初中物理沪粤版（2024）九年级上册（2024）第十五章 电能与电功率15.4 焦耳定律课时练习

这是一份初中物理沪粤版（2024）九年级上册（2024）第十五章 电能与电功率15.4 焦耳定律课时练习，共11页。试卷主要包含了选择题，填空题，实验探究题，计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1.小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝R 1和R 2。 下列有关实验的说法不正确的是（ ）
A . 该实验应用的实验方法为控制变量法和转换法
B . 该实验采用串联电路的目的是控制通过两电阻丝的电流与通电时间相同
C . 闭合开关，将滑动变阻器的滑片向右移动，可以增大电路中的电流
D . 闭合开关，一段时间后通过比较两支温度计示数的变化量来判断电阻丝产生热量的多少
2.下列例子中，能防止电热危害的是（ ）
A . 供取暖用的电褥子
B . 高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置
C . 收音机、电视机的机壳上有许多小孔
D . 孵化家禽的电热孵卵机
3.假设导体没有电阻，当用电器通电时，下列说法正确的是（ ）
A . 白炽灯仍然能发光
B . 电动机仍然能转动
C . 电饭锅仍然能煮饭
D . 电熨斗仍然能熨衣服
4.如图所示的家用电器中，利用电流的热效应来工作的是（ ）
A . 电视机
B . 洗衣机
C . 电风扇
D . 电取暖器
5.图是一种电热水器中发热体的铭牌．下面的表述中错误的是（ ）
A . 电热水器在额定电压220V时产生1000W的电热
B . 电热水器在额定电压220V时产生1000W的电热功率
C . 电热水器的热效应是电流通过发热体的电阻时产生的
D . 电热水器正常工作20min，电流做的功是1.2×106J
6.两条电热丝串联在电路中，在相同的时间内产生热量较多的是（ ）
A . 通过电流较大的电热丝
B . 电阻值较大的电热丝
C . 电压较小的电热丝
D . 电阻值较小的电热丝
7.下面的说法中不正确的是（ ）
A . 标有“220V 40W”字样的电烙铁，正常工作25h，耗电1kW
B . 标有“36V 60W”字样的灯泡，只有接在36V的电压下，灯泡才能正常发光
C . 两盏25W的电灯正常工作10h，耗电0.5kW•h
D . 1000W的电炉累计正常工作50h，耗电50度
8.冬天用到的暖手宝，它内置锂电池，利用USB接口充电，内部发热片发热。下列说法正确的是（ ）
A . 暖手宝充电的过程，是电流做功的过程
B . 暖手宝发热利用了电流的热效应，是机械能转化成内能的过程
C . 用暖手宝取暖时，手因为含有的热量增加而感到暖和
D . 无论暖手宝充电还是发热的过程，锂电池在电路中都是电源
9.通过大量实验，首先归纳出电流与电压、电阻关系的科学家是（ ）
A . 安培 B . 欧姆 C . 焦耳 D . 伏特
二、填空题
1.电扇使用事项中明确规定：“禁止用手或其他物体阻挡叶片转动”，这是因为正常工作的电扇，如果叶片被卡住而不转动时，电能将全部转化为内能，很容易烧坏电动机线圈。已知线圈电阻为22Ω，正常工作的家庭用电扇叶片被卡住不转时，线圈中的电流为 ________ A。若此状态持续1min，则线圈中电流产生的热量是 ________ J。
2.某型号电压力锅简化电路如图所示，它有“低温”和“高温”两个挡位。 R1、 R2是电热丝， R1=110Ω ， R2=440Ω。当开关S与a、b断开，并与c接通时，为 ________ 挡位，该挡位通电 20min ， 电流产生的热量为 ________ J。
3.将阻值为20Ω的电阻丝接在电压为10V的电源两端，通电20s产生的热量为 ________ J．
4.我国北方输电线路覆冰严重时，会造成电力铁塔倒塌，供电中断等事故。对此国家电网采用一种“黑科技”一键除冰——直流融冰，即通过对输电线路施加直流电压并在输电线路末端进行短路，使导线发热对输电线路进行融冰。在融冰过程中能量的转化是电能转化为 ________ 能。某次融冰时，在导线两端加300V的电压，通过导线的电流为300A， 10min后覆冰脱落，在融冰过程中电流产生的热量为 ________ J。
5.如图是小明为探究“影响电流热效应的因素”设计的实验装置。要探究电流产生的热量与电流的关系，应该选择实验装置 ________ ；小明用甲实验装置进行实验，若电源电压3V恒定不变，通电1min，阻值为10Ω的电阻器产生的热量为 ________ J。
6.白炽灯是根据电流的 ________ 效应工作的．灯丝做成螺旋状是为了 ________ （选填“增大”或“减少”）散热，以便更好地发光．在开灯瞬间，灯丝容易烧断，原因是此时灯丝电阻较 ________ .
7.电动机在工作时会产生大量的热，因此利用油对电动机降温．已知电动机正常工作的电压为220V，电阻为5Ω，通过的电流为10A，则5min内电动机产生的热量为 ________ J；产生热量的80%被油吸收，这些热量可以使质量为4kg的油温度上升 ________ ℃．[c 油=2.0×10 3J/（kg•℃]．
8.品学兼优的小雄同学周末在家里用电饭煲给父母煲粥。他发现该电饭煲有“加热”和“保温”两个挡位，模拟电路图如图所示。当闭合开关S 1 ， 断开开关S 2时，电饭煲处于 ________ 挡。在220V电压下，处于该挡位的电饭锅10min产生的热量是 ________ J。（已知R 1=44Ω，R 2=2376Ω）
9.若某家庭使用功率为2000W，容积为100L的电热水器，加满水后，把初温是10℃的水加热到70℃，这些水需要吸收的热量是 ________ J，若该电热水器的效率为75%，则需要加热的时间为 ________ s．[c 水=4.2×10 3J/（kg•℃）]．
三、实验探究题
1.在“探究产生电热的多少与什么因素有关”的实验时，小丽设计了如图1所示的电路，容器中盛有质量、初温均相等的煤油。
（1）实验中煤油吸热的多少是通过温度计示数的高低来反映的，用到的实验方法是 ________ ；
（2）要想探究电热多少与电流的关系，应选择观察 ________ 容器内的温度计示数，此时 ________ 容器内温度计示数更高；要想探究电热多少与电阻的关系，应选择观察 ________ 容器内的温度计示数，此时 ________ 容器内温度计示数更高；
（3）甲容器中和乙容器中两个电阻产生的电热的比值为 ________ ；
（4）小丽还想利用该装置探究“水和煤油的吸热能力”，采用了图2的实验装置。她将其中一烧瓶中的煤油换成等质量的水，还需要调整原电路满足 ________ （选填“加热相同时间”或“电阻相等”）的条件。
2.在讨论“电流产生的热量与什么因素有关”的问题时，各组同学各抒己见，结合生活实际，给出自己的猜想．
第一组：电流产生的热量可能和通电时间有关．
第二组：电流产生的热量可能和电流大小有关．
第三组：电流产生的热量可能和电阻大小有关．
（1） 你支持哪一组的观点？请你举一个生活中的例子支持它． ________
（2） 小明所在的三组同学决定用科学实验验证自己组的想法．为此他们设计了如图所示的电路．该电路的连接方式可以达到的目的是 ________ ，同时看每个玻璃管中的 ________ 来反映电流在此容器中产生的热量．
（3） 老师提示三组同学，若想同时探究出第一组同学的猜想，只需要再增加 ________ （器材）并做相应的测量记录．
（4） 经过同学们的实验探究，最后得到了“电流产生的热量和电流大小、电阻大小、通电时间都有关”的结论．实验过程中，小明发现该实验选用的装置和探究“不同物质吸热能力”的实验装置有相似之处．他灵机一动，将5Ω电阻所在的容器中换上等质量的煤油，准备重新进行探究物质吸热性质的实验．
你认为小明的设计有不妥或错误之处吗？请写出你的观点： ________
四、计算题
1.图甲是某家用电熨斗。电路原理如图乙，R 1、R 2为发热体，R 1的阻值为110Ω，通过S 1、S 2实现温度控制。电源电压为电熨斗的额定电压220V，电熨斗消耗的最大功率为660W。
（1） 只闭合S 1 ， 求通过R 1的电流；
（2） 只闭合S 2 ， 求R 2在60s内产生的热量；
（3） 为适应更多衣料，小明对电路做了改造（如图丙）。当电熨斗控制开关S 1、S 2处于原低温工作状态不变时，移动滑片P，相应发热体的功率可在原功率的25%~100%之间变化。求滑动变阻器最大阻值至少为多少？
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.去年5月22日2时4分，青海省果洛族自治州玛多县发生7.4级地震，此次地震是我国自2008年汶川地震后的最强地震。某集团公司向灾区人民捐赠一批柴油发电，该柴油发电机说明书的部分内容如下表所示，现用一台该型号的柴油发给灾区一临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是400m输电导线单位长度的电阻为2.5×10 -4Ω/m安置区用电器的总功率为44kW，当这些用电器都正常工作时：
（1） 输电线路中的电流是多少
（2） 线路损失功率是多大?
（3） 该柴油发电机工作过程每小时消耗特制柴油18kg，特制柴油完全燃烧产生的内能转化为发电机输出电能的效率是多少?特制柴油的热值是2.6×10 7J/kg）
5.下表为某饮水机铭牌的部分参数，其内部简化电路如图所示．当S闭合，S 1断开时，饮水机处于保温状态，当S、S 1同时闭合时，饮水机处于加热状态．求：[C 水=4.2×10 3J/kg•℃]
（1） 饮水机保温状态下正常工作时的电流．
（2） 饮水机保温50min消耗的电能．
（3） 若不计热损耗，该饮水机将2L的水从30℃加热至98℃，需要多长时间？
五、综合题
1.冬季来临，小双为了让经常加班的妈妈回家后吃上香喷喷、热腾腾的汤菜，常用如图甲所示的电汤锅来煲汤。通过查阅相关资料，小双画出了电汤锅的简化电路图（图乙），其中发热电阻丝的阻值均为 80Ω ， 额定电压为 220V。通过旋钮开关，可实现保温、慢炖、快炖三种档位切换。
（1）当电汤锅处于保温档位时，电汤锅总电阻最 ________ ；
（2）小双对电汤锅的以下认识，你认为不合理的是 ________ ；
A．电汤锅的发热电阻有可能是用半导体材料制作而成
B．为防止触电事故，在清洗汤锅底前应该将拔出插头
C．水不宜加满汤锅，因汤沸腾溢出后可能会造成短路
D．电汤锅工作时，它主要利用了电流的热效应来工作
（3）小双通过观察发现，用电高峰时用电汤锅米煲汤所需时间比平常要长一些，她认为有可能是因为实际电压小于额定电压，于是进行了如下探究：在傍晚用电高峰时，关闭家里其他用电器，只让汤锅以快炖档工作，她发现在 5min内电能表的转盘转了250圈，电能表的铭牌如图丙所示，则她家用电高峰时家庭电路的实际电压为 ________ V；
（4）在以上探究的基础上，小双结合自己所学物理知识，她认为利用可以调节电压的学生电源或可以改变阻值的加热电阻丝对原电路进行微调，就能让汤锅在用电高峰时，仍然能在不同状态下正常工作。以下是她的一些初步设想，你认为合理且可行的是 ________ 。
A．保温时，由 P=U2R可知：利用学生电源将家庭电路电压提高，实现提高实际电功率
B．慢炖时，由 P=I2R可知：可以将电阻丝与 R4串联增大总电阻，实现提高实际电功率
C．快炖时，由 P=U2R可知：可以将电阻丝与 R2并联减小总电阻，实现提高实际电功率
2.太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×10 6J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中水的质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．
（1） 热水器中的水吸收的热量Q 吸；[水的比热容c=4.2×10 3J/（kg•℃）]
（2） 热水器的效率η；
（3） 若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气（煤气的热值q=4.2×10 7J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）
3.热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变．小明同学用图甲所示的电路来探究热敏电阻R T的阻值与温度的关系．已知M为控温器，电源电压恒为12V，R为电阻箱（一种可以改变并读出阻值的变阻器）．
（1） 热敏电阻和电阻箱是 ________ （选填“并联”或“串联”）的．
（2） 当控温器中液体温度为80℃，电阻箱阻值为100Ω时，电流表的示数为0.1A，则该温度下热敏电阻的阻值为 ________ Ω，此时热敏电阻消耗的电功率为 ________ W．
（3） 依次改变控温器中的液体温度，同时改变电阻箱的阻值，使电流表的示数始终保持在0.1A．通过计算得到相关数据记录如表．从表中可以看出，在一定温度范围内，该热敏电阻的阻值随温度的升高而 ________ ．
（4） 在科技创新活动中，小明用该热敏电阻和电压表制成了一支指针式温度计（如图乙所示）．它可以直接在电压表刻度盘上读出相应温度．若电压表的读数会随温度的升高而增大，则应在图乙中 两端接入一个电压表．
A . a、b B . b、c C . a、c．
4.为反对浪费，响应光盘行动，小明为自助餐厅的餐桌设计了光盘仪.餐盘放在载盘台上，若盘内剩余食物的质量达到或超过规定值，人一旦离开餐桌，提示器就会发出提示音，其原理图如图所示.电源电压3V不变，提示器的电阻R 0恒为50Ω，传感器R 1的阻值随载盘台所载质量变化的关系如下表所示.开关S闭合后，问：
（1） 根据表中数据，当载盘台所载质量是100 g时，R 1的阻值是多少?电路中的电流是多少?
（2） 在第（1）问的基础上，通电5s，电流通过R 1产生的热量是多少?
（3） 当电路中的电流达到0.03 A时，提示器会发出提示音，若空餐盘质量为100 g，此时盘内剩余食物的质量是多少?
组别
两液体质量/g
加热/min
左液面高度/cm
右液面高度/cm
1
200g
2
3
额定电压
额定功率
220V
加热
保温
1100W
100W
型号
AED6500S
最大输出功率
60kW
输出电压
220V-300V
每米单股铜导线电阻
2.5×10-4Ω
燃料
柴油
燃料热值
3.3×107J/kg
额定电压
220V
额定功率
加热
1000W
保温
44W
热水器的容量
2L
温度t/℃
70
60
50
40
30
20
10
…
电阻RT/Ω
22
28
35
44
56
73
94
…
载盘台所载物体质量m/g
100
110
120
130
140
150
160
传感器R1/Ω
100
90
80
70
60
50
40