18.4 焦耳定律 随堂同步练习-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

18.4焦耳定律 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．我国科学家首次通过实验证明了二维极限下的单层铜基超导体具有和块体铜基超导体相同的超导特性。利用超导材料电阻为零的特性，你认为超导材料最不适合用来做（　　） A．输电导线 B．电动机线圈 C．计算机电子元件 D．电炉丝 2．用如图装置探究影响电流热效应的因素，甲、乙、丙三个相同的容器均装有质量相等的煤油，电阻丝R1、R2、R3浸没在煤油中，其中R1=R3=5Ω，R2=10Ω。下列说法中正确的是（　　） A．闭合开关后，R1和R3的电功率之比是1︰9 B．探究电流热效应与电流的关系应选择R2和R3进行比较 C．将R1和R2串联是为了探究电流热效应与电流的关系 D．比较物质的比热容只需将某一瓶煤油换成等质量的水 3．如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的煤油，每个容器放入同种材料绕成的发热线圈，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的煤油温度从低到高的顺序是（　　） A．甲、乙、丁、丙 B．丁、丙、乙、甲 C．甲、乙、丙、丁 D．丙、丁、乙、甲 4．如图是探究电流通过导体产生热量影响因素的实验装置，初始U形细管中各液面高度相平，容器中有等量空气且密闭良好，，将A、B接入电路中，下列说法正确的是（    ） A．通过和的电流相等 B．通电一段时间右侧U形管中液面高度差较大 C．该装置能探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系 D．若要探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系，必须满足 5．以下电器中，利用电流的热效应工作的是（   ） A．电饭煲 B．电动汽车 C．电风扇 D．电脑 6．电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，有时使用不当也会给人们带来危害。下列情况中属于利用电流热效应的是（　　） A．电脑防热风扇 B．电视机的后盖有许多孔 C．电饭煲内安装有电热盘 D．“超导体”技术在远距离输电中的应用 7．下列事例属于防止电热危害的是（　　） A．用电熨斗熨衣服 B．用电暖器取暖 C．用微型风扇给电脑散热 D．用电热水壶烧水 8．在图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．吸尘器 B．电暖气 C．洗衣机 D．电脑 9．如图是探究电流通过导体时产生热量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，下列说法正确的是（　　） A．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的小 B．将R2和R3都换成10Ω的电阻丝，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 C．该实验装置利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝产生热量的多少 D．若通过R1的电流为3A，通电1min，R1产生的热量为2700J 10．对如图所示实验分析不正确的是（　　） A．甲：用玻璃棒接触验电器的金属球，金属箔由闭合到张开，说明玻璃棒带电 B．乙：撤去玻璃板，过一会上面瓶子里也充满红棕色气体，说明分子的无规则运动 C．丙：刚停止沸腾的水，浇上冷水后再次沸腾，说明气压降低沸点降低 D．丁：左侧U形管液面高度差更大，说明电流通过导体产生的热量与电阻大小有关 二、填空题 11．清晨，小罗正在给学生摊煎饼，煎饼机工作时，煎饼逐渐变热，此过程煎饼机工作是利用了电流的 。煎饼机工作时，一般选用铁鏊子，因为铁的比热容相对 （选填“较大”或“较小”），利于煎饼机较快升温。 12．如图所示，小丽在外婆家发现一闲置的旧电炉，电炉只有一根阻值为的电热丝。电炉是利用电流的 效应工作的；不计导线电阻，将电炉接入电源电压为的电路中正常工作时，通电10min，电热丝产生的热量为 。小丽想将旧电炉改装成一个发热坐垫，在爸爸的帮助下，小丽用阻值更 （选填“大”或“小”）的电热丝替换掉原有电热丝，使发热坐垫功率比改装前小得多。 13．共享充电宝是时下比较流行的共享产品，在商场、酒店、超市等很多场所广泛布局，为我们解了很多燃眉之急。如图所示充电柜中的6个充电宝之间是 （选填“串联”或“并联”）的；充电后的手机会发热，是由于电流的 效应。 14．某户外探险求生节目做了“用电池、口香糖锡纸取火”的实验：取口香糖锡纸，剪成题图形状，将锡纸条锡面的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，很快发现锡纸条中间开始冒烟、起火苗。这是因为锡纸条两端直接接在电池正、负极上，会造成短路，且中间位置电阻 （选填“大”或“小”），更容易产生大量的热，使温度达到锡纸条的着火点而使之燃烧。 15．如图所示，电源电压U恒定，R1、R2为两个定值电阻，L为标有“6V  3W”的小灯泡。开关S1、S2、S3均闭合时，电流表A1示数为1.5A，A2示数为1A；仅闭合S1，小灯泡恰好正常发光。则小灯泡正常发光时的电流为 A；U= V；R2= Ω；前后两次电路中相同时间内R1产生的热量之比为 。 三、实验题 16．某同学想探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关。他连接了如图所示的电器进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，以及阻值不等的电阻丝和。 (1)该实验中，电流通过导体产生热量的多少用 来反映； (2)电阻丝和采用如图所示连接方式的目的是 。 四、综合题 17．如表是某电热水器铭牌上的部分参数。该电热水器正常工作40min，水由20℃升高到40℃。求： XX牌 电热 水器 容量 额定电压 额定功率 50L 220V 2000W (1)水吸收的热量；（已知：；） (2)该热水器的效率为多少？ (3)在220V的家庭电路中，有额定电流为5A和10A的插座，为了安全，应将该电热水器接在哪个插座上使用？请通过计算说明； (4)仔细观察该电热水器和家中其他用电器，发现连接该电热水器的导线很短，而且比其他用电器的导线粗很多。请用所学解释，为什么该电热水器使用更短更粗的导线？ 18．为提升行驶安全性，汽车的后视镜镶嵌发热电阻丝对镜片进行加热（如甲图），从而确保表面清晰。乙图是其中一侧电加热后视镜的加热原理图，其中电源电压恒为10V，四段发热电阻丝的电阻均为10Ω；它能实现防雾、除露、化霜三个功能，其加热功率依次增大。 (1)某早晨，司机发现停在露天停车场的汽车，后视镜上有很多毛刺状的白霜，白霜是由空气中的水蒸气经过 （填写物态变化的名称）形成的。司机启动“化霜”功能，应把旋钮旋至图乙中位置 ； (2)当电流通过电阻丝时，电阻丝发热，这是电流的 效应； (3)随着玻璃温度的升高，白霜变成水珠沾在玻璃上不滑下来，是因为 ； (4)若该后视镜玻璃的质量为200g，玻璃的比热容为，忽略散热，当开关旋至“3”挡时，它的电功率为 W，工作 s后，可使干燥的后视镜玻璃温度升高40℃。 19．图甲是用充电器给某手机充电的示意图，某次充电时，充电器的输出电压U，在前2min为18V，后来保持9V不变，输出功率P与时间t的关系如题图乙所示。数据线电阻保持0.05Ω不变。 (1)在第20min时，流经数据线的电流I＝ A。2﹣10min数据线产生的热量为 J； (2)从第10min到充电结束，P的变化情况是 ； (3)用红外相机拍摄充电时的手机背面，第0min和10min的画面和温度如图丙所示，这说明充电时消耗的电能 （选填“能”或“不能”）全部储存于手机电池中。在第10min时，温度最低的是 板，据此 （选填“能”或“不能”）判断这种板的比热容比其他两种大。 学科网（北京）股份有限公司 《18.4焦耳定律》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A A C A C C B D D 1．D 【详解】A．根据焦耳定律，超导体电阻为零不会发热，因此用来做输电导线可以减少电能损耗，故A不符合题意； B．因为超导体电阻为零，所以利用超导体做电动机线圈可以提高电动机的效率，减少不必要的能量消耗，故B不符合题意； C．若用超导材料制作电子元件，电子元件在通电时不会发热，可以延长电子元件的使用寿命且降低电能损耗，同时元件尺寸还可以大大缩小，故C不符合题意； D．电炉丝是通过电流的热效应工作的，超导体电阻为零不会发热，因此不能用超导材料做电炉丝，故D符合题意。 故选D。 2．A 【详解】A．由图可知，R1与R2串联后再与R3并联，电源电压不变，设电源电压为U。根据串、并联电路电压特点，R1与R2串联支路的电压等于R3两端的电压，都为U。R1与R2串联，根据串联电阻的规律，R串= R1+ R2 = 5Ω+10Ω=15Ω 根据欧姆定律，可得通过R1的电流 通过R3的电流 由公式可知，闭合开关后，R1和R3的电功率之比 故A正确； B．探究电流热效应与电流的关系时，要控制电阻和通电时间相同，电流不同。R2和R3电阻不同，不能探究电流热效应与电流的关系；而R1和R3电阻相同都为5Ω，且分别在两条不同的支路上，通过它们的电流不同，应选择R1和R3进行比较，故B错误； C．根据串联电路电流特点，将R1和R2串联，是为了控制电流相同，电阻不同，从而探究电流热效应与电阻的关系，故C错误； D．比较物质的比热容，需控制电阻相同（相同时间内放出相同热量 ）、物质的质量相同、吸收的热量相同（通过比较温度变化来比较比热容 ），应将其中一瓶煤油换成等质量的水，且电阻丝的阻值应相同，故D错误。 故选A。 3．A 【详解】由图甲和乙可知，两个电阻串联，通过它们的电流相等，相同时间内甲产生的热量，乙产生的热量 所以。 由图丙和图乙可知，两个电阻并联，由并联电路电压的规律可知两个电阻两端的电压都等于10V，相同时间内丙产生的热量，丁产生的热量，所以。 由串联分压可知甲和乙两端的电压小于10V，由可知，甲和乙产生的热量小于丁产生的热量，所以若同时通电，经过一段时间后这四个容器中线圈产生热量的大小关系为，煤油温度从低到高的顺序是甲、乙、丁、丙，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．C 【详解】AB．图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律可知 则通过左侧容器中电阻的电流大小大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，由可知，通电一段时间后左侧容器内电阻丝R1产生的热量多，因此左侧U形管中液面高度差较大，故AB错误； C．在实验过程中，通过开关的闭合和断开可以改变通电时间，并观察不同时间内同一电阻丝所在容器U形管中液面高度差的变化，所以能探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系，故C正确； D．要探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系，保持电阻和通电时间相同，通过两个电阻的电流不同，不是必须要求，只要R3有分流作用即可，故D错误。 故选C。 5．A 【详解】A．电饭煲在工作时将电能转化为内能，利用了电流的热效应工作，故A符合题意； B．电动汽车工作时主要将电能转化为机械能，没有利用电流的热效应工作，故B不符合题意； C．电风扇工作时主要将电能转化为机械能，没有利用电流的热效应工作，故C不符合题意； D．电脑工作时主要将电能转化为光能和声能，没有利用电流的热效应工作，故D不符合题意。 故选A。 6．C 【详解】A. 电脑防热风扇可给电脑主机降温，是为了防止电热产生的危害，故A不合题意； B. 电视机的机壳上有许多小孔是为了把各电器元件产生的热量及时散失，故B不符合题意； C. 电饭煲内的电热盘是利用电流的热效应产生热量，来加热食物，属于利用电流的热效应，故C符合题意； D. “超导体”技术在远距离输电中的应用，是利用超导体电阻为零的特性，避免电流的热效应造成电能损耗，不属于利用电流的热效应，故D不符合题意。 故选C。 7．C 【详解】A．电熨斗利用电热提供的热量熨衣服，属于利用电热，故A不符合题意； B．电暖器利用电热提供的热量取暖，属于利用电热，故B不符合题意； C．电脑工作时会产生电热，微型风扇散热是为了防止电热积累导致设备损坏，属于防止电热危害，故C符合题意； D．电热水壶利用电热提供的热量烧水，属于利用电热，故D不符合题意。 故选C。 8．B 【详解】电流的热效应是指电流通过导体时，电能转化为内能，使导体发热的现象，因此利用电流热效应工作的用电器，其主要目的是将电能转化为内能。 A．吸尘器的核心部件是电动机，主要将电能转化为机械能，故A不符合题意； B．电暖气工作时，电流通过内部的电阻丝，电阻丝发热，将电能主要转化为内能来取暖，利用的是电流的热效应，故B符合题意； C．洗衣机的核心部件是电动机，主要将电能转化为机械能，带动滚筒转动，故C不符合题意； D．电脑工作时，主要将电能转化为光能（显示屏）和声能（扬声器）等，用于处理信息，虽然也会发热，但这并非其主要功能，故D不符合题意。 故选B。 9．D 【详解】A．由图可知R2和R3并联再与R1串联，则，根据焦耳定律可知，通电一段时间后，左侧容器中密封着的空气比右侧容器中密封着的空气吸收的热量多，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故A错误； B．探究电流产生的热量与电阻的关系时，应控制通过R1和R2的电流相等，电阻不同，但此时通过R1和R2的电流不同，电阻不同，无法探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误； C．根据实验装置可知，电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，故C错误； D．若R1的电流为3A，因为，通电时间 R1产生的热量为，故D正确。 故选D。 10．D 【详解】A．验电器的原理是同种电荷相互排斥，当待检验的物体时验电器金属箔片张开，说明待检验物体带电，用玻璃棒接触验电器的金属球，金属箔由闭合到张开，说明玻璃棒带电，故A正确，不符合题意； B．撤去玻璃板，过一会上面瓶子里也充满红棕色气体，是扩散现象，说明构成物质的分子不停地做无规则运动，故B正确，不符合题意； C．刚停止沸腾的水，浇上冷水后再次沸腾，是由于瓶内水蒸气液化，导致瓶内气压变小，瓶内液体的沸点降低，水再次沸腾，说明气压降低沸点降低，故C正确，不符合题意； D．图中密闭容器内两电阻丝的阻值相同，电流不同，探究的是电热与电流的关系，左侧U形管液面高度差更大，说明电流通过导体产生的热量与电流大小有关，故D错误，符合题意。 故选D。 11． 热效应 较小 【详解】[1]煎饼机工作时，煎饼逐渐变热，此过程中消耗了电能，产生了热，是将电能转化为内能的过程，是电流的热效应现象在生活中的一个应用。 [2]根据“质量相同的不同物体，吸收相同的热量时，升高的温度越高的物体，吸热能力越弱，比热容越小”的知识可知，煎饼机升温较快，则铁的吸热能力较弱，比热容较小。 12． 热 大 【详解】[1]电炉是利用电流的热效应工作的，电流通过电阻后产生热量。 [2]通过电阻丝的电流 根据焦耳定律，电热丝产生的热量 [3]根据，在电源电压不变的情况下，要减小功率，需要增大电阻。因此，应选择阻值更大的电热丝来替换原有电热丝。 13． 并联 热 【详解】[1]如图所示充电柜中的6个充电宝之间可独立工作，互不影响，是并联的。 [2]充电后的手机会发热，消耗了电能产生了内能，因此是由于电流的热效应。 14．大 【详解】如图所示，锡纸条两端直接接在电池正、负极上，会造成短路，短路时电流很大，在中间位置，材料、长度不变，横截面积最小，所以中间位置电阻大，根据焦耳定律，在极短时间内会产生大量的热，使锡纸条的内能增大，温度升高，达到纸条的着火点而使之燃烧。 15． 0.5 12 24 4∶1 【详解】[1]当只团合开天S1时，R1与灯泡L串联，此时小灯泡正常发光，由P=UI可得，此时电路中的电流为 由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压U=I R1+U额=0.5A×R1+6V……① [2]当三个开关都闭合时，小灯泡被短路，R1、R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测通过R1的电流。已知电流表A1示数为1.5A，A2示数为1A，则电源电压为U=I1R1=1A×R1……② 由①②解得R1=12Ω，U=l2V [3]R1、R2并联时，通过R2的电流为I2=I总-I1=1.5A-1A=0.5A 电阻R2的阻值为 [4]开关S1、S2、S3均闭合时，通过R1的电流为1A；只团合开天S1时，通过R1的电流为0.5A，所以前后两次电路中相同时间内R1产生的热量之比为 16．(1)温度计示数的变化量 (2)控制电流大小和通电时间相同 【详解】（1）两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，电流通过导体产生热量越多，煤油升高的温度越多，所以根据转换法，电流通过导体产生热量的多少用温度计示数的变化量来反映。 （2）如图，阻值不同的电阻丝和串联，可以控制电流大小和通电时间相同，根据控制变量法，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关。 17．(1) (2) (3)见解析 (4)见解析 【详解】（1）水的质量为 则水吸收的热量 （2）消耗的电能为 则该热水器的效率为 （3）该电热水器正常工作时通过的电流为 因9.1A大于5A且小于10A，所以为了安全，应将该电热水器接在10A的插座上使用。 （4）导体的电阻与材料、长度、横截面积有关，材料相同时，长度越长、横截面积越小，电阻越大。该电热水器使用更短更粗的导线是为了减小电阻，根据，在其它条件相同时，可以减少导线产生的热量，避免发生火灾等事故。 18．(1) 凝华 3 (2)热 (3)分子间存在相互作用的引力 (4) 20 300 【详解】【小问1】 [1]白霜是由空气中的水蒸气经过凝华形成的小冰晶。 [2]由图乙可知，旋钮旋至1时，两电阻丝串联，根据串联电路的特点可知，此时电路的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，电加热后视镜实现防雾功能；旋钮旋至2时，只有一段电阻丝工作，电加热后视镜实现除露功能；旋钮旋至3时，两电阻丝并联，根据并联电路的特点可知，此时电路的总电阻最小，总功率最大，电加热后视镜实现化霜功能。 【小问2】 当电流通过电阻丝时，电阻丝发热，把电能转化为内能，这是电流的热效应。 【小问3】 随着玻璃温度的升高，白霜变成水珠沾在玻璃上不滑下来，是因为分子间存在相互作用的引力。 【小问4】 [1]当开关旋至“3”挡时，后视镜的电功率 [2]后视镜玻璃吸收的热量 忽略散热，电加热后视镜消耗的电能 由可知，电加热后视镜工作的时间 19．(1) 4 600 (2)先不变后变小 (3) 不能 塑料 不能 【详解】（1）[1]2min后电压保持9V不变，而20min时电功率为36W，则电流 [2]2﹣10min电功率为45W，电流 数据线产生的热量为Q ＝I2Rt＝（5A ）2×0.05Ω×（10﹣2）×60s＝600J （2）根据图像，从第10min到充电结束，电功率先不变后变小。 （3）[1]用红外相机拍摄充电时的手机背面，发现升温说明手机背面的材料吸收了热量，因而一定有一部分电能转化为内能，不是全部转化为化学能储存于手机电池中。 [2]由图可知，0min时，背面三种材料的温度均为25℃，第10min时，塑料板的温度最低。 [3]由于这几种不同材料制成的板的质量未知，吸收的热量也不一定一样多，所以无法比较比热容的大小；只有在质量相同的情况下，还得吸收相同的热量的前提下，通过看哪种板升高的温度更低，然后确定哪种板的比热容更大。 学科网（北京）股份有限公司 $