18.4焦耳定律 同步练- 2024-2025学年人教版物理九年级全一册

18.4焦耳定律 一、单选题 1．甲、乙两电热器通过的电流之比为3∶2，通电时间之比为2∶3，电阻之比为4∶3，则产生热量之比为（　　） A．1∶2 B．2∶9 C．2∶1 D．9∶2 2．下列电器中，利用电流的热效应来工作的是 A．电风扇 B．电暖器 C．电视机 D．洗衣机 3．将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（　　） A．电冰箱产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多 C．电热毯产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多 4．下图所示是直流电动机提升重物的示意图，电源电压为110 V且保持不变，电路中的电流是5 A，质量为50 kg的重物在电动机带动下以0.9 m /s的速度匀速上升，不计各处摩擦，则电动机线圈的电阻是（g取10N/kg）（ ） A．2 Ω B．4 Ω C．10 Ω D．22 Ω 5．下列用电器消耗相同的电能，产生热量最多的是（　　） A．洗衣机 B．电水壶 C．电视机 D．电风扇 6．中国一位“95后”年轻科学家发现：当两层石墨烯以一个“魔角”扭曲在一起时，就能在零电阻下导电。这一发现为超导研究打开了一扇新的大门，可能成为常温超导体研究的里程碑。你认为常温下的超导体最适合用来做（　　） A．洗衣机电机的线圈 B．电烤箱的电热丝 C．滑动变阻器的电阻线 D．白炽灯的灯丝 二、填空题 7．电流通过导体所产生的热量和通过导体的电流的平方、导体的电阻及通电时间成正比，该定律是英国科学家 于1841年发现的；飞机利用了空气流速越大，压强越 的原理，从而产生向上的升力，夜飞机翱翔天空． 8．如图是一款USB迷你型小风扇，说明书上标有“6V  3W”，电动机线圈阻值为0.1Ω。则小风扇正常工作时通过的电流是 A；通电1min消耗的电能为 J，电动机线圈产生的热量为 J。 9．在如图所示的电路中，电源电压恒为6V，定值电阻R1＝4Ω。闭合开关S后，电压表的示为2V，此时定值电阻R1消耗的电功率为 W，通电1min定值电阻R2产生的热为 J。 10．页岩气是一种藏身于页岩层或泥岩层中的非常规燃料（主要成分是含量在90%以上的甲烷），它正在成为搅动世界能源市场的力量．有报道称，这种被国际能源界称之为“博弈改变者”的气体，或将成为挤垮石油的“大杀器”．请你利用所学知识回答下列问题． （1）由材料可知，页岩气是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，它的主要成分和三大化石燃料中的 相同． （2）若用页岩气进行发电时，若想减小电能运输过程中的损耗，则应尽量选择电阻较 （选填“小”或“大”）的导体做电线． 11．某导体的电阻是2Ω，通过2A的电流时，1分钟产生的热量是 J。用煤气灶烧水，当水吸收了4.2×105J的热量时，共燃烧了0.03m3的煤气（设煤气完全燃烧）。已知煤气的热值约为4.0×107J/m3，则煤气燃烧放出的热量是 J，煤气灶烧水时的效率是为 。 三、实验题 12．小明在观察小轿车的车窗玻璃时发现，汽车的后挡风玻璃与其他玻璃有一处明显不同，就是后挡风玻璃上有一条条“细线”，如图甲所示。对于这些细线的作用，小明咨询了维修店的工人师傅，工人师傅告诉小明，这些“细线”是用来除霜的，汽车驾驶室有一个按键，当外界气温降低时，它就自动闭合，这时玻璃上的细线就会发热，小明想知道玻璃上的“细线”的除霜能力与哪些因素有关，于是他从维修师傅那里要来了两块厚薄不同带“细线”的玻璃带到实验室，并设计了如图丙所示的电路进行实验。 （1）“细线”在除霜的过程中是利用电流的 效应工作的； （2）先把两块玻璃的 A、B 接线柱分别接在电路的 M、N 处，调节滑动变阻器滑片，当电压表示数相同时，电流表的示数也相同，由此现象分析可知：厚薄不同玻璃中的“细线”对电流的阻碍作用是 （选填“相同”或“不同”）的； （3）分别取质量相同的碎冰放在面积相同的玻璃上，闭合开关，调节 MN 两端的电压，记录冰块全部熔化所需的时间，相关数据如下表所示： 次数 玻璃 冰块质量/g 电压/V 熔化时间/min 1 薄 100 6 3 2 薄 100 9 2 3 薄 100 12 1.5 4 厚 100 6 6 5 厚 100 9 4.5 6 厚 100 12 3 ①本实验是通过比较 来判断玻璃除霜能力的强弱的； ②比较 1、2、3 次实验，可以得到结论 ； （4）小明在完成实验后，一不小心弄断了玻璃中的一根“细线”。小明把这块玻璃接入电路中，发现电流表和电压表都有示数，说明玻璃中的各“细线”的连接方式是 （选填“串联”或“并联”）的。由此分析可知：该玻璃中其他未断“细丝”的除霜能力将 （选填“保持不变”或“消失”）。 四、计算题 13．如图所示的电路中，电源电压保持不变，当S断开时，电流表的示数为2A，这时电阻R1消耗的电功率为12W，当S闭合后，电流表的示数为3A，问： （1）电阻R1、R2的阻值是多少； （2）当开关S闭合后，电阻R2在5分钟内产生的热量是多少？ 五、简答题 14．现在家庭中的大功率用电器越来越多，由此引发的电路改造工程也日益增多，改造过程中，常常将原来的电线更换为更粗的导线，请结合物理学知识从电路安全角度解释其原因。 15．家用电器的电源线通常是用铜导线制成，空调等大功率用电器的电源线明显比台灯等小功率用电器的电源线粗一些．请解释大功率用电器的电源线较粗的主要原因． 16．某同学在家里使用电器时发现：相同功率的电烙铁和电风扇正常工作10分钟，电烙铁热得可以将焊锡熔化，而电风扇的发热却并不明显，请分析说明其中的原因。 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 《2025年1月20日初中物理作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 答案 C B C B B A 1．C 【详解】由题意可知 由可得，电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2．B 【详解】AD．电风扇和洗衣机主要是把电能转化为机械能；故AD项不符合题意； B．电暖器是把电能转化为内能，是利用电流的热效应来工作的；故B项符合题意； C．电视机主要把电能转化为光和声音；故C项不符合题意。 3．C 【详解】因为接在家庭电路中 U=220V 所以三种用电器的实际功率 P实=P额=180W 又因为W=Pt，用电器工作时间t相等，所以三种用电器消耗的电能相同；电冰箱与电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量；所以产生热量最多的是电热毯。故ABD错误，C正确。 故选C。 4．B 【详解】电动机克服重力做功的功率 电动机的电功率 PM=UI=110V×5A=550W 则电动机的发热功率 P热=PM-PG=550W-450W=100W 由P=I2R可得 故选ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 5．B 【详解】用电器工作时将电能转化为其他形式的能量。电水壶是电热器，工作时将电能全部转化为内能；电视机工作时将电能转化为声能、光能、少部分转化为内能；电风扇和洗衣机工作时主要把电能转化为机械能，有很少一部分电能转化为内能。比较可知，消耗相同的电能，产生热量最多的是电水壶。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B 6．A 【详解】白炽灯的灯丝、电烤箱的电热丝是利用电热的，不能用超导材料，滑动变阻器是利用改变电阻丝的长度来改变接入电路的电阻的，因此滑动变阻器的电阻线不能用超导体，电动机线圈是利用电流获得动力，电流产生的电热量越少越好，可以用超导材料，故A正确，BCD错误。 故选A。 【点睛】本题主要考查了学生对超导现象以及超导材料应用的理解；超导体的电阻为零，不会发热，所以电能无法转化为内能。 7． 焦耳 小 【详解】英国物理学家焦耳做了大量的实验于1840年最先精确地确定电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比．跟通电时间成正比，这个规律叫做焦耳定律．飞机的机翼下侧较平滑，上侧设计为弧形，在相同时间内，空气经过上方的路程长，速度大；经过下方的路程短，速度小．上方空气流速越大，压强越小；下方空气流速越小，压强越大．所以机翼下方的气压大于上方的气压，便形成向上的升力； 8． 0.5 180 1.5 【详解】[1]由可得，小风扇正常工作时通过的电流为 [2]由可得，通电1min消耗的电能 [3]由焦耳定律可得，电动机线圈产生的热量为 9． 1 120 【详解】[1]由图可知，R1、R2串联，电压表测量R1两端的电压，电流表测电路的电流，已知U1=2V，通过R1的电流为 定值电阻R1消耗的电功率为 [2]根据串联电路的电压特点可知，R2两端的电压为 通电1min定值电阻R2产生的热量为 10． 不可再生 天然气 小 【详解】（1）页岩气不可能在短期内从自然界得到补充，都属于不可再生能源；天然气的主要成分是甲烷，页岩气主要成分是含量在90%以上的甲烷； （2）在输电电流一定的情况下，由公式Q=I2Rt知，输电导线电阻R越小，输电功率损失越小，所以要减小电能运输过程中的损耗，则应尽量选择电阻较小的导体做电线． 故答案为（1）不可再生；天然气；（2）小． 11． 480 1.2×106 35% 【详解】[1]由题意可得，导体1min产生的热量为 Q＝I2Rt＝（2A）2×2Ω×1×60s＝480J [2]煤气完全燃烧放出的热量 Q放＝Vq＝0.03m3×4.0×107J/m3＝1.2×106J [3]由题意可得Q吸=4.2×105J，煤气灶烧水时的效率 12． 热 相同 冰熔化的时间 玻璃厚度一定时，加在细线的电压越大除霜能力越强 并联 保持不变 【详解】（1）[1]“细线”在除霜的过程中，消耗电能，产生热量给霜吸收，使霜熔化，是利用电流的热效应工作的。 （2）[2]从图丙中可以看出，将玻璃接入MN，玻璃与滑动变阻器串联，电压表测量玻璃的电压，电流表测量电路的电流，调节滑动变阻器滑片，当电压表示数相同时，电流表的示数也相同，由欧姆定律得，两玻璃中细线的电阻相同，故厚薄不同玻璃中的“细线”对电流的阻碍作用是相同的。 （3）[3]本实验用除霜的时间判断玻璃除霜能力的强弱。除霜的时间越长，说明玻璃除霜能力越弱。 [4]从表格中可以看出，1、2、3 次实验，玻璃的厚度相同，第1次实验的玻璃两端的电压最小，除霜时间最长；3次实验的玻璃两端的电压最大，除霜时间最短。因此可得结论：玻璃厚度一定时，加在细线的电压越大除霜能力越强。 （4）[5]小明在完成实验后，一不小心弄断了玻璃中的一根“细线”。小明把这块玻璃接入电路中，发现电流表和电压表都有示数，说明玻璃中各细线互不影响，故玻璃中的各“细线”的连接方式是并联的。 [6]该玻璃中其他未断“细丝”，照常工作，故该玻璃中其他未断“细丝”的除霜能力将保持不变。 13．（1）3Ω，6Ω；（2）1800J 【详解】解：（1）由图可知，当S断开时，电路中只有R1，已知电流和消耗的电功率，根据得，电阻R1的阻值 当S闭合后，电阻R1和R2并联，电流表测量的是干路中的总电流，由并联电路电流特点，可得通过电阻R2的电流 由并联电路电压特点，可得加在电阻R2两端的电压为 根据欧姆定律得，电阻R2的阻值 （2）当开关S闭合后，根据焦耳定律得，电阻R2在5分钟内产生的热量 答：（1）电阻R1、R2的阻值分别是3Ω和6Ω； （2）电阻R2在5分钟内产生的热量是1800J。 14．见解析 【详解】答：材料不变，长度不变，电线换成更粗的导线，即横截面积增大，电阻变小；在电流和通电时间相等时，由可知，电阻变小，电流在导线上产生的热量较少，不容易发生火灾。 15．见解析 【详解】家用电器的电压相同，由 P＝ UI 知道，大功率用电器工作时，导线中的电流较大，材料、长度相同的粗导线的电阻小于细导线．由 Q ＝ I 2Rt知道，在通电时间和电流相同时，粗导线产生的热量比细导线少，升温少，比较安全． 16．见解析 【详解】电烙铁和电风扇的额定功率一样，正常工作时间相同时，由W=Pt可知它们消耗的电能一样；电风扇工作时把电能主要转化为机械能；电烙铁工作时把电能全部转化为内能，全部用来产生热量，所以电烙铁热得可以将焊锡熔化，而电风扇的发热却并不明显。 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 $$