18.4 焦耳定律 闯关练- 2025-2026学年物理人教版 （2024）九年级全一册

18.4焦耳定律 闯关练 2025-2026学年 下学期初中物理人教版 (2024)九年级全一册 一、单选题 1.关于电功、电能、电热和电功率,下列说法中正确的是( ) A.对所有用电器来说,电流做功的多少等于用电器消耗电能的多少 B.电视机消耗电能的多少等于电视机中产生电热的多少 C.某用电器的电功率越大,它消耗的电能越多 D.电流产生热量相同的用电器,消耗的电能一定相同 2.一台标有“”的迷你小电风扇,其电动机的线圈电阻为,使其正常工作,下列说法错误的是( ) A.消耗的电能为 B.因发热损失的电功率为 C.可以转化为的机械能 D.该电动机的效率为 3.曼曼连接如图所示电路,闭合开关,发现灯泡比更亮,分析此时两个灯泡相关物理量的大小关系,下列判断正确的是( ) A.相同时间内流过灯泡的实际电流产生的热量更少 B.灯泡的电阻更小 C.相同时间内灯泡消耗的电能更多 D.灯泡的实际功率更小 4.思琦老师带领同学们“探究电流产生的热量与电流的关系”,图甲为实物图的连接,图乙为实验装置图,两个透明容器中封闭着等量的空气,且都有一段电阻丝,已知。将透明容器与形管相连,接入电压恒定的电路中,通电后小江给出了下列判断: ①通过的电流是通过的电流的两倍;②相同时间内产生的热量是的2倍; ③管的液面将会比管的液面上升得高;④若将拆除,通过的电流将减小。 上述判断正确的是( ) A.①② B.①④ C.②③ D.③④ 5.如图甲所示是电阻R1和电阻R2的I-U图像。将电阻R1和电阻R2接入如图乙所示电路中,只闭合开关S1时,电阻R1的实际功率为2W。下列说法正确的是( ) A.只闭合开关S1时,电阻R1的电阻为10 B.再闭合开关S2时,电流表示数为0.2A C.再闭合开关S2时,电路总功率为2.4W D.再闭合开关S2后,在1min内电阻R总产生的热量为168J 6.如图所示,是小娟设计的一款炒菜机模型的简化电路图,它可以实现常温翻炒、大火翻炒、小火焖煮和大火焖煮四种工作模式,当电动机工作时,可以实现翻炒。电动机上标有“6V 3W”的字样且通电后能正常工作,、为阻值相等的发热电阻,四种工作模式中电流表最大示数为1.5A。下列说法正确的是( ) A.开关S与1、2触点接触时,炒菜机为大火焖煮模式 B.炒菜机处于常温翻炒与大火焖煮模式时,电流表示数之比为2:1 C.炒菜机处于小火焖煮与大火焖煮模式时,电路的电功率之比为1:4 D.炒菜机处于大火焖煮模式时,该电路在1min内产生的热量为360J 7.如图甲,两个相同的容器中分别装有质量相同的液体a、b。用两个电热丝分别对液体a、b加热,电热丝的阻值大于的阻值,工作电压相同,且电热丝产生的热量全部被液体吸收,液体a、b温度随时间的变化关系如图乙。下列说法正确的是( ) A.a、b为同种物质 B.a的比热容小于b的比热容 C.相同时间内a、b吸收的热量相等 D.的电功率小于的电功率 8.如图所示是两个实验室中常用的定值电阻和,两电阻均由粗细均匀、材料相同的电阻丝缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上制成,绕制比绕制所用的电阻丝更粗、且缠绕的圈数更少。将、并联在电路中工作一段时间。关于和相关物理量的比较,下列说法正确的是( ) A.通过的电流更小 B.两端的电压更大 C.消耗电能更快 D.电流通过产生的热量更多 9.如图所示,电源电压保持不变,定值电阻。将滑片滑到滑动变阻器的b端时,闭合开关,电压表的读数为3V;将滑片滑到滑动变阻器的中点时,电压表的读数为4.5V。下列判断正确的是( ) A.电路中的最小电流是 B.电源电压是6V C.滑动变阻器的最大阻值是9 D.移动滑片,R0在通电100s内产生的热量最多为 10.电阻和串联在电路中,在“探究通过导体产生热量的影响因素”的实验中,分别画出了电阻和产生的热量Q随时间t变化的图像(如图所示),下列说法正确的是( ) A.和产生的热量比是 B.通过和的电流比是 C.和的电阻比是 D.和的两端电压比是 二、填空题 11.如图所示,电源电压保持不变,灯泡电阻不随温度变化。当S2和S3闭合,S1断开时,电压表的示数为6V,电流表A的示数为0.2A;当S1和S2闭合,S3断开时,电流表A的示数为0.4A,则通电两分钟L1产生的热量为 J,当S1和S3断开,S2闭合时,则L1和L2消耗的电功率之比为 。 12.电流产生的电热与电流、电阻和通电时间有关系,如图所示的实验装置,两个相同的透明容器中,封闭着等量的空气,通电前,左右两U形管内的液面相平,通电一段时间后, (选填“左侧”或“右侧”)U形管内的液面高度差较大。若通过R2的电流为1A,通电2min,R2产生的热量为 J。 13.甲是一个食品自动加热台的简化电路图,此加热台单独与图乙所示的电能表相连接。闭合图甲中的开关,加热台开始正常工作,当台内食品温度降到时,温度控制开关自动转接,使电路处于加热状态;当台内食品温度升高到时,自动转接到保温状态。已知加热功率为2kW。 (1)加热台利用电流的 来工作的。 (2)图甲中自动转接到“2”时,电路处于 状态(选填“加热”或“保温”) (3)加热台在加热状态下正常工作5min消耗的电能使图乙中的电能表转过 转。 14.如图甲是某品牌的一款挂烫机,其简化电路如图乙,电源电压为220V,、是电热丝,,。开关S旋到不同的位置,分别接触两个不同的触点,使挂烫机有关闭、慢热、速热三个挡位。当开关S接触 两个触点时,挂烫机处于慢热挡;若挂烫机在速热挡工作1min,电热丝产生的热量为 J。 15.某同学利用如图所示电路想测出某定值电阻的阻值和它通电时的电功率情况。已知,移动滑片P,电压表的示数从4V变化到6V时,通过滑动变阻器的电流变化了0.2A,则该定值电阻的阻值为 ,该过程它的电功率变化了 W。 16.如图(甲),电源电压保持不变,定值电阻的阻值为10 ,图(乙)是小灯泡L的图像。闭合开关S、,断开,电流表示数为0.5A,再闭合开关,电流表示数变为0.6A,则 。若只闭合S,10min内电阻产生的热量为 J。 17.有两个定值电阻和,若将这两个电阻串联在电路中,则这两个电阻两端的电压之比 ;若将这两个电阻并联在电路中,在相同时间内电流通过两个电阻产生的热量之比 。 三、实验题 18.探究电热与电阻、电流的关系 【实验装置】 【实验方法】 (1)转换法:通过观察 来判断电流产生热量的多少。 (2)控制变量法:探究某个因素对电流产生热量的影响时,控制其他因素不变。 【实验结论】在电流相同、通电时间相同的情况下,一段电阻丝的电阻越 ,这段电阻丝产生的热量越多。在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过一段电阻丝的电流越大,这段电阻丝产生的热量越 。 四、计算题 19.如图所示R1=10 ,R2=20 ,闭合开关后,电流表的示数为0.3A。 (1)通过R2的电流是多少? (2)通电1minR1产生的热量是多少? 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B C B D D BD C D D 1.A A.电流做功的过程就是用电器消耗电能的过程,电流做了多少功,用电器就消耗了多少电能,故A正确; B.电视机工作时,电能主要转化为光能、声能等其他形式的能,只有少量转化为电热,因此消耗的电能远大于产生的电热,故B错误; C.用电器消耗的电能由电功率和通电时间共同决定,公式为,电功率大的用电器,若通电时间很短,消耗的电能也可能很少,故C错误; D.不同用电器的能量转化情况不同,例如电暖器电能几乎全部转化为电热,而电风扇电能主要转化为机械能,只有少量转化为电热,因此电流产生热量相同时,消耗的电能不一定相同,故D错误。 故选A。 2.B A.由可得,小电风扇正常工作1min消耗的电能,故A正确,不符合题意; B.小风扇正常工作时通过线圈的电流 则因发热损失的功率,故B错误,符合题意; C.1min产生的热量 小电风扇正常工作1min产生的机械能,故C正确,不符合题意; D.该电动机的效率,故D正确,不符合题意。 故选B。 3.C 图中 L1与 L2 串联,串联电路中电流处处相等。灯泡亮度由实际功率决定, L1更亮,说明 L1的实际功率更大。 B.根据 ,电流 I 相同, L1实际功率大,则电阻R更大,故B错误; A.根据 ,电流 I 、时间 t 相同, L1实际功率大,则电阻 R 更大,产生的热量更多,故A错误; C.根据 ,时间t相同, L1实际功率大,则消耗的电能更多,故C正确; D.灯泡亮度由实际功率决定, L1更亮,实际功率更大,故D错误。 故选 C。 4.B 分析电路图可知,电阻与并联,然后与电阻串联,接入电压恒定的电路中,已知 ① 电阻与并联,且阻值相等,根据并联电路的分流规律,通过它们的电流相等,即,电阻在干路上,其电流等于流过和的电流之和,即,因此,通过的电流是通过的电流的两倍,故①正确; ② 根据焦耳定律,在相同时间t内,和产生的热量之比为 由①可知 ,且已知 ,代入上式得所以,即相同时间内产生的热量是的4倍,故②错误。 ③ U形管液面上升的高度反映了电阻丝产生热量的多少,A管与相连,B管与相连。由②的分析可知,产生的热量是产生的热量的4倍(),因此,A管所在容器内空气受热膨胀更显著,会使A管的液面比B管的液面上升得更高,故③错误。 ④ 拆除前,电路的总电阻,并联部分的电阻 所以 拆除后,与串联,电路的总电阻 由于,而电源电压U恒定,根据欧姆定律,电路的总电流将减小,通过的电流就是总电流,所以通过的电流将减小,故④正确。 综上所述,正确的判断是①和④,故B正确,ACD错误。 故选B。 5.D A.由图乙可知,只有闭合,只有工作,此时电阻的实际功率为2W,根据,结合图甲可知,当两端的电压为4V时,通过的电流为0.5A,符合要求,即电源电压为 的阻值为 故A错误; B.闭合、,、并联,电流表测量干路的总电流;根据并联电路的电压特点可知,两端的电压 由图甲可知,此时通过的电流 由于两端的电压和阻值不变,根据欧姆定律可知,通过的电流不变,还是0.5A, 根据并联电路的电流特点可知,电流表的示数 故B错误; C.再闭合开关时,电路总功率 故C错误; D.再闭合开关后,在1min内电阻产生的热量 故D正确。 故选D。 6.D A.由图可知,当开关S在1、2触点时,R1、R2串联,电动机不工作,根据串联电路的特点可知,此时电路中的总电阻较大,由知,电路的总功率较小,炒菜机处于小火焖煮模式,故A错误; B.当开关S在2、3触点时,只有R1工作,电动机不工作,电路中的总电阻较小,总功率较大,炒菜机处于大火焖煮模式; 当开关S在3、4触点时,R1与电动机M并联,炒菜机处于大火翻炒模式; 当开关S在4、5触点时,只有电动机M工作,炒菜机处于常温翻炒模式。 常温翻炒时只有电动机工作,由P=UI可知,炒菜机处于常温翻炒时电流表的示数 四种模式中,大火翻炒是R1与电动机并联,电流最大,即大火翻炒时电流表的最大示数为1.5A,根据并联电路的电流特点可知, 大火翻炒时通过R1的电流 大火焖煮时,通过R1的电流不变,故有 则炒菜机处于常温翻炒与大火焖煮模式时电流表示数之比为 故B错误; C.小火焖煮时,R1、R2串联,电动机不工作,此时电路中的总电阻为 根据可得,电压相同时电路电功率之比等于总电阻之比,则炒菜机处于小火焖煮与大火焖煮模式时,电路的电功率之比为 故C错误; D.炒菜机处于大火焖煮模式时,电路中1min产生的热量 故D正确。 故选D。 7.BD A.由图像可知,a、b沸点不同,同种物质沸点一致,所以a、b不是同种物质,故A错误; BCD.已知电热丝,且工作电压相同,根据电功率推导公式,可得,即的电功率小于的电功率;因为电热丝是纯电阻电路,所以电热丝产生的热量等于电流做的功,即,结合电功公式,可得热量公式,加热时间相同,则,题目明确电阻丝产生的热量全部被液体吸收,因此,根据比热容公式可得比热容之比 已知液体a、b质量,由图像可知,沸腾前相同时间内,结合CD的推导结论,代入可得,即,故B正确,C错误,D正确。 故选BD。 8.C AB.电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。两电阻丝材料相同,R1的电阻丝更粗,即横截面积大、缠绕圈数更少,即长度更短,则。并联电路中各支路两端的电压相等,都等于电源电压,所以R1和R2两端的电压相等;根据欧姆定律,可知通过R1的电流大于通过R2的电流,故AB错误; C.电功率表示电流做功的快慢,R1和R2两端的电压相等,且,根据,可知R1的电功率大于R2的电功率,即R1消耗电能更快,故C正确; D.R1和R2两端的电压相等,工作时间相同,且,根据公式,可知电流通过R1产生的热量更多,故D错误。 故选C。 9.D A.如电路图所示,定值电阻R0和滑动变阻器串联,电压表测R0两端的电压,由题意可知,当滑片滑到滑动变阻器的b端时,滑动变阻器接入的阻值最大,根据欧姆定律可得,此时电路中的电流最小为,故A错误; BC.当滑片滑到滑动变阻器的b端时,根据串联电路电流、电压关系可得,电源电压为① 将滑片滑到滑动变阻器的中点时,此时电路中的电流为 则此时电源电压为② 由①②可得,,,故BC错误; D.由可得,当电阻不变时,电流越大,电阻产生的热量越多,当滑片移到滑动变阻器的a端时,电路中仅有定值电阻R0,此时电路中的电流最大为 则R0在通电100s内产生的热量最多为,故D正确。 故选D。 10.D 由题意可知,电阻和串联,根据串联电路的特点,通过两个电阻的电流相等,即 从图像中可以看出,当通电时间为2s 时,电阻产生的热量为400J,电阻产生的热量为200J, A.在相同时间内,和产生的热量之比为,故A错误; B.因为和串联,所以通过它们的电流相等,电流之比为 ,故B错误; C.根据焦耳定律,在电流和通电时间相同的情况下,产生的热量与电阻成正比。所以和的电阻之比为 ,故C错误; D.根据欧姆定律,在电流相同的情况下,电阻两端的电压与电阻成正比,所以和的两端电压之比为 ,故D正确。 故选D。 11. 288 1∶2 [1][2]当S2和S3闭合,S1断开时,电路为L2的简单电路,电流表A测量电路电流,电压表测量电源电压。电压表的示数为6V,故电源电压为6V,电流表A的示数为0.2A,根据欧姆定律可知L2的阻值 当S1和S2闭合,S3断开时,电路为L1的简单电路,电流表A、均测量电路电流,电流表A的示数为0.4A,则通电两分钟L1产生的热量 根据欧姆定律可知L1的阻值 当S1和S3断开,S2闭合时,则L1和L2串联,电流相等则L1和L2消耗的电功率之比 12. 右侧 1200 [1]根据图示可知,两个电阻串联接入电路中,电流大小和通电时间相同,电阻越大,产生的热量越多,右侧电阻大,产生的热量多,所以右侧U形管内的液面高度差较大。 [2]通电2min,产生的热量 13.(1)热效应 (2)保温 (3)100 (1)加热台将电能转化为内能,利用电流的热效应来工作的。 (2)图甲中自动转接到“”时,只有电阻连入电路,总电阻等于的阻值,自动转接到“”时,电阻和串联,总电阻等于和阻值之和,总电阻变大,由于电源电压不变,由可知,总功率变小,因此自动转接到“”时,电路处于保温状态。 (3)加热状态下正常工作消耗的电能 图乙中的电能表转的圈数 14. 2、3 [1][2]由图乙可知,当开关S接触3、4时,R1、R2并联,根据串并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,由可知,电路中的总功率最大,挂烫机处于速热挡; 当开关S接触2、3时只有R1工作,电路中的总电阻最大,总功率最小,挂烫机处于慢热挡。 挂烫机速热挡的功率 挂烫机在速热挡工作1min产生的热量 15. 10 2 [1]由图可知,滑动变阻器和定值电阻串联,电压表测量定值电阻两端电压。由串联电路知识,通过滑动变阻器的电流和通过定值电阻的电流相等。则电压表的示数即定值电阻两端电压从4V变化到6V时,通过滑动变阻器的电流即定值电阻的电流变化了0.2A。根据欧姆定律,定值电阻两端电压和通过的电流成正比,根据正比例函数性质,该定值电阻的阻值为 [2]当电压表的示数为4V时,定值电阻所消耗功率为 当电压表的示数为6V时,定值电阻所消耗功率为 定值电阻所消耗功率的变化量为 16. 50 540 [1]据图可知,闭合开关S、,断开,电路为R1单独接入电路,此时电流表的示数是0.5A,即R1的电流是0.5A,可得电源电压为 再闭合开关,电路是R1、R2并联,电流表测干路电流,电流表示数变为0.6A,即干路电流是0.6A,由并联电流规律可得,R2的电流为 由于并联电路中电压相等,则R2的阻值为 [2]若只闭合S,电路是灯泡L和R1串联,据乙图可知,当电路中的电流是0.3A时,灯泡两端电压是2V,可计算R1两端电压是 此时灯泡L和R1两电压之和为 满足与电源电压相等,因此电路中的电流是0.3A,则10min内电阻产生的热量为 17. 2:3 3:2 [1]定值电阻和 串联在电路中,根据串联电路电流处处相等可得 则这两个电阻两端的电压之比 [2]若将这两个电阻并联在电路中,两个电阻两端的电压相等,由欧姆定律和焦耳定律可得,在相同时间内电流通过两个电阻产生的热量之比 18. U形管中液面的高度差 大 多 (1)[1]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过观察U形管液面的高度差来反映,这种研究方法叫转换法。 (2)[实验结论] [1]左图中,两电阻串联,电流相同,在通电时间相同时,左侧U形管液面较低,右侧液面较高,说明在电流和通电时间相同时,电阻越大,产生的热量越多; [2]右图中,盒内的两电阻阻值相同,左侧盒中的电流大于右侧盒中的电流,在通电时间相同时,左侧U形管液面较高,右侧液面较低,说明在电阻和通电时间相同时,电流越大,产生的热量越多。 19.(1)0.15A (2)54J (1) 设R1两端电压为U,由欧姆定律得U = I1R1= 0.3A 10 = 3V 因R1与R2并联,由并联电路电压规律可知R₂两端电压也为3V,则由欧姆定律可得通过R2的电流为 (2)由焦耳定律可得通电1minR1产生的热量是Q =I12R 1t=0.3A 0.3A 10 60s= 54J 学科网(北京)股份有限公司 $