教科版（2024）九年级上册（2024）第3节 焦耳定律课后练习题

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1.教室中的饮水机在加热过程中，电能主要转化为（ ）
A . 机械能 B . 内能 C . 化学能 D . 光能
2.下列由做饭所联想到的物理知识中，错误的是（ ）
A . 电饭锅是利用电流的热效应来工作的
B . 煮饺子过程中，饺子刚入锅时重力大于浮力而下沉；煮熟时，浮力大于重力而上浮
C . 切肉前先磨刀，是为了在压力相同时减小受力面积，增大压强
D . 烹饪鱼的过程中通过做功来改变内能的
3.如图是一个油量表的示意图，滑动变阻器 R 2规格为“20Ω 1A”。闭合开关，当浮球最低时滑片P滑到 a端，电流表示数为0.3A，当浮球最高时，滑片P滑到 b端，电流表示数为0.5A。下列说法正确的是（ ）
A . 电阻R1的阻值为20Ω
B . 当浮球最高时，滑片P在B端，电流表示数0.75A
C . 在加满油后，1min内电阻R1产生的热量为450J
D . 电阻R1最小功率为7.5W
4.1千瓦时的电能可供标有“25W”的灯泡正常工作（ ）
A . 4小时 B . 2.5小时 C . 15小时 D . 40小时
5.我们知道，电炉通电后，电炉丝热得发红，但与电炉丝串联的导线却不怎么发热，原因是（ ）
A . 通过导线的电流大
B . 通过电炉丝的电流大
C . 导线的电阻小
D . 电炉丝的电阻小
6.小明家原有用电器的总功率是3800W，又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，他家的电能表如图所示。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 . 小明家现有的用电器可以同时使用
7.“天工”社团的同学们用宽度不同、厚度均匀的铝片自制了一个电热切割器，用来切割塑料泡沫，如图所示.下列分析正确的是（ ）
A . 通过EF、FG和GH 三段铝片的电流相等
B . 加在 EF、FG 和 GH 三段铝片两端的电压相等
C . EF、FG和GH 三段铝片的电阻相等
D . 用GH段去切割塑料泡沫，效果最好
8.关于能源、信息和材料，下列说法正确的是（ ）
A . 化石能源、水能、风能均是可再生能源
B . “北斗”卫星是利用超声波进行定位和导航的
C . 能量的转移和转化具有方向性，如消耗掉的内能不能收集起来再利用，因此要节约能源
D . 电热器中的发热体是由超导材料制成的
9.1kW•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
10.某电热器有两根电阻丝，只给一根通电，煮沸一壶水用的时间为 t 1；只给另一根通电，煮沸同样一壶水用的时间为 t 2。若两根电阻丝并联接到原来的电源上，煮沸同样一壶水需用的时间为 t，则t为（ ）
A . t1t2t1+t2 B . t1+t22 C . t1+t2 D .|t1−t2|
二、填空题
1.如图为烤火炉的简化电路图，电源电压220V，两个发热电阻阻值均为88Ω，该烤火炉有低温和高温两个档位，则烤火炉处于高温档时的功率为 ________ W，处于低温档工作1min产生的电热为 ________ J
2.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： ________ 。
3.甲、乙两个电热器的电阻之比为5：4，通过的电流之比为2：1，通电时间之比为1：2，则电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为 ________
4.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。
5.某电热水器有高、中、低温三挡，其内部电路结构如图所示，电热丝R 1=55Ω，电热丝R 2=220Ω。电热水器处于中温挡工作100s，产生的热量是 ________ J；家庭电路中的用电器使用时，若导线相互连接处接触不良，易造成该处电阻变大，由焦耳定律可知此时产生的热量 ________ （选填“变大”“变小”或“不变”）。
6.小明将线圈电阻为4.84Ω的电动机接人220V的家庭电路中，关闭其它用电器，只让电动机工作时，观察到他家标有2000imp/(kW·h)的电能表3min内闪烁了100次，则电动机在这段时间内消耗的电能为 ________ kW·h，电动机线圈产生 ________ J的热量。
7.丽丽家卫生间有一面带有除雾功能的镜子，内置一根阻值为110Ω的电热丝，工作电压为220V。丽丽洗完热水澡后发现镜子上有很多水雾，这属于 ________ （填物态变化名称）现象。为了使镜子上的水雾尽快消失，丽丽闭合除雾镜的开关，10s后镜子上的雾消失了，则10s内除雾过程电热丝产生的热量为 ________ J。
三、实验探究题
1.在实验探究中，经常可以用同样的实验装置完成不同的探究问题。如图所示，在两个相同的烧瓶内分别接入电阻丝，分别插入温度计；
（1） 用该装置探究不同物质的吸热能力：
在甲、乙两瓶中分别装入质量和初温相同的水和煤油，为了能在通电一段时间内水和煤油吸收相等的热量，两烧瓶中电阻丝的电阻应该 ________ （选填“相同”或“不相同”）；通电相同时间后，通过比较 ________ 来比较水和煤油的吸热能力；（选填“加热时间”或“温度计升高的示数”）
（2） 用该装置还可以探究电流产生的热量与哪些因素有关：
①实验中将R1和R2串联，目的是控制一定时间内经过两电阻的 ________ 相等；
②若烧瓶甲中煤油的质量为m，电阻丝的阻值为R，测出其电流为I，温度计的示数变化量为Δt，不计热量损失，则煤油的比热容为 ________ （用所给出的物理量写出比热容的表达式）；
③有同学提出：“为何不用可轻易获取的水代替煤油？”对于这个问题，下列四种说法你认为最合理的是 ________ 。
A.因为煤油有颜色便于观察 B.因为煤油热值比较大
C.因为煤油密度比较小 D.因为煤油比热容比较小
2.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
3.某物理实验小组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”，两个透明容器中封闭着等量的空气，将两个容器中的电阻丝R 1和R 2串联接到电源两端，将容器外部的电阻丝R 3和R 2并联。
（1）实验中通过观察U形管两液面的 ________ 的变化来比较容器内电阻丝产生热量的多少；
（2）该装置用于探究电流通过导体产生的热量与 ________ 的关系，通电一段时间， ________ （选填“左”或“右”）侧容器内的电阻丝产生的热量多；
（3）实验结束后，让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右侧的容器内，接通电源，比较两容器内电阻丝的发热情况，此时该装置可用于探究电流通过导体产生的热量跟 ________ 的关系，一段时间后，电阻丝产生的热量中 ________ （选填“左侧容器”、“右侧容器”或“两容器一样”）多。
四、计算题
1.如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能。加热电阻的阻值为 48.4Ω ， 电动机线圈电阻为 2Ω ， 电源电压 220V稳定不变。 c水=4.2×103J/(kg⋅℃)求：
（1） 加热电阻正常工作时的电功率是多少？
（2） 在足浴盆中加入体积为 2L、初温为 30℃的水，加热至 40℃ ， 水吸收的热量是多少？
（3） 启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为 0.2A ， 按摩 5min ， 电动机线圈产生的热量是多少？
2.某品牌电煎锅的简化电路如图所示，它分为高、中、低三挡，最大功率为990W。S为旋钮开关，转动S可将开关分别调至0、1、2、3挡位置，与该挡的两个触点同时接通。R 1、R 2、R 3为发热电阻，且阻值恒定。将电煎锅接入220V的家庭电路中，当开关S旋至1挡时，电路的工作电流为1A；当开关S旋至2挡时，电路的功率为550W。某次用2挡烹饪中，用时1min将质量为50g、比热容为 4.0×103J/(kg⋅℃)的某种食物从20℃加热至119℃。求：
（1） 电阻R 1、R 2、R 3的阻值；
（2） 该次烹饪中电煎锅加热食物的效率。
3.如图为某型号电动机的铭牌，求：
（1）此电动机的额定电流；
（2）此电动机正常工作10min所消耗的电能和由此转化为的机械能。
五、综合题
1.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?
2.图甲是小明设计的一种家用即热式电饮水机，R为电阻箱，R F为置于储水箱底部的压力敏感电阻，阻值受上方水对其压力大小的影响。已知电源电压U恒为6V，当电磁铁线圈中的电流 I≤0.02A时，开关K被释放，指示灯L发光，表示水量不足；当 I>0.02A时，开关K被电磁铁吸起，指示灯L熄灭，电磁铁线圈电阻不计。
（1）图乙中的 ________ （选填“①”或“②”）RF是的阻值与受到的压力间的关系图像；
（2）将电阻箱R的阻值调至120Ω，当RF的阻值为 ________ Ω时，指示灯L刚好发光；
（3）如图丙所示，水泵使水箱内的冷水以0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀的薄壁加热管，加热管横截面积为 1cm2 ， 虚线框内是长 L=0.1m的加热区，阻值 R0=48.4Ω的电热丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压恒为220V。若有3.6L冷水持续流过加热区被加热，需消耗电能 ________ J；
（4）为提高经过加热区后热水的温度，请提出一种符合实际的解决办法： ________ 。
3.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
4.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：
5.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．
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
**牌电动机
型号
JT﹣44
额定电压
220V
额定功率
44W
线圈电阻
100Ω
制造商：****
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
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℃
温度t/℃
70
60
50
40
30
20
10
…
电阻RT/Ω
22
28
35
44
56
73
94
…