6.3焦耳定律 同步习题 2024-2025学年教科版物理九年级上册

焦耳定律 同步习题 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．两用电器电阻之比是R1：R2=3：2，通过它们的电流之比是I1：I2=1：2，则它们的发热功率之比是（    ） A．3：4 B．4：3 C．3：8 D．8：3 2．如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A、B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻，小明用该装置探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关。下列说法正确的是（　　） A．此实验是探究电流通过导体时产生的热量跟电阻的关系 B．通过的电流和通过的电流大小之比为2∶1 C．实验时应控制电阻和两端的电压相等 D．通电1min后，A管中的液面高度差会比B管中的小 3．亮利用图中的实验装置来探究“影响通电导体产生热量的因素”，下列说法正确的是（　　） A．甲图实验装置是探究电热与电流的关系 B．两个实验装置都是通过观察两个U形管中液面的高度差来比较产生的电热的多少 C．通电一段时间后，乙装置右侧容器连接的U形管液面高度差较大 D．通电相同时间，R1、R2产生的热量之比为1∶4 4．下列四种电器的结构设计是为了更好地利用电热的是（　　） A． 电机外壳散热片 B． 电暖气的散热片 C． 电脑CPU的风扇 D． 电视机的散热孔 5．2019年3月19日报导称复旦大学科研团队研发出高电导率的砷化铌纳米带材料用它制造的电子元件可以有效减少发热，这是由于元件具有较小的（　　） A．密度 B．比热容 C．电阻 D．热值 二、填空题 6．如图所示，闭合开关，导线夹M在铅笔芯上向右移动，电流表的示数变 。若要测量铅笔芯的电阻，需补充的仪表是 。实验时铅笔芯发烫的现象，属于电流的 效应。 7．电炉工作时，电炉丝热得发红，而导线几乎不发热，这是因为电炉丝通过导线接到电路里，通过电炉丝和导线的电流大小 ，由于电炉丝的电阻比导线的电阻 （选填“大”或“小”），导致电炉丝产生的热量比导线产生的热量 （选填“多”或“少”）。 8．如图所示为电烤炉的简化电路图， 小张查看说明书后得知： R1、R2均为电热丝， R1=44Ω， R2=66Ω， 忽略温度对电热丝电阻的影响。闭合开关S1、S2，此时电烤炉的功率为 W；电烤炉处于低温档时，1分钟内产生的热量为 J。 9．在家庭电路中，由于热水器的功率远大于电冰箱，因此，从安全用电的角度考虑，热水器的电源线比电冰箱的要 一些（选填“粗”或“细”）；如图所示电能表，现让热水器单独工作2min，电能表的转盘转了100r，热水器的实际功率为 W；当小明用同样的方法测量家中电冰箱的电功率时，发现电能表指示灯闪烁更慢一些，这说明电流通过电冰箱做功 （选填“少”或“慢”）一些。 10．如图所示，是某种电热器的电路图，电源电压220V，的阻值分别为110Ω、220Ω，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高温、中温、低温三个挡位的转换，若开关S的触点b接触点c，此时电热器处于 挡，若在高温挡正常工作1min产生的热量是 J。 三、实验题 11．为了探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关，同学们设计了如图中甲、乙两个实验装置。将a、b、c、d四段电阻丝分别密封在完全相同的容器内，容器内封闭一定量的空气，并与装有相同液体的U形管相连通。将电阻丝e与电阻丝d并联，电阻丝e置于容器外。已知五段电阻丝中b的电阻为10Ω，其余电阻丝的电阻均为5Ω。 （1）实验是通过观察两个U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少的，这种实验方法叫转换法； （2）图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系；图乙所示的装置是用来探究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系，由乙图所示的实验现象可以得出：通电一段时间后，乙图中 （选填“左容器”或“右容器”）内的电阻丝产生的热量多； （3）该实验采取的探究方法有转换法和 ； （4）图中 （选填“甲”或“乙”）装置能够解释“电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热”； （5）某次实验中，通电一段时间后，发现其中一个U形管液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是 。 四、简答题 12．家用电器中，连接大功率用电器的导线都比较粗，如果连接大功率用电器的导线太细，很容易因发热而烧坏绝缘皮甚至引起火灾，这是为什么？ 13．如图所示为家庭电路中最常见的导线转接情况，但是这种导线转接处很容易发热而老化，请你结合有关电学知识解释导线转接处很容易发热而老化的原因。 五、计算题 14．如图电路中，电阻R1的阻值是20Ω，电源电压不变。 (1)当S1、S2断开，S3闭合时，电流表的示数0.5A，电源电压为多少？ (2)当S1断开，S2、S3闭合时，电流表的示数为1A，R2的阻值为多少？ (3)当S2、S3断开，S1闭合时，若不计能量损失，电流通过10s，整个电路产生的热量是多少？ 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 答案 C B B B C 1．C 【详解】根据得它们的发热功率之比是： ． 故C正确． 点睛：重点是公式的应用，类似这样题中给的条件为数据的比，只要将比的前、后项分别代入公式计算即可． 2．B 【详解】AB．由题知，电阻丝的电阻，装置中R2、R3并联后再与R1串联，通过R1的电流，而，所以右边容器中通过R2的电流是左侧通过R1电流的一半，此装置可以研究电流产生的热量与电流的关系，通过R1的电流和通过R2的电流大小之比为2:1，故A错误，B正确； C．已知，所以R2、R3并联后的总电阻小于R1的电阻，由于串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比，所以电阻R1两端的电压大于R2两端的电压，故C错误； D．左右两容器中的电阻相同，而通过电阻R1的电流大与通过R2的电流，通电时间相同，由可知，A容器中电阻R1产生的热量多，则A管的液面将会比B管的液面高，故D错误。 故选B。 3．B 【详解】A．甲图实验中，两电阻丝串联，则通过导体的电流和通电时间相同，电阻不同，所以该实验探究的是电热与电阻的关系，故A错误； B．电流通过导体产生的热量使得容器中的空气受热膨胀，从而导致U型管中的液面高度会发生变化，所以可以通过观察两个U形管中液面的高度差来比较产生的电热的多少，U形管中液面的高度差越大，产生的电热越多，故B正确； C．乙图中左侧容器中电阻丝的电流大于右侧容器中电阻丝的电流，由焦耳定律可知，左侧产生的热量多，则通电一段时间后，乙装置左侧容器连接的U形管液面高度差较大，故C错误； D．根据焦耳定律可知，当电流和通电时间一定时，R1的阻值是R2的两倍，所以产生的热量之比为2∶1，故D错误。 故选B。 4．B 【详解】电热器是将电能转化成内能的用电器；电暖气、电热水器、电饭锅和电熨斗都是利用电热的例子，是利用电流的热效应进行工作的；电流通过导体时，因为导体有电阻，所以不可避免地产生热量，如果电流产生的热量是有害的，就要尽可能地加快散热，防止电热造成危害，电机外壳散热片、电脑CPU的风扇以及电视机的散热孔都是为了散热。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 5．C 【详解】A．密度的定义是物体质量与体积的比值，跟电子元件的发热无关，一般航空航天材料会选择密度较小的物质。故A不符合题意； B．比热容是反应物质吸放热能力的物理量，与电子元件的发热无关。所以B不符合题意； C．电阻是导体本身的一种性质，与导体的材料、长度、横截面积、温度等因素有关；而电流之所以有热效应就是因为导体有电阻。根据焦耳定律可知，当电流和通电时间相同时候，电阻越大导体产生的热量越多。所以电子元件电阻较小能够有效减少发热。所以C正确。 D．热值是反应燃料完全燃烧时放热本领的物理量。与电子元件的发热无关，所以D错误。 故选C。 6． 小 电压表 热 【详解】[1]闭合开关，导线夹M在铅笔芯上向右移动时，铅笔芯接入电路的长度变长，电阻变大，由欧姆定律可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小。 [2]若要测量铅笔芯的电阻，需补充的仪表是电压表，用电压表测出铅笔芯两端的电压，用电流表测出通过铅笔芯的电流，由求出电阻。 [3]在实验中，当电流通过铅笔芯时，由于铅笔芯的电阻作用，电能转化为内能，使铅笔芯的温度升高，从而出现了发烫的现象。这就是电流的热效应在铅笔芯上的体现。 7． 相等 大 多 【详解】[1][2][3]电炉丝和导线串联，通过的电流相同，电炉丝的电阻比导线的电阻大，根据可知，在相同时间内，电炉丝产生的热量多，故电炉丝热得发红，而导线几乎不发热。 8． 1100 26400 【详解】[1]由可知，电路中的电阻越小，电功率越大，闭合开关S1、S2时，R2被短路，电路中只有R1，电路中的电阻小，电功率大，此时电烤炉的功率 [2]闭合开关S1、断开开关S2时，电路中R1、R2串联，电路中的电阻大，电功率小，电烤炉处于低温档，1分钟内产生的热量 9． 粗 1500 慢 【详解】[1]由于热水器的功率远大于电冰箱，根据公式可知，在电压相同的情况下，通过热水器的电流远大于电冰箱电流。根据公式可知，热水器的电源线比电冰箱的要粗一些，电阻小一些，才能减小电源线产生的热量，防止电源线快速老化引起安全事故。 [2]热水器消耗的电能为 热水器的实际功率为 [3]电能表指示灯闪烁的快慢反应了用电器消耗电能的快慢。测量电冰箱的电功率时，电能表指示灯闪烁更慢一些，说明电流通过电冰箱做功慢一些。 10． 低温 【详解】[1]由题意可知，电路电阻的连接有三种情况：R1单独接入电路中、R2单独接入电路中以及两电阻并联在电路中。根据串并联电路的电阻特点和可知，若开关S的触点b接触点c，此时R2单独接入电路中，电路的电阻最大，电功率最小，此时电热器处于低温挡。 [2]当开关S的触点c接触点d时，两电阻并联，电路的总电阻最小，根据可知，电路的电功率最大，此时电热器处于高温挡。根据可得，高温挡的电功率为 若在高温挡正常工作1min产生的热量是 11． 液面高度 电阻 电流 左容器 控制变量法 甲 装置漏气（或气密性不好） 【详解】（1）[1]该实验利用电流通过电阻丝加热空气，空气吸热体积膨胀，进而使得U形管中液面高度变化，两侧液面出现高度差。 （2）[2]甲图中a、b两电阻串联，通过两电阻的电流相等，两电阻阻值不等，比较电流产生的电热与电阻的关系。 [3]乙图中d、e两阻值相等的电阻并联后，与电阻c串联，由串并联电路中的电流特点可知：通过电阻c的电流是电阻d中电流2倍，比较电流产生的电热与电流的关系。 [4] 电阻c与电阻d阻值相等，而通过电阻c的电流是电阻d中电流2倍，因此电流通过电阻c产生的热量大于电阻d产生的热量，即左边容器中电阻丝产生的热量多。 （3）[5]电流产生的热量与电阻、电流和通电时间等因素有关，因此在实验中用运用控制变量法。 （4）[6] “电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热”是因为通过电炉丝与导线的电流相等，而电炉丝的阻值远大于导线电阻，所以应用甲图来解释。 （5）[7]通电一段时间后，其中只有一个U形管液面高度几乎不变，说明电路是通路，电路中有电流，即有电热产生，而U形管液面高度几乎不变可能是由于装置漏气。 12．如果连接大功率用电器的导线太细，则导线电阻将变大，由焦耳定律Q=I2Rt，可知，电线上将显著发热，有时可能烧坏电线绝缘皮，甚至会引起火灾． 【详解】根据影响电阻大小的因素和影响电流产生电热多少的因素解答． 导线太细，则电阻较大，根据焦耳定律即可知，在通电时间和电流相同时，电阻越大，电流产生的热量越多，所以导线越细时，产生的热量多，容易因发热而烧坏绝缘皮甚至引起火灾． 13．这种接线由于电流通过接线处的接触面积变小，导体的电阻变大，根据焦耳定律可知，在电流与通电时间相同时，导线转接处电阻变大，所以电流导线转接处产生的热量更多，从而更容易老化。 【详解】在家庭电路中，导线相互连接处与其两边导线串联，通过的电流和通电时间相同， 导线连接处的电阻较大，根据可知，连接处产生热量多，更容易发热，加速老化，甚至引发火灾。 【点睛】容易题。失分原因：没有从题中的“导线 转接处”、“发热”联系到导线的横截面积变化、焦耳定律、电流热效应；没有记住导体电阻大小的影响因素。 14．(1)10V；(2)20Ω；(3)25J 【详解】解：(1)当S1、S2断开，S3闭合时，由知，电源两端电压为 (2)当S1断开，S2、S3闭合时，和并联，由 知，所在支路电流为 的阻值为 (3)当S2、S3断开，S1闭合时，和串联，则电路中的总电阻为 通电10s整个电路产生的热量为 答：(1)电源电压为10V。 (2)的阻值为。 (3)通电10s整个电路产生的热量为25J。 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 $$