15.3 电流的热效应 焦耳定律 同步练习-2025-2026学年苏科版物理九年级下册

15.3电流的热效应焦耳定律 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．1879年爱迪生发明了经济实用的白炽灯，下列关于白炽灯的说法不正确的是（　　） A．白炽灯是根据电流的热效应原理制成的 B．白炽灯的灯丝制作成螺旋状，是为了减少灯丝散热，提高灯丝温度 C．白炽灯的灯丝是由电阻大，熔点低的金属钨制成的 D．用久的白炽灯发黑是因为钨丝先升华后凝华形成的 2．下列电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电视机 B．电暖气 C．电脑 D．计算器 3．下列用电器不是利用电流的热效应来工作的是（　　） A．电饭锅 B．电热水器 C．电视机 D．电热毯 4．某科学小组设计了如图所示的豆浆机简化电路，亮表示正在加热或打浆，亮表示正在保温。经测试，加热时能正常发光，打浆时电动机能正常工作。已知电源电压不变，是电热丝，是限流电阻，电动机标有“20V； 16W”，、均标有“5V； 5W”且电阻不变，加热时电路中电流是保温时电路中电流的2倍。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为25V B．限流电阻的阻值为 C．加热时，电热丝的功率为25W D．保温，电热丝产生的热量为300J 5．下列用电器中，利用电流的热效应工作的是（　　） A．电视机 B．电饭煲 C．电冰箱 D．吸尘器 6．在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（    ） A．图甲装置探究电流产生的热量与电流的关系 B．U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少 C．图乙装置探究电流产生的热量与电阻的关系 D．图乙实验中，通电一段时间后，左右两侧容器内电流产生的热量之比为2:1 7．关于导体的电阻，下列说法正确的是（　　） A．导体容易导电说明它对电流没有任何阻碍作用 B．由R=知，导体的电阻由它两端的电压和通过的电流决定 C．超导材料可以用来制作电热器（如电炉）的发热体 D．镍铬合金丝比铜丝更适合制作滑动变阻器的电阻丝，说明导体的电阻大小与材料有关 8．要使电热器在单位时间产生的热量减少一半，应该（  ） A．让它两端的电压减少一半 B．使它的电阻减少一半 C．让通过它的电流减少一半 D．使它的电阻和两端电压同时减少一半 9．下列四种用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．家中的电饭煲 B．校园里的音响 C．家中的电冰箱 D．教室里的电风扇 10．某品牌电热扇工作原理如图所示。为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关，可实现加热功能的“空挡”“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动，假设电动机在工作过程中忽略机械之间的摩擦损耗。和均为电热丝，阻值不受温度影响，。电热扇部分参数如表所示。下列有关说法正确的是（   ） 额定电压 220V 高温挡加热功率 1650W 电动机功率 44W 电动机线圈电阻 6Ω A．电热扇吹温热风时，电路正常工作消耗的总功率为550W B．电热扇处于高温挡时，通过电热丝和的电流之比为 C．电动机正常工作10min，产生的机械能为26400J D．改变电路中所有开关的通断，当电热扇工作时，电路中电流的变化范围为0.2A~7.7A 二、填空题 11．如图甲所示，可调电源电压为12V，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。 （1）闭合所有开关，将滑片调至最左端，小灯泡恰好正常发光，则小灯泡的额定电压为___________V。 （2）调小电源电压，仅闭合S和S2，将滑片P移至中点，发现电压表的指针位置如图乙所示；将此时的电源电压调大11.6V，更换电压表的量程，将滑片移至最右端，发现电流增大了0.6A，电压表指针位置不变；保持调大后的电源电压不变，移动滑片P到某一位置，测得10s内R1消耗的电能为80J，则此时R1的电阻为___________Ω。 12．如图所示，电源电压保持不变，R1、R2均为定值电阻，其中R1＝10Ω。闭合开关S，电流表的示数为0.20A，通电10s整个电路共产生6J的热量。若将R1、R2串联在同一电路中，R1、R2两端电压之比为______。 13．如图所示是一款加热便携式充电养生杯，可以在旅行中给水加热。该养生杯是利用了电流的___________效应工作的。它正常工作时的电流为10A，额定功率为36W。给养生杯充电时电流为2000mA，电压为6V，充电半小时可充满电，所储存的电能最多可供它正常工作___________min。 14．如图在两个透明容器中密封着等量的空气，通过比较U形管中___________可以比较电热丝产生热量的多少，若电路中，闭合开关后与产生的热量与之比等于___________，当滑动变阻器的滑片P移至最右端时，在内电流通过产生的热量是___________ J。    15．中国的中医已有两千多年的历史，中医是祖国医学文化的宝贵遗产．为了更好地控制煎药时的火候，某厂家生产了如图甲所示的一款全自动电煎药壶，它有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路图如乙图所示，S2是一个温控开关，为电热丝，且，“保温”挡的功率为，求： （1）电煎药壶是利用______工作的，当S1和S2闭合时，电煎药壶处于______挡位； （2）电煎药壶在“保温”挡正常工作30min所消耗的电能______； （3）“加热”挡的功率______。 三、实验题 16．实验桌上有三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等的煤油、型号相同的温度计和阻值不变的电阻丝（），如图所示。另外，还有满足实验要求的电源、开关各一个，导线若干。请利用上述实验器材，设计一个实验证明：“电流通过电阻产生的热量与电阻大小有关”。实验设计中可用煤油升高的温度的大小表示电流通过电阻丝产生热量的多少。 (1)请画出实验电路图（电路图中用“”表示烧瓶中的电阻，标清选择的电阻） (2)画出实验数据记录表格。 四、综合题 17．某商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示），如图丙所示是该空气炸锅加热部分的简化电路，其额定电压为220V，定值电阻R1和R2为发热体，其中R1=40Ω。开关S1、S2、S3的通断可实现高温、中温、低温三个挡位的调节（S1、S2不会同时闭合），只闭合S3时为中温挡，中温挡额定功率为440W。求： （1）当只闭合开关 ___________时，空气炸锅处于高温挡，高温挡正常工作100s，R1产生的热量；___________ （2）R2的电阻；___________ （3）若只有空气炸锅单独工作，使用前、后插座表盘示数如图甲、表丁所示，请通过插座表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率（已知商用电费单价为0.75元/kW·h）。___________ 使用后表盘示数 时钟：9时25分 电压：220.0V 电费：0.06元 丁 18．如图甲所示是某款家用电饼铛。图乙为其工作原理电路图，R1、R2分别为上盘和下盘的发热电阻，已知R1=55Ω，某次烙饼加热和保温时的功率随时间变化关系如图丙，电热饼铛刚开始工作时，电路中的开关都闭合，当温度达到200℃时，S1自动断开，再保温2min后，开关S断开。请完成以下问题： （1）电饼铛是利用电流的___________工作的，它的发热盘通电一段时间后会变得很烫，而连接发热盘的导线却不怎么热，这因为导线与发热盘的___________（选填“电流”或“电阻”）不同的缘故； （2）该电饼铛正常加热时的总电流；( ) （3）R2的电阻值；( ) （4）本次烙饼共消耗的电能。( ) 19．共享单车的投放，为市民的出行提供了极大的便利。某市民通过手机扫码，解锁了一辆电动自行车，电动车的相关数据如下表所示。如果他骑行电动车在平直的公路上以恒定不变的功率做直线运动。通过收集数据，得到如图所示的v-t图像。在第10s时速度达到8m/s，然后以8m/s做匀速直线运动。已知该市民质量为50kg，骑行时所受阻力恒为人和车总重的。 空车质量 10kg 电池电压 50V 最大续行里程 80km 最高时速 40km/h （1）该市民用手机扫二维码的过程中，通过凸透镜形成了______（选填“正立”或“倒立”）、______（选填“放大”或“缩小”）的实像。 （2）电动车做匀速直线运动时，所受到的阻力是多少______？电动车克服阻力做功的功率是多少______（g取10N/kg）？ （3）电动车做匀速直线运动时，若通过的电流是8A，则电动机的电功率是多少______？若不计电动机内部的机械摩擦损失，电动机线圈电阻是多少______？ 学科网（北京）股份有限公司 《15.3电流的热效应焦耳定律》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B C B B B D D A D 1．C 【详解】A．白炽灯的工作原理是，电流通过灯丝时产生热量， 螺旋状的灯丝不断将热量聚集， 使得灯丝的温度达2000摄氏度以上，灯丝处于白炽状态时会发出光来；所以白炽灯是根据电流的热效应来工作的，把电能转化为内能和光能，故A正确，不符合题意； B．螺旋状的灯丝可以减小热量散失，并不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000摄氏度以上，故B正确，不符合题意； C．白炽灯发光时，灯丝的温度达2000摄氏度以上，白炽灯灯丝用钨丝制成，是因为钨丝的熔点高，不容易烧断，故C错误，符合题意； D．灯泡用久后，内壁会发黑，是由于钨丝在2000摄氏度以上时容易发生升华，遇到较冷的玻璃内壁发生凝华附着在灯泡的内壁上形成的，故D正确，不符合题意。 故选C。 2．B 【详解】利用电流热效应工作的用电器电能主要转化为内能。 A．电视机，利用电流处理信息，将电能转化为光能和声音，没有利用电流的热效应，故A不符合题意； B．电暖气，工作时将电能转化为内能，利用了电流的热效应，故B符合题意； C．电脑，利用电流处理信息，将电能转化为光能和声音，没有利用电流的热效应，故C不符合题意； D．计算器，主要利用电流处理信息，没有利用电流的热效应，故D不符合题意； 故选B。 3．C 【详解】A．电饭锅工作时主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故A不符合题意； B．电热水器工作时主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故B不符合题意； C．电视机主要把电能转化为声能和光能，不是利用电流热效应工作的，故C符合题意； D．电热毯工作时主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D不符合题意。 故选C。 4．B 【详解】A．由图知，当接a，接b时，与电动机串联，亮，电动机能正常工作，此时为打浆状态，由串联电路特点和可得，电路中电流 灯泡电阻 电源电压，故A错误； C．当接a，接a时，与串联，此时为加热状态，能正常发光，此时电路中电流 由串联电路特点和欧姆定律可得，电热丝 的功率，故C错误； B．当接b、接b时，、与串联，亮，为保温状态，加热时电路中电流是保温时电路中电流的2倍，所以 电路的总电阻 所以限流电阻，故B正确； D．保温，电热丝产生的热量，故D错误。 故选B。 5．B 【详解】A．电视机主要将电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应来工作的，故A不符合题意。 B．电饭煲是利用了电流的热效应，来产生热量给食物加热的，故B符合题意； C．电冰箱靠压缩机工作，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应来工作的，故C不符合题意； D．吸尘器通电后，电动机转动，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应来工作的，故D不符合题意。 故选B。 6．B 【详解】 A．在图甲装置中，两个电阻丝（5Ω和10Ω）串联在电路中，根据串联电路的特点，通过它们的电流I和通电时间t是相同的，但它们的电阻R不同。因此，该装置是用来探究电流产生的热量与电阻的关系。故A错误； B．电流通过电阻丝做功，产生热量，使容器内封闭的空气温度升高，气体压强增大。U形管中液面高度差的大小可以反映容器内空气压强的变化大小，从而间接反映了电阻丝产生热量的多少，这种方法是转换法。故B正确； C．在图乙装置中，右侧容器的电阻丝与容器外的一个5Ω电阻丝并联，然后与左侧容器的5Ω电阻丝串联。左侧容器中电阻丝的阻值为5Ω，通过的电流为干路电流I总。右侧容器中电阻丝的阻值为5Ω，它与外部的5Ω电阻并联，根据并联电路分流的特点，通过右侧容器内电阻丝的电流，两个容器中电阻丝的阻值相同，但通过的电流不同。因此，该装置是用来探究电流产生的热量与电流的关系。故C错误； D．在图乙实验中，通电时间t相同，左右两侧容器内电阻丝的阻值也相同，均为5Ω。通过左侧电阻丝的电流为，通过右侧电阻丝的电流为，根据焦耳定律，左右两侧容器内电流产生的热量之比为 故D错误。 故选B。 7．D 【详解】A．导体容易导电，说明它对电流的阻碍作用小，故A错误； B．电阻是导体的一种属性，与电压、电流的大小无关，故B错误； C．发热体利用了电流的热效应，超导材料在超导状态时不会产生热量，所以不能用超导材料制作发热体，故C错误； D．在横截面积和长度相同时，镍铬合金丝比铜丝的电阻大，更适合制作滑动变阻器的电阻丝，说明导体的电阻大小与材料有关，故D正确。 故选D。 8．D 【详解】A．由 可得，电阻不变，电压变为原来的一半，则产生的热量变为原来的，故A不符合题意； B．由 可得，电压不变，电阻丝的电阻减半时，产生的热量将变为原来的2倍，故B不符合题意； C．由 可得，电阻不变，通过导体的电流减少一半时，产生的热量将变为原来的，故C不符合题意； D．由 可得，电阻和电压均减半时，产生的热量将变为原来的 ，故D符合题意。 故选D。 9．A 【详解】A．电饭煲工作时主要将电能转化为内能，是利用了电流的热效应，故A符合题意； B．音响工作时，主要将电能转化为声能，少部分转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意； C．电冰箱工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意； D．电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故D不符合题意。 故选A。 10．D 【分析】结合电路图，分析电路的不同连接方式，根据公式判断不同连接方式对应的挡位，再根据欧姆定律和电功的计算公式进行相关计算。 【详解】A．电热扇吹温热风时，即电热扇处于“低温挡”，由图可知，此时电动机和电热丝R1并联工作，此时电热丝R1的加热功率为 此时电路消耗的总功率为 故A错误； B．电热扇处于高温挡时，电热丝R1和R2并联。此时通过电热丝R1的电流为 电热丝R2的功率为 则通过电热丝R2的电流为 所以，通过电热丝R1和R2的电流之比为 故B错误； C．电动机正常工作时消耗的总电能为 电动机正常工作时的电流为 电流通过电动机线圈产生的热量为 则电动机产生的机械能为 故C错误； D．当电路中只有电动机工作时，电路中的电流最小，为 当电动机和高温挡同时工作时，即电动机、R1和R2并联时，电路中的电流最大，为 所以，电路中电流的变化范围为0.2A~7.7A，故D正确。 故选D。 11． 12 2 【详解】[1]由电路图可知，闭合所有开关，将滑片调至最左端时，此时小灯泡与定值电阻并联接在电源两端，故此时小灯泡两端电压等于电源电压，为12V，又因此时小灯泡恰好正常发光，故小灯泡的额定电压为12V。 [2]闭合开关S和S2时，此时小灯泡未接入电路，定值电阻R2与滑动变阻器R1串联接入电路，电压表测R1两端电压，由题意可知，调大电源电压后，滑动变阻器的阻值变大，由串联电路分压规律可知，此时滑动变阻器两端电压变大，故电压表示数应变大，又因电压表指针位置不变，故可知调大电源电压前电压表所选量程为0~3V，调大电源电压后电压表所选量程为0~15V，故可得调大电源电压前滑动变阻器两端电压为UR=2V，设此时滑动变阻器的阻值为R，定值电阻阻值为R2，可由欧姆定律得此时电路中电流为 因滑动变阻器的阻值与长度成正比，可得调大电源电压后，电路中的电流为 由题意可知，此过程中电流变化量为0.6A，即 解得，，，故滑动变阻器的最大阻值为，又由题意可知，此过程中电源电压的变化量为11.6V，即 将，，代入解得定值电阻的阻值为 此时电源电压为 设滑片P移动到某一位置时，此时滑动变阻器的阻值为Rx，则由欧姆定律可知，此时电路中的电流为 又由10s内R1消耗的电能为80J可得 解得Rx=2或Rx=18（舍去）（因滑动变阻器的最大阻值为10），故此时滑动变阻器R1的阻值为2。 12．1:2 【详解】图中R1、R2并联，电源电压U不变。 电流表测支路电流。 已知 ，根据并联电路电压规律得电源电压 R1产生的热量 则R2产生的热量 由得 若将R1、R2串联在同一电路中，根据串联电路分压原理得 13． 热 10 【详解】[1]根据题意可知，该养生杯的原理是利用了电流的热效应工作的，将电能转化为内能。 [2]所储存的电能为 最多可正常工作的时间 14． 液面高度差 1∶2 48 【详解】[1]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，实验前，应使两个U形管中的液面高度相同，液体温度的变化可以通过液面高度差来反映。 [2]由图知，容器中两电阻丝、、滑动变阻器串联，由串联电路的电流特点和焦耳定律计算与产生的热量之比 [3]滑片P移至最右端时，、串联，由串联电路特点和欧姆定律可得，电路中电流 在内电流通过产生的热量 15． 电流的热效应 加热 800W 【详解】（1）[1]电流通过导体产生热量，可以对其他物体加热，这是利用电流的热效应来工作的。 [2]两个开关都闭合时，两个电热丝并联，电路中总电阻最小，电路中电流最大，电源电压不变，故此时功率最大，为加热挡。 （2）[3]电煎药壶在“保温”挡正常工作所消耗的电能为 （3）[4]电煎药壶在“保温”挡工作时，只有一根电热丝在工作，其电阻大小为 已知，则 “加热”挡的功率为 16．(1) (2) 电阻丝 煤油初温t0/℃ 煤油末温t/℃ 温度变化量 R甲 R丙 【详解】（1）要证明 电流通过电阻产生的热量与电阻大小有关，需控制电流和通电时间相同，改变电阻大小。因此可以将两个阻值不同的电阻（R甲​>R丙​）串联，如图所示： （2）表格需记录“电阻大小”“煤油初温”“煤油末温”“温度变化量Δt”（Δt间接反映表示热量多少），表格设计如下表所示： 电阻丝 煤油初温t0/℃ 煤油末温t/℃ 温度变化量 R甲 R丙 17． S1、S3 2.21×105J 110Ω 320W 【详解】（1）[1]当只闭合S2时，R1、R2串联，电路中的电阻最大，由可知，电功率最小，为低温挡；只闭合S3时，电路为R2的简单电路，电路中电阻较大，空气炸锅为中温挡；闭合S1、S3时，R1、R2 并联，电路中的电阻最小，为高温挡。 [2]由并联电路电压特点和欧姆定律可知，通过R1的电流 电流通过R1产生的热量 （2）[3]由得，R2的电阻 （3）[4]由图甲、图丁可知，空气炸锅工作15min消耗的电能 该空气炸锅消耗的电功率 18． 热效应 电阻 6A 110Ω 3.696×105J 【详解】（1）[1]电流具有热效应，而电饼铛就是利用电流的热效应工作的。 [2]由图可知，导线与发热盘串联接入电路，通过它们的电流相等，它的发热盘通电一段时间后会变得很烫，而连接发热盘的导线却不怎么热，因为通电时间相同，根据Q=I2Rt可知，这是因为导线与发热盘的电阻不同的缘故。 （2）[3]由图丙可知，电饼铛加热时的功率为 P加=1.32kW=1320W 根据P=UI可得，该电饼铛正常加热时的总电流为 （3）[4]由图丙可知，电饼铛保温时的功率为 P保温=0.44kW=440W 由题意可知，开关S闭合、S1断开时，电路为R2的简单电路；开关S1、S2闭合，电路为R1和R2并联的电路，因为并联电路的总电阻小于任何一个分路的电阻，根据公式可得，当开关S闭合、S1断开时，电饼铛处于保温状态，并根据公式可得，R2的电阻为 （4）[5]由图丙可知，本次烙饼加热的时间为 t加=4min=240s 保温时间为 t保=2min=120s 根据可得，本次烙饼共消耗的电能为 W=P加t加+P保t保=1320W×240s+440W×120s=3.696×105J 19． 倒立、 缩小 40N 320W 400W 【详解】解：（1）该市民用手机扫二维码的过程中，手机镜头相当于与透镜，二维码在二倍焦距以外通过凸透镜形成了倒立、缩小的实像，像在一倍焦距和二倍焦距之间。 （2）电动车做匀速直线运动时，所受到的阻力是 电动车克服阻力做功的功率 （3）电动车做匀速直线运动时，若通过的电流是8A，则电动机的电功率是 电动机内部的发热功率 若不计电动机内部的机械摩擦损失，电动机线圈电阻 解得 答：（1）该市民用手机扫二维码的过程中，通过凸透镜形成了倒立、缩小的实像。 （2）电动车做匀速直线运动时，所受到的阻力是40N，电动车克服阻力做功的功率是320W； （3）电动车做匀速直线运动时，若通过的电流是8A，则电动机的电功率是400W，若不计电动机内部的机械摩擦损失，电动机线圈电阻是。 学科网（北京）股份有限公司 $