阻器的最大电阻R2=40Ω，小灯泡的额定电压为12V（灯丝电阻不随温度变化），闭合开关S。求：
(1)当开关S1、S2都断开时，电路的最小电功率是多少？
(2)当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电流表的读数为0.4A。小灯泡的额定功率是多少？
(3)当开关S2闭合，S1断开时，电流表的最大示数是多少？此时通电5min，电阻R1产生的热量是多少？
六．电热器的多档位计算问题（共9小题）
40．图甲为某品牌家用空气炸锅，空气炸锅在工作时通过电动机向内部吹风，借助空气的循环达到迅速升温的目的，电动机上标有“220V，22W”字样。空气炸锅内部部分简化电路如图乙所示，其额定电压为220V。发热元件为R1和R2两个定值电阻，阻值分别为55Ω和110Ω。S为定时开关，通过调节开关S1和S2（S2是单刀双掷开关），可实现高温挡、中温挡和低温挡三个挡位的切换。下列说法正确的是（ ）
A．设定好时间，开关S1断开，S2接a端时为高温挡
B．电动机的电阻是2200Ω
C．设定好时间，开关S1闭合，S2接a端时，电路1min内产生的热量为27720J
D．空气炸锅在高温挡正常工作时，电路的总电流是6.1A
41．小东想设计一款有高、中、低三个挡位的小型电热器。在设计阶段他用图示电路进行测试以便进一步完善设计方案，电热丝R1=4Ω，电热丝R2=8Ω，电源电压为6V并保持不变。在电路能够正常工作的情况下，下列说法正确的是（ ）
A．只闭合开关S2时，电热器处于高温挡
B．只闭合开关S1、S2时，电压表示数为6V
C．只闭合开关S1、S3时，电流表示数为0.5A
D．电热器分别处于中温挡和低温挡工作时的电功率之比为3∶1
42．如图甲所示是充电式暖宝宝，其简化电路图如图乙所示，R1和R2均为发热电阻（阻值不变），该充电式暖宝宝可以通过S1、S2、S3三个开关的断开与闭合实现三个挡位（高温、中温、低温）的变化，只闭合S2时，该挡对应功率为22W；只闭合S1时，该挡对应功率为44W。则下列说法正确的是（ ）

A．用暖宝宝暖手是通过做功的方式增加手的内能 B．R2的阻值为2200Ω
C．低温挡和高温挡的功率之比为1∶4 D．中温挡发热100s产生的热量为2200J
43．小军通过观察和研究他家汽车上的电加热座椅垫（原理如图），发现该座椅垫有“高温”“低温”和“关”三个挡位，S为挡位切换开关，R1和R2均为电热丝，电源电压恒为12V，R1=5Ω。
(1)开关S切换到2时，电路处于 挡，若此时电路中的电流为1A，则电热丝R2工作1min产生的热量为 J；
(2)汽车在转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭，但其中一个灯损坏时，另一个仍能正常工作，这两个转向灯在电路中的连接方式为 。转向横杆相当于电路中的 。
44．小丽家有一台具有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其简化电路图如图所示，电源电压恒为220 V，R1、R2是电热丝，开关S同时接触相邻的两个触点。R1=242Ω，R2的阻值为R1阻值的一半。转动开关S，使其与“1”“2”两个触点接触时，为 （选填“低温”“中温”或“高温”）挡，在此挡位通电10 min，可使500g牛奶的温度升高48 ℃，此过程产生的热量是 J，加热效率为 。（c牛奶=2.5×10J/（kg·℃））
45．某品牌电炖锅简化电路如图所示，它有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位。R1、R2是电热丝，R1=242Ω，R2=121Ω。开关S1与b接触，当开关S2闭合时，为 挡位，当开关S2断开时，通电1min，电流产生的热量是 J。
46．周末小杰妈妈在超市买了一个电煮锅如图甲，图乙为该电煮锅简化电路图。其中开关为单刀双掷开关，和都是用于加热的定值电阻，电煮锅的部分参数如下表所示。
(1)电煮锅处于中温挡正常工作时，求：电路中的电流大小；
(2)电煮锅处于中温挡正常工作5min，求：整个电路消耗的电能；
(3)电煮锅处于低温挡正常工作10min，求：产生的热量。
47．图—1是具有高温、低温两挡的电茶壶，其简化电路如图—2所示，额定电压为220V，低温挡的额定功率为440W，、均是发热电阻（阻值不随温度变化），且。
(1)低温挡正常工作时，通过电茶壶的电流是多少？
(2)电茶壶高温挡的额定功率是多少？
48．如图（a）是一款额定电压为220V的艾灸理疗毯，它的工作电路如图（b）所示。R1和R2为发热电阻丝（不考虑温度对电阻的影响），旋钮开关S置于“2和3”接线柱时处于低温挡，功率为22W，置于“3和4”接线柱时处于高温挡，功率为110W。艾灸理疗毯正常工作时，求：
(1)低温挡工作时的电流；
(2)发热电阻丝R2的阻值；
(3)高温挡工作10min，整个电路产生的热量。
物质
加热时间/min
初温/
末温/
a液体
10
20
46
b液体
10
20
35
项目
额定电压（V）
低温挡功率（W）
中温挡功率（W）
高温挡功率（W）
参数
220
550
1100
2200