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.小明同学在班会活动课上表演了一个小魔术：用金属片点燃火柴，将一金属片接在学生电源上（如图所示），他将火柴放在哪个位置效果最明显（ ）
A . a点 B . b点 C . c点 D . 都一样
2.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
3.两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
4.1kW•h的电能可供40W的灯泡正常发光的时间是（ ）
A . 100h B . 60h C . 40h D . 25h
5.如图，甲、乙是“探究电流通过导体产生的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。下列分析正确的是（ ）
A . 通过U形管两侧液面高度差反映电流通过导体产生热量的多少，利用了等效替代法
B . 甲实验通电一段时间后，右侧容器内空气吸收的热量更多
C . 乙实验探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系
D . 乙实验通电一段时间后，左侧容器内电阻产生的热量与右侧容器内电阻产生的热量之比为2∶1
6.下列情况中不属于防止电热危害的是（ ）
A . 电视机的后盖有许多孔
B . 电脑机箱内有小风扇
C . 电动机外壳有许多散热片
D . 家电长时间停用，隔一段时间应通电一次，目的是利用电热来驱潮
7.近年来，我国在能源、信息与材料等领域取得了辉煌的成就。下列说法不正确的是（ ）
A . 风能、水能、太阳能、核能都是可再生能源
B . 目前的核电站是利用原子核裂变发电的
C . 光纤通信是利用激光在纤维材料中多次反射传输信息的
D . 用超导材料制造输电线，可以大大降低输电线的电能损耗
8.图是家庭电路的一部分，下列说法正确的是（ ）
A . 空气开关内电磁继电器利用了电流的热效应工作
B . 白炽灯丝由电阻率小、熔点高的超导材料制成
C . 螺丝口灯座的丝口应该接火线，才能满足电压为220V
D . 入户零线C点处断开，闭合灯泡开关，测电笔先后插入插座的左右插孔，氖管都能发光
9.焦耳24岁时，首先把电阻丝放入玻璃管内，做成一个电热器，然后把电热器放入一个玻璃瓶中，瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时，从插在水中的温度计可随时观察到水温的变化，同时，他用电流计测出电流的大小，焦耳把实验做了一次又一次，获取大量数据归纳得出焦耳定律。下列有关说法不正确的是（ ）
A . 焦耳定律只适用于电能全部转化为内能的电路
B . 焦耳通过实验得到电流产生的热量与电流的二次方、电阻、通电时间成正比
C . 焦耳实验时用水吸收的热量来替代电阻丝产生的热量，是用了转换法
D . 科学教材上研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验与焦耳所做实验很大的不同是没有获取大量的数据得到关系式
10.下列生活实例中，属于利用电流热效应工作的是（ ）
A . 利用排气扇通风换气
B . 给电脑显示器安装散热窗
C . 利用抽油烟机吸油烟
D . 定期给家用电器通电驱潮
二、多选题
1.一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
2.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
3.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
4.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
5.如图甲是灯泡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 S1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产生的热量为240J
三、填空题
1.两电阻R 1：R 2=1：2，将它们串联在电路中，它们两端的电压之比为 ________ ，相同时间内电流通过电阻产生的热量之比为 ________ ．
2.题图所示是简易水果电池，闭合开关，小灯泡发亮。水果电池是把 ________ 能转化为 ________ 能，实验结束时，发现小灯泡发烫，这是电流的 ________ 效应。
3.额定功率均为“220V 500W”的电吹风和电熨斗，都在额定电压下工作两分钟， ________ 产生的热量多，产生的热量为 ________ J。
4.超导材料，又称为超导体，是指在一定温度下电阻降为零的导体，具有零电阻和抗磁性两个基本性质。当电流流经超导体时，不发生热损耗，还可以形成强磁场，因此人们对超导体的研究从未停歇。1911年，荷兰科学家卡末林·昂内斯用液氮冷却汞，当温度下降到4K时，汞的电阻完全消失，属于低温超导现象。为了使超导材料具有实用性，人们开始了探寻高温超导体的历程，高温超导体是指温度为77K以上的超导材料。我国科学家赵忠贤等曾在钇-钡-铜-氧系材料上把临界超导温度提高到90K。2018年，物理学家发现，氢化镧在大约170万个标准大气压、温度约为-23℃时转变为超导体。目前，已有科学家投入到15℃室温环境下的常温超导的研究，未来，超导材料可能将主要用于远距离输电、磁悬浮等科技领域。[注：热力学温标（符号为 T ， 单位为K）与摄氏温标的换算关系是 T=t+273.15K]
根据以上材料判断温度约为-23℃的超导体 ________ （填“属于”或“不属于”）高温超导体，解释超导体用于远距离输电的好处： ________ 。
5.如图甲为一款养生壶，它有加热和保温两个挡位，其加热原理如图乙所示。养生壶的额定电压为220V，R 1、R 2均是发热电阻，其中R 1=44Ω，R 2=506Ω。养生壶正常工作时，开关置于“2”时为 ________ 挡位，当养生壶处于加热挡位正常工作3min产生的热量为 ________ J。
6.为了减少煤炭燃烧对环境的污染，达州市委要求推广使用天然气，天然气燃烧时，将 ________ 能转化为内能，小王将质量为5kg、温度为20℃的水烧开（在一个标准大气压下），水吸收了 ________ J的热量；若他家每天需要3壶同样的开水，至少需要燃烧 ________ m 3的天然气；如改用电热水壶烧水，则至少需要消耗 ________ kW•h的电能[c 水=4.2×10 3J/（kg•℃），q 天然气=1.68×10 7J/m 3]．
7.最先精确地确定了电流通过导体产生的热量（电热）与电流、电阻和通电时间关系的物理学家是 ________ ；将10Ω的电阻丝接在3V的电源上，5min内产生的热量为 ________ J。
8.一台电动机正常工作电压是220V，电阻是1Ω，通过的电流为5A．正常工作5min，则电动机因线圈发热损失的能量为 J．
四、实验探究题
1.为探究电流产生的热量与什么因素有关，小明将阻值不同的电阻丝 R 1和 R 2（ R 1< R 2）分别密封在完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，实验电路如甲和乙所示，电源电压相同且不变。
（1） 实验中，电流产生的热量多少是通过 ________ 体现出来的，该研究方法是 ________ 。
（2） 利用图甲电路可探究相同时间内电流产生的热量与 ________ 的关系。
（3） 甲、乙两电路同时闭合开关，相同时间内气球 ________ （选填“A”、“B”、“C”或“D”）所在烧瓶内的电阻丝产生热量最多。
（4） 用图丙装置替换甲、乙两电路图中的装置，这样设计的优点是 ________ （写出一点），图丙烧瓶中的液体应选择 ________ （选填“水”或“煤油”）更好些。
2.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。
3.在探究“影响电流热效应的因素”实验中：
（1） 为了探究通电导体产生的热量与电流的关系，设计了甲图所示的电路，烧瓶内为加热用的电阻丝，在其上端插入一根温度计，通过被加热液体的温度变化来判断电阻丝的放热多少，为了缩短实验时间，使实验的现象更加明显，被加热液体应用 ________ （选用“煤油”或“水”）；
（2） 先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电60s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器的滑片改变电流大小，重复上述操作。获得第二组数据。如下所示：
由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量 ________ ；
（3） 若要探究电热器产生的热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择图乙中的烧瓶与图甲中的烧瓶的连接方式________。
A . A串联 B . B串联 C . A并联 D . B并联
五、计算题
1.如图所示电器修理中使用到的电烙铁及其电路图．
（1）已知电烙铁在220V电压下正常工作时的电流是1.33A，电阻R为165Ω，当此电烙铁通电10min时产生的热量是多少？
（2）工作中在不使用电烙铁时，发现若断开电源，电烙铁温度会降得很低，影响再次升温使用，为了使用时升温快一点来节省焊接时间，小明根据家中电饭煲的工作挡位原理对其进行了改进，给电烙铁又设计了一个保温状态．
①请你画出改进后的电路图？
②若保温状态时R的功率为正常工作时的 125 ， 求此时电路中的总电阻？
2.某学校教学楼有一额定电压为220V 电热水器，它的工作电路如图所示，已知电阻R 2=217.8Ω，电源电压保持220V不变，当S 1、S 2均闭合时，电热水器处于加热状态，消耗的功率为2kW．只闭合S 1 ， 电热水器处于保温状态．求：
（1） 电阻R 1的阻值；
（2） 电热水器处于保温状态消耗的功率；
（3） 电热水器处于加热状态时，将5kg水从18℃加热到98℃所需的时间[不计热损失，水的比热容为4.2×10 3J/（kg•℃）]．
3.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？
4.某款具有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，电路图如图。电源电压恒为220V，R 1、R 2是电热丝，R 1＝242Ω，R 2＝121Ω，S为选择开关，可选择不同挡位进行加热。求：
（1） 电加热器处于低温挡位时的工作电流；
（2） 选择开关S接触“3”“4”两个触点时，通电1min，电流产生的热量；
（3） 电加热器处于高温挡位时的功率。
5.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。
六、综合题
1.小晴同学利用暑假对家里用电器进行了研究，如图甲是具有煮饭、保温两挡的电饭煲。小晴同学发现家里的电饭煲工作原理图有缺失，如图乙所示，她研究发现自家的这款电饭煲有两个发热电阻 R1、 R2且阻值相等，当开关S接触点1时为保温挡，开关S接触点2时为煮饭挡。请你帮助小晴回答以下问题：
（1） 下面关于电饭煲说法错误的是______。
A . 电饭煲的发热电阻是用导体材料制作的
B . 电饭煲正常工作时它的煮饭挡是指功率小的挡
C . 电饭煲工作时运用了电流的热效应来工作
（2） 请你帮小晴在图乙虚线框内填入符合题意的定值电阻 R2和导线，使电路图完整（请标出电阻 R2）。
（3） 小晴想测出 R1的阻值，她做了以下操作：只使用该电饭煲正常煮饭，用了18min把0.5kg米饭好，电能表的脉冲指示灯刚好闪烁了1080次，电能表的规格如图丙所示。请你帮她计算出 R1= ________ Ω；
（4） 小晴继续对此电饭煲的设计和使用说明进行探究，她提出了下列猜想，你认为合理的是______。
A . 观察到加热元件安装在电饭煲底部，可能是为了增强加热效果
B . 使用电饭煲工作时，煮饭消耗的电能一定比保温消耗的电能多
C . 说明书中“接入电压要与电饭煲额定电压相符合”是多余的
2.一款电热水壶工作时有两挡，分别是加热挡和保温挡。其工作原理如图所示（虚线框内为电热水壶的发热部位），已知R 1=44Ω，R 2=2156Ω，外界气压为一个标准大气压， 求：
（1）当开关S置于 ________ （选填“1”或“2”）时电热水壶处于加热挡，它的功率是多大？ ________
（2）保温状态下电路中的电流是多大？ ________
（3）保温状态下电路5分钟产生的热量是多少？ ________

3.小明家购置了一台集加热和保温为一体的温热饮水机，其铭牌如下表所示．如图所示是饮水机的电路图，S是用感温材料制造的温控开关，R 1是分压电阻，R 2是供加热时的电阻丝．分析电路图可知，当S接通时，饮水机处于加热状态，当S断开时处于保温状态．
（1） 在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？
（2） 正常工作时该饮水机将最大容积的水从20℃加热到100℃，用时4min．求水吸收的热量和该饮水机加热状态时的效率；[C 水=4.2×10 3J/（kg•℃）]
（3） 如果要使R 2在保温状态时的功率是550W，求R 1的阻值．
实验次数
电流/A
通电时间/s
电阻/Ω
升高的温度/℃
1
0.3
60
10
3
2
0.6
60
10
12.0
额定电压
220V
额定功率
加热
1000W
保温
44W
热水器的容量
2L
额定频率
50Hz
环境温度
10℃～38℃
加热功率
2200W
最大容积
1.5L
额定电压
220V
制热水能力
≥90℃5L/h