18.4 焦耳定律 课堂练习 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.电炉工作时,电炉丝很热,而连接电炉丝的铜导线却不太热,这是因为( ) A.电炉丝中有电流的热效应,而铜导线中没有电流的热效应 B.通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大 C.电炉丝的电阻比铜导线的电阻大得多 D.铜导线比电炉丝散热快 2.如图为探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关的实验。下列说法正确的是( ) A.密闭容器空气温度的变化反映U形管液面高度的变化 B.若要研究电流通过导体产生的热量跟电阻大小的关系,应选择乙图进行实验 C.甲图中右侧U形管液面高度差更大,说明电流越大,产生热量越多 D.乙图中将容器外部5电阻丝换成其他阻值的电阻丝也可以完成探究任务 3.现代社会人们的生活越来越离不开电,下列电器工作时主要利用了电流热效应的是( ) A.电风扇 B.电水壶 C.电冰箱 D.电视机 4.如图为我国科研人员设计的一种带电源的智能控温加热手套,下列与加热手套工作原理相同的用电器是( ) A.电饭煲 B.洗衣机 C.电冰箱 D.电视机 5.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 6.在超导体研究领域我国取得了令人瞩目的成就,关于超导体,下列说法错误的是( ) A.适合制作电热水器的电热丝 B.适合制作电动机的线圈 C.电阻为零 D.使用超导体制成的导线将避免远距离输电线中的电能损耗 7.如图甲所示电路中,电源电压恒定,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端开始移动至灯泡正常发光为止,根据电流表和电压表的示数绘制I-U关系图像如图乙所示。下列有关说法正确的是( ) A.曲线b是灯泡的I-U图像 B.电源电压为12V C.灯泡的额定功率为4.8W D.灯泡正常发光时,通电1min,滑动变阻器产生的热量是10.8J 8.如图所示,火锅是重庆人民喜爱的美食之一,下列关于用电热火锅烫火锅的情景说法正确的是( ) A.电热火锅是利用电磁波工作的 B.电热火锅实际功率越大做功越快 C.冷冻的肉片温度低则含有的热量少 D.烫熟肉片是通过做功的方式实现的 9.下列家电中,利用电流的热效应工作的是( ) A.电视机 B.小太阳取暖器 C.智能音箱 D.电风扇 10.如图所示的四个情景,下列说法正确的是( ) A.图甲装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关” B.图乙中发生热传递时,热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体 C.图丙中内燃机将机械能转化为内能,是其获得动力来源的冲程 D.图丁中水箱里加水冷却发动机是因为水的比热容大,这和北方冬天用水供暖的原理相同 二、填空题 11.如图是汽车后挡风玻璃的除雾除霜装置示意图:图中较粗的线条是导电条(电阻不计),较细的线条是电阻丝。导电条A、B两端与汽车供电电路相连,当有电流流过电阻丝时,玻璃上的霜就会消失,这利用了电流的_效应;若图中P处电阻丝发生断路,则电阻丝总电阻_(选填“变大”或“变小”)。 12.如图是冬天使用的电热暖手宝,加热时利用了电流的_ 效应;电热暖手宝充入水作为热介质是利用水的_较大,加热后可以较长时间保持温暖;随着温度降低,水的内能_ 。 13.两定值电阻,甲标有“10 1A”,乙标有“12 0.5A”,保证各个元件都能安全工作的前提下,把它们串联在同一电路中,整个电路的最大电功率为_W;若把它们并联起来,工作10s,则整个电路能产生的最大热量为_J。 14.同学们经过实验绘制出了电阻器R和灯泡L的U-I关系图像如图甲所示。将R和灯泡L按如图乙所示的方式连接在电压恒为3V的电源两端,闭合开关,则电阻R在5分钟内产生的热量是_J。 15.如图甲是新型取暖器件一电热膜,它是由一条条导电墨线压在绝缘薄膜上制成的,其结构如图乙所示。电热膜利用电流的_效应工作;若其中有几根导电墨线断裂,在相同的时间内电热膜产生的热量将_(选填“变大、变小”或“不变”)。 三、实验题 16.【项目提出】 学校即将举行以“航天梦”为主题的科技节,牛顿学习小组计划在开幕式上展示并发射自制的简易火箭。 【项目分析】 为保证“火箭”安全顺利地发射,应完成以下任务:了解“简易火箭”获得动力的原理,选择合适的器材制作箭体;能进一步改进点火方式,优化发射系统;理解并为火箭选择性能更优的燃料。 【项目实施】 (1)制作并发射简易火箭 按照图甲所示,将饮料瓶底部剪掉,使用纸板为支架,完成箭体的制作。向箭体内喷入适量酒精,迅速将火箭立在地面上。利用图乙所示的打火器,在火箭底部引燃酒精蒸汽,燃气将火箭顶飞出去。在此过程中,燃气的内能转化为火箭的_能,这一过程相当于汽油机的_冲程。 (2)优化火箭发射系统 同学们发现使用打火器近距离点火不安全,于是设计了图丙所示的点火装置:将火箭扣在装置配备的电热丝上,闭合开关,当电热丝温度升高到酒精蒸汽的燃点时,便可引燃箭体内的酒精蒸汽。这利用了电流的_效应。为快速提高电热丝温度以缩短点火时间,可采取的方法是_。 【项目拓展】 (3)选择性能更优的火箭燃料 我国“朱雀二号”运载火箭是全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭。对比应用广泛的液氧液氢燃料,火箭燃料舱容积已知,小组成员查找两种燃料的_和_(均填物理量名称)的数值,计算得出液态甲烷比液态氢完全燃烧放出的热量更多,理解了液氧甲烷火箭的优势。 (4)选择点火效果更好的电热丝 小组查阅资料后,认为电热丝的点火效果可能与电热丝的导电性能有关。于是找来粗细相同的镍铬合金丝、康铜合金丝各一卷,请你帮他们设计一个实验方案,比较这两种电热丝导电性能的强弱:_。 四、综合题 17.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0.05 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。 18.如图1是一款简易煮茶器,它有加热、保温两个挡位,其简化电路图如图2所示,其中S是温度控制开关,当水达到一定温度时,它会自动切换,使饮水机处于保温状态。是饮水机加热管的电阻,R是与加热管串联的电阻。部分参数如下表所示(不考虑温度对、R阻值的影响,表中的功率均指加热管的功率)。求: 额定电压 220V 加热功率 550W 保温功率 22W 最大容水量 300mL (1)该饮水机是利用电流的_效应工作的。当开关S闭合时,饮水机处于_挡位(选填“加热”或“保温”); (2)当饮水机正常工作时,R的阻值是多少? (3)小明关闭了家中的其他所有用电器,利用家用电能表(图3)测出该饮水机在加热状态下工作3min,转盘共转了75转,求此过程饮水机消耗的电能和实际功率各是多少? (4)为了实现加热功率连续可调,最低可调至原加热功率的四分之一。小明不用R,只用加热管和一个滑动变阻器串联就实现了此目标;若加热管产生的热量全部被茶汤吸收,则改进后的简易煮茶器电能利用率的范围是_(电能利用率指加热管耗电量与总电能的比值)。 19.我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业,在手机及其它通讯设备的设计制造方面掌握了诸多高新科技成果。以手机为例,华为某最新款手机不仅采用超大容量电池,并且采用“超级快充”技术,不到半小时可把电池充达一半以上,极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。 电池名称 锂离子电池 电压 4V 容量 (1)给电池充电的过程,电能转化为_能。 (2)该锂电池充满电后能储存的电能为_J。 (3)有人发现,超级快充的充电线比普通手机充电线要粗一些,从线路安全的角度来分析快充线较粗的好处是:充电线尽可能做得粗一些,目的是_(选填“增大”或“减小”)电阻,使充电过程中产生的热量少一些。 (4)如图有一个是快速充电器,假设充电效率为90%,充电器消耗的电能为_J,如图所示的充电器标注“输出5V,4A”;选用快速充电器将上述电池从20%充满需要时间是_s。 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 C D B A C A C B B D 1.C 【详解】A.电流通过导体,将电能转化为内能的现象叫做电流的热效应,故电流通过电炉丝和铜导线都会发热,都具有电流的热效应,故A不符合题意; BC.由于电炉丝和连接电炉丝的铜导线是串联的,根据串联电路电流的特点可知,通过它们的电流相等,通电时间也相同,由焦耳定律可知,电炉丝热得发红,而跟电炉丝连接的铜导线却不太热的原因是电炉丝的电阻比铜导线的电阻大得多,故B不符合题意,C符合题意; D.由以上分析可知,导致电炉丝和铜导线产生热量不同的原因是电阻不同,而不是由于铜导线比电炉丝散热快,故D不符合题意。 故选C。 2.D 【详解】A.电流通过导体产生热量,密闭容器内的空气吸收热量,温度升高,容器中空气由于热胀冷缩而使U形管液面出现高度差,所以实验中是通过U形管液面高度的变化来反映密闭容器内空气温度的变化,故A错误; B.若要研究电流通过导体产生的热量跟电阻大小的关系,应控制通过的电流和通电时间相同,改变电阻的大小,图甲中两个电阻串联,电流、通电时间相同而电阻不同,符合要求,图乙中两电阻大小相同且通过的电流不同,不符合要求,应选择甲图进行实验,故B错误; C.图甲中两电阻串联,通过的电流相同,右侧容器中的电阻大,U形管液面高度差更大,说明在电流和通电时间相同时,电阻越大,产生的热量越多,故C错误; D.图乙是探究电流产生的热量与电流大小的关系,需要控制电阻和通电时间相同,改变电流大小,容器外部5 电阻丝与右侧容器中5 的电阻丝并联,起到改变通过右侧容器内电阻丝的电流大小作用(分流),所以换成其他阻值的电阻丝来分流也可以完成探究任务,故D正确。 故选D。 3.B 【详解】电流通过导体时,把电能转化为内能叫作电流的热效应。 A.电风扇工作时将电能主要转化为机械能,少部分电能转化为内能,不是利用电流热效应工作的;故A不符合题意; B.电水壶工作时,将电能全部转化为内能,是利用电流热效应工作的,故B符合题意; C.电冰箱工作时,将电能转化为机械能,驱动压缩机运转,不是利用电流热效应工作的,故C不符合题意; D.电视机工作时,将电能转化为声能、光能和内能,不是利用电流热效应工作的,故D不符合题意。 故选B。 4.A 【详解】带电源的智能控温加热手套是利用电流的热效应工作的,将电能转化成内能; A.电饭煲,利用电流通过导体时产生热量来工作,将电能转化成内能,故A符合题意; BC.洗衣机、电冰箱工作时,主要将电能转化为机械能,故BC不符合题意; D.电视机工作时,将电能转化为光能和声能,故D不符合题意。 故选A。 5.C 【详解】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。 6.A 【详解】A.电热水器的电热丝是利用电流的热效应工作的,超导体电阻为零,根据焦耳定律,不会产生热量,因此不适合制作电热丝,故A错误,符合题意; B.电动机的线圈使用超导体,可减小线圈的发热损耗,提高电动机效率,故B正确,不符合题意; C.超导体在特定温度下电阻会变为零,“电阻为零”是对超导体的核心特性的简化描述,故C正确,不符合题意; D.远距离输电时,导线的电阻会造成电能损耗,超导体电阻为零,能避免这种损耗,故D正确,不符合题意。 故选A。 7.C 【详解】A.由图甲可知灯泡和滑动变阻器串联,滑动变阻器的滑片P从最右端开始移动至灯泡正常发光为止,由图甲可知滑动变阻器接入电路电阻减小,电源电压不变,根据欧姆定律可知电路中电流增大,根据串联分压原理可知滑动变阻器两端电压减小,则灯泡两端电压增大;曲线a显示电流和电压同时增大,所以是灯泡的I-U关系图像,则曲线b是滑动变阻器的I-U关系图像,故A错误; B.由图乙可知,当电流为0.2A时,灯泡两端电压为2V,滑动变阻器两端电压为9V,根据串联电路电压规律可知电源电压为 故B错误; C.根据题意结合图乙可知,当电流为0.6A时,灯泡正常发光,此时滑动变阻器电压为3V,灯泡的额定电压等于电源电压减去滑动变阻器两端电压,即 灯泡正常发光时的电压为8V,电流为0.6A,灯泡的额定功率为 故C正确; D.灯泡正常发光时,滑动变阻器两端电压为3V,电路电流为0.6A, 通电, 滑动变阻器产生的热量为 故D错误。 故选C。 8.B 【详解】A.电热火锅的工作原理是利用了电流的热效应,故A错误; B.功率是表示做功快慢的物理量,功率越大,做功越快,所以电热火锅实际功率越大做功越快,故B正确; C.热量是一个过程量,不能说含有热量,故C错误; D.烫熟肉片的过程中,肉片升温、内能增加是通过电热火锅的加热实现的,这属于热传递,故D错误。 故选B。 9.B 【详解】电流的热效应就是把电能转化为内能。 A.电视机工作时将电能主要转化为光能和声能,不是利用电流热效应工作,故A不符合题意; B.小太阳取暖器工作时将电能转化为内能,是利用电流热效应工作,故B符合题意; C.智能音箱工作时将电能主要转化为机械能,不是利用电流热效应工作,故C不符合题意; D.电风扇工作时将电能主要转化为机械能,不是利用电流热效应工作,故D不符合题意。 故选B。 10.D 【详解】A.图甲中,两个电阻丝串联在电路中,通过它们的电流I和通电时间t是相同的,但两个电阻丝的阻值R不同(5 和10 ),由控制变量法,该实验装置探究的是电流产生的热量与电阻大小的关系,故A错误; B.图乙中,发生热传递的条件是物体之间存在温度差,热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体,而不是内能大的物体传递给内能小的物体。一个物体温度高,但内能不一定大,故B错误; C. 图丙中,进气门和排气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,这是内燃机的做功冲程。在做功冲程中,高温高压的燃气推动活塞做功,将内能转化为机械能,这是获得动力的来源。将机械能转化为内能的是压缩冲程。故C错误; D.图丁中,汽车发动机用水作为冷却剂,是因为水的比热容大,在质量相同、吸收相同热量的情况下,水的温度升高得慢,冷却效果好。北方冬天用热水取暖,也是因为水的比热容大,在质量相同、降低相同温度的情况下,水能放出更多的热量,取暖效果好。二者利用的都是水的比热容大的特性,原理相同。故D正确。 故选D。 11. 热 变大 【详解】[1][2]当有电流流过电阻丝时,电阻丝会发热,这是利用了电流的热效应,即电流通过导体时电能转化为内能,由图可知,电阻丝是并联连接的;根据并联电路电阻的特点,并联的电阻越多,总电阻越小,反之越大;当P处电阻丝发生断路时,相当于并联的电阻数量减少,那么电阻丝的总电阻变大。 12. 热 比热容 减小 【详解】[1]电流通过导体时会产生热量,这就是电流的热效应,电暖手宝就是利用电流的热效应工作的,将电能转化为内能。 [2]水的比热容较大,在质量和放出的热量相同时,由可知,水的温度变化较小,加热后可以较长时间保持温暖,故电热暖手宝充入水作为热介质是利用水的比热容大的特性。 [3]内能与温度有关,对于同种物质,在质量一定时,温度降低,分子热运动越慢,内能减小。 13. 5.5 66 【详解】[1]根据两定值电阻的规格可知,两电阻串联时,电路中的最大电流为0.5A,则整个电路的最大电功率为 [2]根据两定值电阻的规格可知,甲定值电阻两端允许加的电压是 乙定值电阻两端允许加的电压是 根据并联电路中电压规律可知,电路中最大电压为6V,则甲定值电阻通过的电流为 电路中的最大电流为 则整个电路能产生的最大热量为 14.240 【详解】由图乙可知,电阻器R和灯泡L串联,根据串联电路的特点,各处的电流相等,且电源的电压等于两元件两端的电压之和。由图甲可知,当电路中的电流、、时满足电源电压为3V的条件。则电阻R在5分钟内产生的热量为 15. 热 变小 【详解】[1]由于电热膜工作时会发热,将电能转化为内能,因此利用了电流的热效应。 [2]若其中有几根导电墨线断裂,并联电阻的个数将减少,根据并联电路规律可知,电热膜的总电阻将增大,总电流变小。由可知,电热膜的总功率变小,根据可知,在相同的时间内电热膜产生的热量将变小。 16.(1) 机械 做功 (2) 热 增大电流 (3) 密度 热值 (4) 见解析 【详解】(1)[1][2]火箭发射过程是将高温燃气的内能转化为火箭的机械能,汽油机的做功过程也是将内能转化为机械能的,与发生火箭过程中的能量转化相同。 (2)[1]电流通过电热丝,温度升高,将电能转化为内能,利用了电流的热效应。 [2]根据可知,为快速提高电热丝温度以缩短点火时间,可采取的方法是增大电流。 (3)[1][2]火箭燃料舱容积大小不变,根据密度公式可以求出液氧甲烷和液氧液氢的质量,利用可以求出两种燃料完全燃烧放出的热量,据此可以理解了液氧甲烷火箭的优势,因此小组成员查找两种燃料的热值和密度。 (4)分别将长度、横截面积相同的镍铬合金丝和康铜合金丝与电流表串联后接到同一电源上,根据电流表示数大小比较镍铬合金丝和康铜合金丝导电性能的强弱。具体实验如下: 实验器材:电源、电流表、定值电阻、开关、导线、粗细长度相同的两种电热丝 实验步骤:①将电源、定值电阻、电流表、开关和镍铬合金丝用导线连成串联电路; ②闭合开关,读出电流表的示数记为I1; ③断开开关,换用康铜合金丝接入电路中,闭合开关,读出电流表的示数记为I2,并比较I1和I2的大小。 实验结论:若,则镍铬合金丝导电性强;若,则康铜合金丝导电性强;若,则两种电热丝导电性能相同。 17.(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 0.05 (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。 18.(1) 热 加热 (2) (3),500W (4) 【详解】(1)[1]饮水机工作时消耗电能,产生热量,是利用电流的热效应工作的。 [2]分析电路可知,当开关S断开时,和串联,此时电路总电阻较大,根据,电路中电流较小,根据,加热管的功率较小,为保温挡;当开关S闭合时,单独工作,此时电路总电阻较小,根据,电路中电流较大,根据,加热管的功率较大,为加热挡。 (2)加热挡时,单独工作,则阻值为 保温挡时,和串联,根据,此时电路中电流为 则总电阻为 所以R的阻值为 (3)此过程饮水机消耗的电能为 实际功率为 (4)原电路中,加热挡时,单独工作,电压等于电源电压。新设计中,加热功率最低可调至原加热功率的四分之一,根据可知此时的电压等于电源电压的一半,根据串联电压规律可知,和滑动变阻器分压相同,根据可知,和滑动变阻器相同时间内消耗电能相同,此时的能量利用率最低为 当发热体以最大功率工作时,滑动变阻器接入电路阻值为零,则消耗电能即为整个电路消耗电能,则此时的能量利用率最高为 所以改进后的简易煮茶器电能利用率的范围是。 19.(1)化学 (2) (3)减小 (4) 2880 【详解】(1)给电池充电的过程,消耗的是电能,获得的是化学能,电能转化为化学能。 (2)该锂电池充满电后,能储存的电能 (3)充电器的充电线有电阻,由焦耳定律知,工作过程中会产生热量,充电线尽可能做得粗一些,目的是减小电阻,使充电过程中产生的热量少一些。 (4)[1][2]充电效率为90%,充电器消耗的电能为 充电器标注“输出5V,4A”,则输出功率为 假设充电效率为90%,实际输出功率为 电池从20%充满需要的电能是 需要的时间为 学科网(北京)股份有限公司 $