18.4焦耳定律 习题课件 -2025-2026学年九年级物理全一册人教版（2024）

第4节　焦耳定律 1．[2024·巴林左旗期末]单位用著名物理学家焦耳名字命名的是( ) A．电功率 B．电阻 C．能量 D．电流 2.[科学推理][2024·巴林左旗期末]如图甲所示，先将包口香糖的锡纸中间剪掉一些，再将锡纸条接在电池的正负极上，不一会儿锡纸条开始冒烟并着火，如图乙所示．为了便于从电学角度分析锡纸条bc段着火的原因，小明将图甲所示的锡纸简化为图丙所示的形状，然后比较ab段和bc段的相关电学物理量．下列四个选项中正确的是( ) A．Rab＞Rbc、Iab＞Ibc、Qab＞Qbc B．Rab＜Rbc、Iab＝Ibc、Qab＜Qbc C．Rab＞Rbc、Uab＞Ubc、Qab＞Qbc D．Rab＜Rbc、Uab＝Ubc、Qab＜Qbc 3．[2024·锡林郭勒盟期末]如图所示，电路中标有“3 V　2 W”的灯泡L1和标有“3 V　1 W”的灯泡L2灯以及滑动变阻器R串联，电源电压恒为6 V，不考虑灯丝电阻的变化．下列说法正确的是( ) A．闭合开关S，通过两灯泡的电流之比是2∶1 B．保证两灯安全的情况下，通电1 min电路产生的热量最多是180 J C．保证两灯安全的情况下，滑动变阻器R连入电路的最小值为4.5 Ω D．滑片从最左端向右端移动；使其中一盏灯泡刚好正常发光，则另一盏灯的实际功率为1 W 4.[伟大成就][2024·呼和浩特期末]2023年9月上市的某款手机 不仅采用超大容量电池，还采用超级快充技术，不到10 min就 可把电池的电量充达一半以上，极大方便了人们的使用． (1)给电池充电的过程中，电能转化为化学能，充电器温度升高， 其充电效率_____(选填“大于”“小于”或“等于”)100%. (2)有两个充电器A和B，分别标注“输出5 V　600 mA”、 “输出5 V　4 A”；其中__(选填“A”或“B”)是快速充电器． (3)超级快充的充电线比普通手机充电线要___(选填“粗”或 “细”)一些． 小于 B 粗 5．[2024·根河期末]如图所示是定值电阻R和小灯泡L的I­U图 像，已知小灯泡的额定电压是2 V，小灯泡的额定电功率是____ W；若将图中的R和L串联接在5 V的电源上工作10 s，则定值电 阻R产生的热量是___J. 1.2 16 6．[2024·镇江]液冷充电桩可以提高电动汽车的充电速度． 充电时导线产生的热量通过_______的方式转移给周围流动的 液体．物体间温差越大散热效果越好，则应_____液体的流动 速度．为了减少充电时导线产生的热量，在保持充电时间和 电流不变的情况下，应选用长度相同、横截面积较___的铜导线． 热传递 加快 大 7．[2024·鸡西]如图所示是“探究通电导体产生的热量与_____ 大小关系”的实验装置．通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4 A，在1 min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为___J. 电流 12 8．[2024·广元]如图所示是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定 值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的U­I图像．若 将L和R串联接在8 V的电源两端，L与R的电阻之比为_____；若 将L和R并联在2 V的电源两端，在1 min内，L与R产生的热量之 比为_____． 1∶1 3∶2 9．[2024·广安]如图所示，电源电压恒定不 变，甲、乙为两只相同的电表．当开关S1闭 合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为 5∶3，则两电表均为_______(选填“电压表” 或“电流表”)．一段时间后，电阻R1产生的热量为Q1；现同时 更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数， 经过相同的时间，电阻R1产生的热量为Q2，则Q1∶Q2为______． 电流表 25∶9 10.[工程实践][2024·成都]小张想设计一 个有“低温”“中温”和“高温”三个挡位 的电加热器，其电路图如图所示，电源电压 为220 V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻 的两个触点．她准备了三根电热丝，R1＝242 Ω，另外两根电 热丝的阻值分别是121 Ω和242 Ω，R2应该选取阻值为____Ω的 电热丝．开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1 min，电 流产生的热量是________J. 121 1.2×104 11.[科学探究][2024·乌兰浩特期末]如图甲、乙所示是“探究 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置， 两个透明容器中密封着等量的空气． (1)实验中，用__________________反映密闭空气温度的变化． (2)要探究电流产生的热量与电流大小的关系，应选择___图进 行实验． (3)小安利用图丙装置可探究电流通过导体时产生热量与_____ 的关系，烧瓶中用煤油而不用水是因为_______________． (4)课本中用甲装置件替代丙装置进行演示实验，主要原因是 ___________________________________________________． U形管中液面高度差 乙 电阻 煤油的比热容小 甲加热空气，空气比煤油受热膨胀程度更大，现象更明显 12.[科学育人价值][2024·呼和浩特期末]孝道是中华民族的 传统美德，灵灵用零花钱给外婆买了一款足浴盆，简化电路 如图所示，这款足浴盆有加热和按摩两种功能．已知电动机 的额定功率为44 W，线圈电阻为2 Ω，加热电阻正常工作时 的电功率为1 kW，电压220 V恒定不变．求： (1)在足浴盆中加入质量为3 kg、初温22 ℃的水，只闭合开关 S2启动加热功能，使水温升高至42 ℃，水吸收的热量；[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (2)断开开关S2，闭合S1启动按摩功能时，按摩10 min电动机线圈产生的热量． 13．[2024·内蒙古]如图所示，电 水壶的规格为“220 V　1 210 W”、 电热水器的规格为“220 V　 2 420 W”、电能表上标着“3 000 revs/(kW·h)”．当电路中 单独使用电水壶烧水时，铝盘转动165转，用时180 s；在电路 中单独使用电热水器时，用时6 min.导线、电水壶和电热水器 的电阻不随温度变化．求： (1)电水壶和电热水器的电阻； (2)单独使用电热水器时导线上产生的热量． 14.[推理计算][2024·重庆]如图甲所示是同学们自制的调 光小台灯，如图乙所示是台灯的电路原理图．电源电压为3 V， R是调节亮度的变阻器，最大阻值为10 Ω.灯L标有“2.5 V 0．5 W”字样．忽略温度对电阻的影响．求： (1)灯L正常发光时的电阻； (2)灯L正常发光时，变阻器R工作10 min产生的热量； (3)电源电压降为2.7 V后，灯L的最小实际电功率． 解析：由图可知，灯泡L1、L2与滑动变阻器串联接入电路；A.串联电路电流处处相等，所以通过两灯泡的电流之比是1∶1，故A错误；B、C、D.灯泡L1的额定电流I额1＝eq \f(P额1,U额1)＝eq \f(2 W,3 V)＝eq \f(2,3)A，灯泡L2的额定电流I额2＝eq \f(P额1,U额2)＝eq \f(1 W,3 V)＝eq \f(1,3)A，灯泡L1的正常发光时的电阻R1＝eq \f(U额1,I额1)＝eq \f(3 V,\f(2,3)A)＝4.5 Ω，灯泡L2的正常发光时的电阻R2＝eq \f(U额2,I额2)＝eq \f(3 V,\f(1,3)A)＝9 Ω，由于灯泡L1的额定电流I额1大于灯泡L2的额定电流I额2，所以当其 中一灯正常发光时，正常发光的灯泡是L2，根据串联电路电流规律可知，此时通过灯泡L1的电流I实1＝eq \f(1,3)A，灯泡L1两端的电压U实1＝I实1R1＝eq \f(1,3)A×4.5 Ω＝1.5 V，灯泡L1的实际功率P实1＝U实1I实1＝1.5 V×eq \f(1,3)A＝0.5 W，故D错误；在电路安全情况下，电路中的最大电流为eq \f(1,3)A，当灯泡是L2正常发光时，灯泡L1两端的电压：U实1 ＝I实1R1＝eq \f(1,3)A×4.5 Ω＝1.5 V，此时滑动变阻器两端的电压：U滑＝U－U实1－U实2＝6 V－3 V－1.5 V＝1.5 V，滑动变阻器连入电路中的最小阻值：R滑最小＝eq \f(U滑,I滑最大)＝eq \f(1.5 V,\f(1,3)A)＝4.5 Ω，故C正确；保证两灯安全的情况下，通电1 min电路产生的热量最多：W＝UI最大t＝6 V×eq \f(1,3)A×60 s＝120 J，故B错误. 解：(1)水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×3 kg×(42 ℃－22 ℃)＝2.52×105 J； (2)由P＝UI可知，电动机M,U)INCLUDEPICTURE"M.TIF" 的额定电流：IM＝＝eq \f(44 W,220 V)＝0.2 A， 按摩10 min电动机线圈产生的热量：Q＝IM2RMt＝(0.2 A)2×2 Ω×10×60 s＝48 J. 解：(1)根据I＝eq \f(U,R)和P＝UI，可得R＝eq \f(U2,P)，则电水壶的电阻为 R电水壶＝eq \f(U电水壶2,P电水壶)＝eq \f(（220 V）2,1 210 W)＝40 Ω， 电热水器的电阻为 R电热水器＝eq \f(U电热水器2,P电热水器)＝eq \f(（220 V）2,2 420 W)＝20 Ω； (2)单独使用电水壶烧水时，导线与电水壶串联，电路消耗的电能为 W＝eq \f(165 r,3 000 r)×1 kW·h＝eq \f(11,200) kW·h， 电路的总功率为 P＝eq \f(W,t)＝eq \f(\f(11,200) kW·h,0.05 h)＝1.1 kW＝1 100 W， 电路的总电阻为 R＝eq \f(U2,P)＝eq \f(（220 V）2,1 100 W)＝44 Ω， 导线的电阻为 R线＝R－R电水壶＝44 Ω－40 Ω＝4 Ω， 单独使用电热水器时，电路的总电阻为 R′＝R线＋R电热水器＝4 Ω＋20 Ω＝24 Ω， 电路中的电流为 I′＝eq \f(U,R′)＝eq \f(220 V,24 Ω)＝eq \f(55,6) A， 导线上产生的热量为 Q＝I′2R线t′＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(55,6) A))2×4 Ω×6×60 s＝1.21×105 J. 解：(1)灯L正常发光时的电阻为 R灯＝eq \f(U12,P)＝eq \f(（2.5 V）2,0.5 W)＝12.5 Ω； (2)灯L正常发光时，电路中的电流为 I＝eq \f(P,U1)＝eq \f(0.5 W,2.5 V)＝0.2 A， 根据串联分压知识可知，变阻器两端的电压为 U2＝U－U1＝3 V－2.5 V＝0.5 V， 变阻器R工作10 min产生的热量为 Q＝W＝U2It＝0.5 V×0.2 A×10×60 s＝60 J； (3)电源电压降为2.7 V后，根据P＝I2R可知，当电路中电流最小时，灯L的实际电功率最小，忽略温度对电阻的影响，则当变阻器的阻值最大时，电路中的电流最小，为 I实＝eq \f(U′,R灯＋R滑)＝eq \f(2.7 V,12.5 Ω＋10 Ω)＝0.12 A， 则灯L的最小实际电功率为 P实＝I实2R灯＝(0.12 A)2×12.5 Ω＝0.18 W. $$