18.4　焦耳定律 课时作业- 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

第4节　焦耳定律 电流的热效应 1.充电热水袋因为使用方便,保温时间长,深受人们的喜爱。充电时袋中所装水的温度升高是利用了电流的　　　　效应;电热水袋中的温控保护装置在电路中的作用相当于　　　　(选填“电源”“开关”或“用电器”)。  探究电流的热效应与哪些因素有关 2.如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验,实验小组同学猜想:电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关。 甲　　　乙　　　丙 (1)甲、乙、丙三个相同的透明容器中密封着质量相等的空气。实验中通过比较U形管内　　　 　　　　来反映导体产生热量的多少,这里用到的实验方法是　　　　法。  (2)探究导体产生的热量与电流大小的关系时,应选用图中　　　　两容器及相连的U形管比较;探究导体产生的热量与电阻大小的关系时,应选用图中　　　　两容器及相连的U形管比较。  (3)通电一段时间后,与　　　(选填“甲”“乙”或“丙”)容器相连的U形管中两侧液面的高度差最大。 焦耳定律 3.一台电动机正常工作时的电压为380 V,内部线圈的电阻为2 Ω,线圈中通过的电流为10 A。这台电动机工作1 s产生的热量为(　　) A.3 800 J　　　　　B.7 200 J C.200 J D.760 J 4.如图所示,电源电压恒定不变,电阻R1和R2分别浸没在等量红色热消失液体(温度越高,液体颜色越浅)中。通电1 min,R2的颜色比R1浅,下列说法正确的是 (　　) A.电阻R1>R2 B.电压U1>U2 C.电流I1<I2 D.热量Q1<Q2 5.如图所示,甲、乙两个电阻的阻值之比R甲∶R乙=　　　　　;若将甲、乙两电阻串联接在电压为3 V的电源两端,通电一段时间后,甲、乙两电阻产生的热量之比Q甲∶Q乙=　　　　。  电热的利用和防止 6.下列事例中属于防止电热危害的是 (　　) A.电脑使用微型风扇散热 B.用电熨斗熨衣服 C.冬天用电暖器取暖 D.用电热水壶烧水 1.如图,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为20 Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.3 A,电流表A2的示数为0.2 A,电路通电时间为2 min。下列说法中正确的是(　　) A.电源电压为4 V B.电阻R2的阻值为20 Ω C.电路的总功率为2 W D.这段时间电流通过电阻R2产生的热量为144 J 2.小明做饭时发现:把电饼铛通过导线连接到电路里,电饼铛很快就发热把食物烤熟,而导线却几乎不热。针对这一现象,他提出了一系列有关的问题,其中最有探究价值且易于探究的是 (　　) A.电流通过电饼铛产生的热量跟哪些因素有关系 B.电流通过导体产生的热量跟导体电阻的大小有什么关系 C.电流通过导体产生的热量跟电路中电流大小有什么关系 D.电流通过导体产生的热量跟通电时间长短有什么关系 3.如图所示,电源电压恒定,定值电阻R1=5 Ω,闭合开关S,断开S1,电流表示数为0.3 A,再闭合开关S1,电流表示数为0.9 A,此时通过R2的电流为　　　　A;电阻R1与R2两端的电压之比为　　　　;通电10 min,电阻R1产生的热量为　　　　J。  4.如图甲是一只便携塑料封口机,电路原理图如图乙所示,电源电压为3 V,电热丝R的电阻为0.4 Ω,开关闭合,电热丝温度升高,这是利用电流的热效应工作的,通电2 min产生的热量为　　　　J;若使用时总把塑料烫坏,改进的措施是　 　　　　　　　　　　　　　　　　　(答一种即可)。  　　　　　　　　　　　　　　　　　　甲　　 　乙 5.某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图,电源电压6 V,阻值为2 Ω的警灯与线圈电阻为0.5 Ω的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时,通过电动机线圈的电流为1 A,则警灯两端的电压是 　　　　V,2 min内电动机转化的机械能为　　　　J。  6.(科学探究)如图所示是“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。 　　　 甲　　　　　　　　　　乙 (1)如图甲,两个容器中的电阻丝串联的目的是使通过两个电阻丝的　　　　相同,该装置可用来探究电流通过导体产生的热量与　　　　的关系;通电一段时间后,与　　　　(选填“左”或“右”)侧容器相连的U形管中液面的高度差大。  (2)用U形管中液面的高度差来反映两容器内电阻丝产生热量的多少,应用的实验方法是　　　　　　。  (3)采用图乙所示实验装置,可以得出结论:在电阻和通电时间相同时,　　　　越大,产生的热量越 　　　　(选填“多”或“少”)。  (4)如果乙装置中R3发生了断路,保证通电时间相同,与断路前相比较,则左侧U形管中液面的高度差将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。  【详解答案】 课堂达标 1.热　开关 2.(1)液面的高度差　转换 (2)乙、丙　甲、乙 (3)甲 3.C　4.D 5.2∶1　2∶1　解析:由图可知,甲的阻值:R甲===10 Ω;乙的阻值:R乙===5 Ω;则甲、乙两个电阻的阻值之比R甲∶R乙=10 Ω∶5 Ω=2∶1。将甲、乙两电阻串联接在电压为3 V的电源两端,根据串联电路的特点可知,通过甲、乙两个电阻的电流相等,即I甲=I乙=I,通电一段时间后,甲、乙两电阻产生的热量之比:Q甲∶Q乙=I2R甲t∶I2R乙t=R甲∶R乙=2∶1。 6.A　解析:A.电脑在使用过程中产生的热量对电脑有危害,所以电脑使用微型风扇散热,这是为了防止电热危害,故A正确;BCD.电熨斗、电暖器、电热水壶都是利用电流的热效应工作的,故BCD错误。 课后提升 1.D　解析:由图可知,R1、R2并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A2测量通过R2的电流。A.由I=可知,R1两端的电压:U1=I1R1=0.3 A×20 Ω=6 V,根据并联电路的电压特点可知,电源电压:U=U2=U1=6 V,故A错误;B.由I=可知,R2的阻值:R2===30 Ω,故B错误;C.根据并联电路的电流特点可知,干路的总电流:I=I1+I2=0.3 A+0.2 A=0.5 A,电路的总功率:P=UI=6 V×0.5 A=3 W,故C错误;D.这段时间电流通过电阻R2产生的热量:Q=R2t=(0.2 A)2×30 Ω×2×60 s=144 J,故D正确。 2.B　解析:电饼铛在使用时,电饼铛和导线串联,I电饼铛=I导线,通电时间t相同,而电饼铛和导线的电阻不同,且电饼铛产生的热量多得多,所以针对这一现象能提出的、最有探究价值且易于探究的问题是电流通过导体产生的热量与导体电阻的大小有什么关系。 3.0.6　1∶1　270　解析:由图可知,闭合开关S,断开S1,只有R1工作,通过电阻R1的电流为0.3 A,再闭合开关S1,R1、R2并联,电流表测量干路的总电流,根据并联电路的电流特点可知,通过R2的电流:I2=I-I1=0.9 A-0.3 A=0.6 A;根据并联电路的电压特点可知,电阻R1与R2两端的电压相等,即U1∶U2=1∶1;通电10 min,电阻R1产生的热量:Q=R1t=(0.3 A)2×5 Ω×10×60 s=270 J。 4.2 700　增大R的阻值(答案不唯一)　解析:电流通过电阻,因为电流的热效应,电阻发热产生热量,温度升高,实现高温封口,电热丝产生的热量为Q=I2Rt=t=×2×60 s=2 700 J;使用时总把塑料烫坏,说明电热丝产生的热量偏多,由公式Q=I2Rt=t可知,电压不变,要减小电热丝产生的热量,应增大R的阻值。 5.2　420　解析:由图可知,警灯和电动机串联,根据串联电路的电流特点可知,通过警灯的电流IL=IM=1 A;由I=可知,警灯两端的电压:UL=ILRL=1 A×2 Ω=2 V。2 min内电动机线圈产生的热量:Q=RMt=(1 A)2×0.5 Ω×2×60 s=60 J;整个电路消耗的电能为W=UIt=6 V×1 A×2×60 s=720 J;警灯消耗的电能为W'=RLt=(1 A)2×2 Ω×2×60 s=240 J;2 min内电动机转化的机械能为E=W-Q-W'=720 J-60 J-240 J=420 J。 6.(1)电流　电阻　右　(2)转换法 (3)电流　多　(4)变小 解析:(1)由图甲可知,左、右容器内的电阻丝串联,通过它们的电流和通电时间相同,两电阻阻值不同,可以探究电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系;由焦耳定律可知,电流和通电时间相同时,电阻越大,电流通过导体产生的热量越多,所以与右侧容器相连的U形管中液面的高度差大。(2)电流通过导体产生的热量不易观察,但容器内空气温度升高时,空气体积膨胀,推动U形管中的液体移动,从而通过U形管中左右液面的高度差来显示,这是转换法。(3)由图乙可知,右边容器内的电阻丝与容器外的电阻丝并联后,再与左边容器内的电阻丝串联,左右容器内的电阻丝阻值和通电时间相同,但通过左侧电阻丝的电流比通过右侧电阻丝的电流大,由控制变量法可知,控制不变的物理量是电阻丝的阻值和通电时间,改变的物理量是通过它们的电流,故是探究电流产生的热量与电流大小的关系,多次实验,均发现左侧U形管液面高度差较大,由此得到的结论是导体电阻和通电时间相同时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多。(4)如果乙装置中R3发生了断路,则两容器中的电阻串联,根据串联和并联电路电阻的规律,电路的总电阻变大,由欧姆定律可知,电路中的电流变小,保证通电时间和R1阻值相同,与断路前相比较,根据Q=I2Rt可知,左侧电阻产生的热量变少,所以左侧U形管中液面的高度差将变小。 学科网（北京）股份有限公司 $$