初中物理教科版（2024）九年级上册（2024）第3节 焦耳定律巩固练习

这是一份初中物理教科版（2024）九年级上册（2024）第3节 焦耳定律巩固练习，共12页。试卷主要包含了选择题，多选题，填空题，实验探究题，计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1.一位英国物理学家于1840年通过大量实验，最先确定了电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，他是以下哪位科学家（ ）
A . 伏特 B . 安培 C . 焦耳 D . 欧姆
2.物理教材第96页讨论了电流热效应的利用与危害，大家要学会扬长避短。下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（ ）
A . 养鸡场使用电热孵化器孵小鸡
B . 家里使用电热水壶烧水
C . 小明妈妈用电熨斗熨衣服
D . 电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温
3.如图为一种佩戴在手腕上的“计步器”，其基本构造是在一段塑料管中密封一小块磁铁，管外绕着线圈。运动时，磁铁在管中往复运动，线圈输出不断变化的电流，从而实现计步。下列设备与“计步器”产生电流的原理相同的是（ ）
A . 发电机 B . 电风扇 C . 电熨斗 D . 电水壶
4.电话手表放在充电器上时，其内部接收线圈产生感应电流，从而实现给手表电池充电。下列（如图）与此原理相同的是（ ）
A . 电热水壶
B . 电风扇
C . 电磁起重机
D . 手摇发电机
5.新冠疫情暴发以来，负压救护车（如图所示）因其作用突出，被称作“生命的摆渡车”。其最大特点是负压，空气在自由流动时只能由车外流向车内，并将车内空气通入特制的电热丝容器进行高温消毒后排出，以避免更多的人交叉感染。车上配备了呼吸机、除颤仪、心电监护仪等设备，安装了消毒灯、供氧接口等。关于救护车中的电现象，下列说法中错误的是（ ）
A . 仪器设备后的散热孔是为了散发由于电流热效应而产生的热量
B . 仪器通电后，导线中的电子经电源负极、仪器、电源正极做定向移动形成电流
C . 高温消毒使用的电热丝应该选择电阻较小、熔点较低的铅锑合金来制成
D . 呼吸机、心电监护仪并联，使用三孔插座可以避免仪器外壳带电时发生触电危险
6.你认为下列说法中正确的是（ ）
A . 电流产生的热量都是有用的
B . 近视眼的患者需配戴凸透镜来矫正
C . 旗杆顶端的动滑轮是为了方便升旗
D . 乐音有可能成为噪声
二、多选题
1.要使电热器在单位时间内供热减少一半，以下方法中正确的是（ ）
A . 电压不变，电阻增大到原来的2倍
B . 电阻丝不变，把通过它的电流减少一半
C . 保持电压不变，把电阻丝的电阻减小一半
D . 把电热器的电阻和加它两端的电压均减小一半
2.疫情封控期间，保温箱有效地解决了隔离餐送餐过程中容易失温的问题。某品牌保温箱内加热电路如图所示，电源电压恒定，S 2为三档旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c处），电阻丝R 1、R 2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R 1的中点。这个保温箱的低温档为12W，则（ ）

A . 开关S2接a时保温箱的电功率最大
B . 该保温箱利用了电流的热效应的原理
C . 保温箱中温挡和高温挡功率分别为16W和24W
D . 若选择低温挡加热，送餐2小时，保温箱消耗的电能为24J
3.一个电炉的电阻丝和一台电动机线圈的电阻相同，工作时通过它们的电流也相同，电动机正常运转，则在相同的时间内：（ ）
A . 电炉和电动机产生的热量相等
B . 电炉产生的热量大于电动机产生的热量
C . 电炉和电动机消耗的电能相等
D . 电动机消耗的电能大于电炉消耗的电能
4.如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是（ ）
A . 通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法
B . 右侧电阻丝的阻值比左侧大
C . 通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D . 该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
5.图甲是灯泡L和电阻R的I-U图像。将灯泡L和电阻R接入如图乙所示的电路中，只闭合开关S 1时，灯泡L的实际功率为1W。下列说法正确的是（ ）
A . 只闭合开关S1时，灯泡L的电阻为4Ω
B . 再闭合开关S2后，电流表的示数增大0.4A
C . 再闭合开关S2后，电路的总功率为1.4W
D . 再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生84J热量
三、填空题
1.实验小组采用如图的电路装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。接通电源，瓶内的空气被加热后膨胀，使U形管的液面发生变化，通过观察U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。如图所示是探究电流产生的热量跟 ________ 的关系，若通过甲容器内电阻的电流为1A，通电3min甲容器内电阻产生的热量为 ________ J。
2.用带电体接触验电器的金属球，验电器的金属箔会张开，这是因为 ________ （ 选填“同种”或“异种”）电荷相互排斥。电炉中，电炉丝热的发红而导线却几乎不发热，说明电炉丝的电阻远远 ________ （选填 “大于”或“小于”）导线的电阻。
3.据报道：近几年有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良造成的，教训十分深刻．线路连接处接触不良引起火灾的原因是：当线路连接处接触不良时该处的电阻将 ________ ，在该接触处就会产生局部过热升温，接触处的电阻又随温度的升高而 ________ ，从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾．
4.小童发现：白炽灯工作时灯丝热得发红，而连接灯泡的导线却不怎么发热，其原因是 ________
5.已知R 1：R 2=3：4，当电阻R 1、R 2串联在电路中时，R 1、R 2两端的电压之比U 1：U 2= ________ ；当电阻R 1、R 2并联在电路中时，在相同的时间内电流通过R 1、R 2所产生的热量之比Q 1：Q 2= ________ 。
6.有一种电热水壶有“烧水”和“保温”两个挡，如右图所示是其内部简化电路图，已知R 0=44 Ω ， R 1=1056 Ω ， 当S接1时，电热水壶处于 ________ （选填“烧水”或“保温”档），当S接2时，通电2min该电热水壶产生的热量是 ________ J。
四、实验探究题
1.学完焦耳定律后，小萱同学找来了几个小型电加热器、一些水和食用油，自主设计了一个如图所示的实验，来验证“影响电热的因素”和比较“不同物质的吸热能力”。图中两小型电加热器串联，水中电加热器的规格为“12V40W”，食用油中电加热器的规格为℃“12V20W”，不考虑温度对加热器电阻的影响。
（1） 通电 1min 后杯中的水由20 ℃ 升高到23 ℃ ， 2min 后水温再升高到26 ℃ ，由此可以得出：导体的电阻和通过导体的电流一定时， ________ ，导体上产生的电热越多。
（2） 如果要想验证电加热器产生的电热与电阻大小的关系，且要尽可能地缩短实验的时间，应将 ________ 杯（选填“左”或“右”）中的液体换成100g的 ________ 。
（3） 如果想比较水和油的吸热能力，也要尽可能地缩短实验的时间，应将 ________ 杯（选填“左”或“右”）中的加热装置换成规格为“ ________ ”的加热器。
2.某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关.他们用的实验器材，如图甲所示，玻璃瓶内金属丝分别选用电阻值相同的镍铬合金丝2条和电阻值不同的镍铬合金丝1条( (R1=R2,R3R1).瓶盖中间打一孔，插入带有红色液柱的细玻璃管.
（1） 实验中通过 ________ 来反映电流产生热量的多少.下列实验采用研究方法与此相同的是 ________ (选填字母).
A.探究电流与电压、电阻的关系
B.研究光的传播时，引入“光线”
C.比较不同物质的吸热能力
（2） 如图乙，将R 1和R 3串联接入电路中，闭合开关，通过两电阻丝的电流 ________ ，通电一段时间后，R 3中红色液柱上升更高.此实验现象表明： ________ ，导体产生的热量越多.
（3） 如图丙，将R 1和R 2单独接入电源电压不同的电路中( (U2U1),探究的是电阻产生的热量跟 ________ 的关系，同时闭合开关，通电一段时间后，R 2中液柱高度变化大.实验现象表明：在电阻、通电时间均相同的情况下， ________ ，导体产生的热量越多.
（4） 另一组换用阻值为5 Ω和 100Ω的电阻丝连接成图乙样式进行探究，闭合开关，发现较长时间后，两烧瓶内温度计示数变化均不明显，原因是 ________ ，请提出一条改进措施： ________ .
（5） 组内小华制作了如图丁所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝 R、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹.用此实验装置“探究影响电流热效应的因素”的优点有 ________ .(写出一条即可)
（6） 请分析电炉工作时，电炉丝发热明显，而与电炉丝相连的导线发热不明显的原因：通过电炉丝的电流 ________ 通过导线的电流，电炉丝的电阻 ________ 导线的电阻.(两空均选填“大于”“等于”或“小于”)
五、计算题
1.现代新型电饭锅，它采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示，其中R 1和R 2均为电热丝，S 1是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示。
求：（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）这30min内电饭锅产生的热量；
（4）产生的热量正好可以把2kg的水从室温20℃升高到100℃，求这个电饭锅的热效率。
2.图甲为某款电热煲汤锅，其简化电路如图乙所示。S为手动开关， S1为自动温控开关，温度达到 100℃时，自动切换到保温状态， R1和 R2均为阻值不变的电热丝。煲汤锅部分参数如下表，求：
（1） 煲汤锅处于加热状态时，电路中的电流；
（2） 电热丝 R2的阻值；
（3） 某次煲汤锅对初温为 50∘C、质量为 3.3 kg的汤汁加热（汤汁沸点 100∘C），不考虑汤汁质量变化和热量损失，煲汤锅正常工作20min所消耗的电能。[c汤汁=4×103 J/(kg⋅​∘C)]
3.今年一季度，我国汽车出口量全球第一，电动汽车贡献非常大。如图所示为某型号电动汽车运动的 v−t图像，然后以30m/s的速度做匀速直线运动。已知该车质量为1.2t，以30m/s的速度运动时所受阻力为该车重力的0.1倍，不计机械摩擦。
（1） 已知物体运动的 v−t图像与时间轴围成的面积大小等于路程的大小。则在 0∼10s内，该车通过的路程与150m的关系为？
（2） 该汽车以30m/s的速度匀速直线行驶了10s，该过程中加在电动机上的电压为500V，通过的电流为100A，求电动机的效率；
（3） 求该车电动机的线圈电阻是多少？
4.在公园有一种测量瞬间打击力的游戏机，其原理示意图如图a所示，游人手戴拳击手套，击打A装置，A通过压杆与压力传感器接触，压力传感器的电阻值 R会随所受压力大小发生变化。电压表的示数可反映出打击力的大小。已知电阻 R 0=120Ω，压力传感器表面能承受的最大压力为4000N。压力传感器的电阻值随所受压力变化的图像如图b所示。若在某次游戏过程中，游人用力 F=2000N的力击中装置A，此时电压表的示数为1.5V。（电源电压恒定不变）
（1） 此时经过 R 0的电流是多少？
（2） 电源电压是多少？
（3） 若游人以 F=1000N的力击中装置A，时间持续了2s，整个电路在这段时间内产生的电热是多少？
六、综合题
1.如图甲是一种传统的预热式电热水器，其部分参数如表1所示，如图乙是另一种即热式电热水器，其部分参数如表2所示。即热式电热水器较传统的热水器的优点在于：它没有储水箱，体积小巧，即开即热，不开不加热，节能且加热效率高。试完成：
（1）电热水器都是利用了电流的 ________ 效应；
（2）预热式电热水器水箱装满水后，至少需要通电加热 ________ s，可以将这些水由30℃加热至52℃；
（3）小聪家能安装这种即热式电热水器，请你根据掌握的物理知识判断他家的电能表是下面哪个 ________ （以下是电能表的规格）。
A. “220V 40A” B. “220V 30A” C. “220V 25A” D. “220V 20A”
（4）小聪查阅到所谓“防电墙技术”是指在电热水器电路和外壳之间加一个阻值高达1×106 Ω的隔离电阻，即便在异常漏电情况下，电流依次经防电墙和人体流入大地，也可保证人体可能承受的电压低于12V的人体绝对安全电压。请你利用所学知识计算漏电的时候U人= ________ V，小于12V，所以防电墙技术能保证人的安全。（人体电阻按照1000Ω来计算）
表1：
表2：
2.图a所示的电热加湿器，其内部结构及电路简图如图b．通电后，发热电阻R使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出，增加环境湿度。已知水的比热容为 4.2×103J/(kg⋅℃)、密度为 1.0×103kg/m3 ， 沸点为100℃．
（1） 加热仓中的水变成水蒸气属于 ________ （选填“液化”“汽化”）现象：
（2） 已知R阻值为550Ω，求电热加湿器的功率；
（3） 若消耗电能 1.2×104J ， 可使加热仓内 3.0×10−5m3的水从20℃加热至沸腾，求：
①加热仓内水吸收的热量；
②电热加湿器的加热效率。
3.程新同学为奶奶网购的电热饮水机。如图所示是该热水机的简化电路示意图。它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S 2自动控制），该饮水机铭牌如下表，试回答以下问题：
（1） 当饮水机处于加热状态时温控开关S 2应处于什么状态？
（2） R 1和R 2的电阻值各是多大？
（3） 在某时间段，该饮水机的实际电压为242V，加热效率为80%，若将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要多长时间？（ρ 水=1×10 3kg/m³，忽略温度对电阻的影响，饮水机在该电压下未损坏，计算结果保留整数）
4.小明对家里的一款电热水器进行探究，其中一些参数如下表所示。
（1） 电热水器正常工作，将水加热到适当温度，导线却不怎么发热，原因可能是______；
A . 导线的绝热皮隔热
B . 电流通过导线不产生热量
C . 导线的电阻比电热丝阻值小
D . 通过导线的电流小于通过电热丝的电流
（2） 当电热器功率为2000W时，若要求将40L、初温30℃的水加热到70℃需要的时间，除了需要水的相关物理量外，还需要的物理量是该热水器的 ________ ；
（3） 如图为该电加热器的简化电路图， R1、 R2、 R3是阻值不变的电热丝，a、b、c、d为金属触点，S为旋钮开关，转动旋钮可以将相邻两个触点连通。转动旋钮使S与 ________ 两个触点接通时电热器为2000W的挡位；（选填“ ab”、“ bc”或“ cd”）
（4） 小明认真阅读了使用说明书，对其中一些重要事项作了分析，其中分析不合理的是______。
A . “不能用湿手去拔电热水器插头”，因为湿手容易引起触电事故
B . “电热水器不能与多个大功率用电器同时使用”，是为防止电路中电流过大
C . “接入电压要与本机额定电压相符合”，因为热水器只有在额定电压时才能工作
D . “使用时插头要充分插入插座”，插头外露可能会使人触电，不安全
5.目前市场上出现了一种新型热水器﹣﹣空气能热水器，它是通过吸收空气中的热量来制造热水的“热量搬运”装置．其工作原理是：空气能热水器在工作时，吸收空气中的能量为Q 1 ， 消耗的电能为Q 2 ， 通过热交换使热水得到的能量为Q 3 ， 即Q 3=Q 1+Q 2 ， 所以它的热效率（ Q3Q2 的比值）可以达到300%～500%．问：[天然气的热值q=8.4×10 7J/kg，水的比热容为4.2×10 3J/（kg•℃）]
（1） 空气能热水器将100kg的水从15℃加热到温度升高40℃，水吸收的热量是多少？
（2） 若空气能热水器的热效率是400%，将100kg的水从15℃加热到温度升高40℃消耗的电能是多少？
（3） 这些热量相当于完全燃烧多少kg的天然气放出的热量．
额定电压
额定功率
220V
加热
保温
1100W
100W
产品名称
××
产品型号
×××
容量
60L
额定频率
50Hz
额定电压
220V
额定压力
0.8MHz
额定功率
2200W
防水等级
IPX4
产品名称
××
产品型号
×××
额定功率
7500W
额定压力
0.6MHz
额定电压
220V
防水等级
IPX4
额定频率
50Hz
调温范围
35~55℃
额定电压
220V
最大容积
2L
额定加热功率
400W
额定保温功率
40W
额定功率/W
1500
2000
2500
额定电压/V
220
额定频率/Hz
50
加热温度范围/℃
5~70
最大容量/L
50