15.4 探究焦耳定律 ----2024-2025学年沪粤版物理九年级上学期

2024—2025学年九年级上册物理沪粤版15.4 探究焦耳定律 一、单选题 1．将电热丝R1和电热丝R2串联起来接在电路中，如图所示。若R1＜R2，则先被点燃的火柴（　　） A．同时被点燃 B．电热丝R1上的火柴 C．电热丝R2上的火柴 D．无法确定 2．同学们梳理了部分物理实验，如图所示。其中分析正确的是（　　） A．  如图所示实验，是探究电热与电阻的关系，闭合开关后，A管中液面上升比B快 B．  如图所示实验，是分子间相互作用的引力把塑料吸盘吸在光滑的墙上 C．  如图所示实验，当探头在水中深度逐渐增大时，U形管两边液面高度差不变 D．  如图所示实验，口吹硬币跳越木块，说明流速越大的位置，压强越小 3．在探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验中，某同学采用了如图所示的的实验装置，下列说法正确的是（　　） ①该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系 ②U形管液面高度的变化反应电阻丝产生热量的多少 ③实验中要保持两根电阻丝两端的电压相等 ④5Ω电阻丝中的电流比10电阻丝中的电流大 A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 4．下列有关导电性能及材料应用的说法中，正确的是（    ） A．硬币、钢尺、订书钉都是导体 B．铅笔芯、橡皮、塑料吸管都是绝缘体 C．超导体可用于制作电炉子的电热丝 D．半导体有良好的导电性 5．某同学想探究“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”，他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温均为25℃的煤油，阻值为5Ω和10Ω的电阻丝R1、R2。闭合开关一段时间后，记录此时两个温度计的示数。根据上述实验，下列说法中（　　）    ①此实验可以探究电流产生的热量与电阻的关系 ②此实验可以探究电流产生的热量与电流的关系 ③此实验可以探究电流产生的热量与时间的关系 ④此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少 A．只有①④正确 B．只有②④正确 C．只有①③正确 D．只有①③④正确 6．在密闭的房间里有一个开着门的电冰箱，给电冰箱通电，过一段时间后，房间的温度将 A．升高 B．不变 C．降低 D．无法确定 7．电阻R1＝20Ω和R2＝30Ω串联在电路中，经过相同时间它们产生的热量之比为 A．1︰1 B．3︰2 C．4︰9 D．2︰3 8．在下列物理实验中，为了读数准确或现象明显采取的措施合理的是（　　） A．在观察水的沸腾时，为了温度读数准确，把温度计从水中取出来读数 B．在用弹簧测力计测滑动摩擦力前，应先在竖直方向调零 C．在探究红外线的热效应时，为了使温度计示数变化明显，将玻璃泡涂黑 D．在探究电流的热效应时，为了被加热液体升温明显，用水代替煤油 9．小明想自制一个可以通过充电宝供电的电加热坐垫。他找来横截面积为的均匀合金丝作为发热丝（每米合金丝的电阻为0.5Ω），将其接入坐垫中，若接入坐垫中的电阻丝长度为5m，充电宝提供的电压为5V，则通电1min坐垫产生的热量为 J。 10．两电热器并联在同一电路中，在相等时间内放出热量较多的电阻是（　　） A．电压较大的 B．电流较大的 C．电阻较大的 D．额定功率较大的 11．如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少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，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大．下列说法正确的是（    ） A．左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大 B．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系 C．该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系 D．U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的 12．甲图是小灯泡L和电阻R的I-U图象。将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W，下列说法正确的是（　　） A．只闭合开关S1时，小灯泡L的电阻为40Ω B．再闭合开关S2时，电流表示数增加0.2A C．再闭合开关S2时，电路总功率为1.0W D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量为2.4J 13．有2安培的电流通过一电阻器，在一定时间内产生一定的热量Q1；如果电流增加到4安培，在相同的时间内产生的热量Q2，则Q2是Q1的（ ） A．0.25倍 B．0.5倍 C．2倍 D．4倍 14．当温度降低到一定程度时，某些材料的电阻会突然变为零，这种现象叫做超导现象，这种材料叫做超导材料。超导材料的应用具有十分诱人的前景，假如将来科学家研制出室温下的超导材料，它可以用来制作成 A．白炽灯泡里的灯丝 B．加热器内的电热丝 C．保险管里的保险丝 D．输电线路上的电线 15．充油式电暖器是家庭使用的一种取暖设备，这种电暖器体内充有新型导热油，当接通电源后，电热管周围的导热油被加热，然后沿着热管或散片将热量散发出去。具有安全、卫生、无尘、无味、安静的优点。关于它的下列说法中错误的是（　　） A．该电暖器是利用电流的热效应工作的 B．散热片越多，该电暖器的电功率越高，可供更大面积的房间使用 C．电暖器工作时，电热管、导热油及散热片不断地辐射红外线 D．冬天时，可将刚洗的湿衣服放在电暖器的支架上烘干，下班后回家就能穿了 二、填空题 16．某电热器的电阻是10Ω，通过2A的电流，1min产生的热量是 J，若电流变为原来的2倍，则相同时间内产生的热量变为原来的 倍。 17．电热器是利用电流的 工作的。某校师生自制了一台电烘箱。当电烘箱的电阻丝通过5A的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量，电阻丝工作时的电阻是 Ω。 18．小致利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值，已知电源电压恒定，定值电阻R的阻值为10Ω，开关S断开时的电压表的示数为1V，开关S闭合时电压表的示数为3V，未知电阻Rx的阻值为 Ω，开关S断开时，电阻Rx10分钟产生的热量为 J。 19．如图为直流电动机正在提升重物。已知电压表示数为，线圈电阻是，通过线圈的电流是，在内电动机将重物提升了一定高度，此过程中电动机消耗的电能是 J，电流经过线圈会发热，这是由于电流的 效应（选填“磁”或“热”），且电流经过线圈产生的热量为 J。 三、计算题 20．如图所示的电路中，电源电压为3V。闭合开关S后，电阻 R1的电功率为0.6 W，通过电阻R2的电流为0.6 A。求： （1）通过电阻R1的电流。 （2）电阻R2的阻值。 （3）整个电路在2min内产生的热量。 21．将10Ω的电阻丝接在6V的电源上，在5min内共产生多少热量？电阻丝的发热功率是多少？ 22．如图所示，质量为0.4kg初温为25℃的食用油注入大烧杯中，并将电加热器放入食用油中，电加热器正常工作100s，测出食用油的温度为65℃，已知电加热器的额定电压为220V，额定功率为400W。（c油=2.1×103J/(kg·℃)） （1）食用油吸收的热量； （2）电加热器的热效率。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D A A A A D C 600 B 题号 11 12 13 14 15 答案 C B D D D 1．C 【详解】两根电热丝是串联的，所以通过它们的电流是相等的，因为R1＜R2，由可知，相同时间内电热丝R2放出的热量更多，所以电热丝R2上的火柴会先被点燃。 故选C。 2．D 【详解】A．由电路图可知，两个不同阻值的电阻丝串联，则通过它们的电流和通电时间相同，探究的是电热与电阻的关系，B中电阻大，产生热量多，B管中液面上升比A快，故A错误； B．吸盘要固定在墙壁上，需要先用力挤压塑料吸盘，把盘内的空气挤出，然后吸盘就被外界的大气压紧压在了墙壁上，不是因为分子间存在引力，故B错误； C．当压强计的探头在水中深度逐渐增大时，受到的压强变大，U形管两边液面高度差越大，故C错误； D．口吹硬币跳越木块，是因为硬币上方空气流速快，压强小，硬币下方空气流速慢，压强大，使硬币受到向上的压强差，所以硬币会跳越木块，故D正确。 故选D。 3．A 【详解】①④由图得，两电阻串联，电流通电时间相等，电阻阻值不同，则该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故①正确，④错误； ②U形管液面高度的变化反应电阻丝产生热量的多少，U形管液面高度的变化越大，表明电阻丝产生热量越多，故②正确； ③导体产生的热量与电流、电阻、通电时间有关，探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系时，要控制电流与通电时间相同，改变电阻大小，由欧姆定律得，电阻的电压不相等，故③错误，故A正确，BCD错误。 故选A。 4．A 【解析】略 5．A 【详解】由图可知，两电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以可以探究热量与电阻的关系，故①正确，②③错误；电流通过电阻丝做功，消耗的电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量、温度升高，所以，本实验是通过温度计的示数变化反映电流产生的热量多少，故④正确。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 6．A 【详解】冰箱工作时，在内部吸收热量，在外部放出热量，总的热量不变，但冰箱工作时，有一部分电能转化为内能，故房间的温度变高。 故选A。 7．D 【详解】两个电阻串联时，电流相等，通电时间相等， 根据得，经过相同时间它们产生的热量之比为； ． 故选D． 【点睛】牢记焦耳定律的计算公式及其应用．在串联电路中，电热之比=功率之比=电压之比=电阻之比． 8．C 【详解】A．温度计在读数是应让温度计仍浸在被测液体中，不能取出读数，故A不符合题意； B．只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡，拉力大小才等于摩擦力的大小，所以利用弹簧测力计测滑动摩擦力的原理是二力平衡；因实验中要沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，且在水平方向上读数，故实验前要把弹簧测力计在水平方向上调零，故B不符合题意； C．用温度计观察红外线的热效应时，把玻璃泡涂黑，是因为黑色物体吸热速度最快，可以使温度计示数变化明显，故C符合题意； D．在质量和吸收的热量相同时，由于水的比热容大于煤油，温度变化不明显，所以在探究电流热效应时，为了使温度计示数变化明显，烧瓶中的液体不能用水代替煤油，故D不符合题意。 故选C。 9．600 【详解】电阻丝的电阻为 通电1min坐垫产生的热量为 10．B 【详解】A. 两电热器并联在同一电路中，由并联电路的特点知，电热器两端的电压U相等，故A错误； B. 电压U相等，电流较大时，由知，功率大则在相等时间内放出热量较多，故B正确； C. 电热器两端电压U相等，由Q=t可知在相等时间内放出热量较多的电阻较小，故C错误； D. 在相等时间内放出热量较多，说明实际功率大，根据额定功率无法判断实际功率的大小，故D错误． 故选B． 11．C 【详解】A．容器中的两个电阻丝串联，通过它们的电流I与通电时间t相同，由焦耳定律Q=I2Rt可知，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，故A错误； BC．在装置中，容器中的两个电阻丝串联，通过它们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻与右边容器中的电阻，所以实验是为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故B错误，C正确； D．U形管中液面高度发生变化是因为透明容器中密封着等量的空气的热胀冷缩造成的，故D错误． 12．B 【详解】A．只闭合S1时，电路为小灯泡L的简单电路，L的实际功率为1W，根据P=UI可知，在甲图L的图线上找符合U、I乘积为1W的坐标，则有 UL=2V，IL=0.5A 小灯泡L的电阻 故A错误； B．由A选项得电源电压 U=UL=2V 再闭合S2后，此时R、L并联接入电路，电流表测干路中的电流，L两端的电压为2V，通过L的电流不变，R两端的电压为2V，在甲图中找出R此时对应电流为0.2A，则电流表示数增大0.2A，故B正确； C．电源电压为2V，R的电流为IR=0.2A，L的电流为IL=0.5A，电路中总电流为 I=IR+IL=0.2A+0.5A=0.7A 则电路总功率 P=UI=2V×0.7A=1.4W 故C错误； D．再闭合S2时，电阻R的电压为2V，电流为0.2A，通电1min产生热量 Q=W=UIt=2V×0.2A×60s=24J 故D错误。 故选B。 13．D 【详解】试题分析：知道两次通过电阻器的电流，根据Q=I2Rt求出两种情况下电阻器在相同时间内产生的热量之比．∵Q=I2Rt，∴两种情况下电阻器在相同时间内产生的热量之比：． 故选D． 考点：电热 14．D 【详解】超导现象是电阻为零的现象，超导体适合制作输电导线和电动机线圈等。假如科学家已研制出常温下就能使用的超导体，利用超导体的零电阻可以实现远距离输电，也可以做电动机线圈等；而所有利用电流热效应工作的电阻都不能用超导体制作，比如A、B、C中都是利用电流热效应工作的，不符合题意。 故选D。 15．D 【详解】A．由题中信息可知，当接通电源后，电热管周围的导热油被加热，然后沿着热管或散片将热量散发出去，说明该电暖片可以将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故A正确，不符合题意； B．该电暖器的电功率越高，单位时间内产生的热量越多，散热片越多，热量散失的越快，更容易让更大面积的房间内的空气温度升高，故B正确，不符合题意； C．电暖器工作时，电热管、导热油及散热片不断地辐射红外线，以红外线的形式将热量散失出去，故C正确，不符合题意； D．将刚洗的湿衣服放在电暖器的支架上，可能会因为局部温度过高，导致衣服燃烧，甚至引起火灾，故D错误，符合题意。 故选D。 16． 2400 4 【详解】[1]电热器在1min内产生的热量为： ； [2]由可知，电流变化前后产生的热量之比为： ， 即当电流变为原来的2倍时，则相同时间内产生的热量变为原来的4倍。 17． 热效应 44 【详解】[1]电热器是电能转化为内能，是利用电流的热效应来工作的。 [2]电烘箱的电功率 电阻丝工作时的电阻为 18． 20 120 【详解】[1]由图知，开关S闭合时，电路为R的简单电路，电压表测电源电压，此时电压表的示数为3V，则电源电压为3V，开关S断开时，Rx与R串联，电压表测R两端的电压，此时电压表的示数为1V，即R两端的电压为1V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，Rx两端的电压 Ux=U-UR=3V-1V=2V 因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流 由得，Rx的阻值 [2]则电阻Rx10分钟产生的热量 Q=I2Rxt=(0.1A)2×20Ω×10×60s=120J 19． 12 热 2 【详解】[1]此过程中电动机消耗的电能 W=UIt=6V×0.2A×10s=12J [2]由于电流的热效应，故电流经过线圈时会发热，一部分电能转化为内能。 [3]电流经过线圈产生的热量 Q=I2Rt=(0.2A)2×5Ω×10s=2J 20．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）由图可知，电阻R1和电阻R2并联，根据并联电路各用电器两端的电压相等的特点可知，通过电阻R1的电流 （2）电阻R2的阻值 （3）整个电路工作时，电路中的总电流为 整个电路在2min内产生的热量 答：（1）通过电阻R1的电流； （2）电阻R2的阻值； （3）整个电路在2min内产生的热量。 21．1080J@3.6W． 【详解】试题分析：知道电阻丝的电阻和两端的电压，根据Q=W=t求出在5min内产生的热量，根据P=求出电阻丝的发热功率． 解：电阻丝在5min内产生的热量： Q=W=t=×5×60s=1080J， 电阻丝的发热功率： P===3.6W． 答：电阻丝在5min内共产生1080J的热量，电阻丝的发热功率是3.6W． 【点评】本题考查了电热公式和发热功率的计算，要注意纯电阻用电器消耗的电能和产生的热量相等． 22．（1）3.36×104J；（2）84% 【详解】解：（1）食用油吸收的热量 Q吸=c油m(t-t0)=2.1×103J/(kg·℃)×0.4kg×(65℃-25℃)=3.36×104J （2）电加热器放出的热量 Q放=W=Pt=400W×100s=4×104J 电加热器的热效率 答：（1）食用油吸收的热量为3.36×104J； （2）电加热器的热效率为84%。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$