18.4 焦耳定律 同步练习-2026-2027学年人教版九年级物理全一册

**基本信息** 初中物理九年级全册“焦耳定律”同步练，通过基础认知、综合应用、拓展提升三层设计，实现从概念理解到实验探究再到实际问题解决的知识巩固路径，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|焦耳定律概念、电热应用与防止|选择题（3、4、6、12）直接考查物理学家贡献及现象判断，填空题（16、17）强化公式Q=I²Rt基础应用| |综合应用|实验探究（转换法、控制变量）、串并联电路热量计算|选择题（1、5、7、9）结合实验装置分析电流/电阻对热量影响，计算题（20、22）训练基本公式与电路综合计算| |拓展提升|复杂电路分析、实际用电器功率与热量计算|选择题（2、8、11、13）涉及多挡位电路功率判断，计算题（21）结合消毒柜实际场景考查效率与电能计算，培养科学探究与社会责任|

人教版物理九年级全册第十八章第四节 焦耳定律 1、 选择题 1．如图是探究电流热效应的实验装置，两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻、，其中，。下列说法错误的是（　　） A．比较U形管液面高度差，从而比较热量的多少，这是转换的思想 B．只闭合，可以探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系 C．闭合和，可以探究电流通过导体产生的热量多少与电流大小的关系 D．只闭合，若电路中的电流为，通电电阻产生的热量为12J 2．如图甲所示，为某迷你洗衣机的简化电路原理图。闭合开关S，旋钮开关P旋至不同位置，可以使洗衣机处于加热状态、保温洗涤状态、停止工作状态三种模式。和均为电热丝，其阻值不受温度影响，的阻值为25Ω。洗衣机铭牌中部分参数如表格乙所示。 电压/V 220 设定温度/℃ 30-90 最大洗涤容量/kg 6 加热功率/W 2000 电动机功率/W 156 表乙 关于下列结论： ①旋钮开关旋至接触触点“0”和“1”时，和并联，洗衣机处于加热状态 ②洗衣机处于加热状态时，此的功率是1936W ③洗衣机处于保温洗涤状态时，通过开关S的电流为1A ④洗衣机保温洗涤5min，大约产生热量60000J 其中正确的是（　　） A．①② B．②③ C．①③ D．②④ 3．电流的热效应在生产和生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害。下列事例中，属于防止电热危害的是（    ） A．用家用电饭锅煮米饭 B．用电热孵卵器孵小鸡 C．电脑使用微型风扇散热 D．家用电器长时间停用，隔一段时间通电一次 4．导体中有电流的时候，导体要发热，这种现象叫做电流的热效应。第一个准确地确定了电流产生的热量与电阻、电流大小和通电时间之间的定量关系的物理学家是（　　） A．伏特 B．欧姆 C．焦耳 D．瓦特 5．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水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R1>R3>R2>R4，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（　　）（不考虑热量散失） A．甲、丙、乙、丁 B．丁、乙、丙、甲 C．丁、丙、甲、乙 D．丙、丁、乙、甲 6．最早通过大量的实验确定了电流通过导体产生的热量与电流大小、导体的电阻以及通电时间的关系的物理学家是（　　） A．欧姆 B．奥斯特 C．安培 D．焦耳 7．如图所示，将多个阻值相同的电阻以不同的连接方式接入电路中，并将三个相同的空烧瓶的瓶口分别用完全相同的气球密封。通电一段时间后体积变化最大的气球是（　　） A．a B．b C．c D．三个相同 8．如图甲所示电路，电源电压恒为9V，灯泡L的额定电压为6V，电流表量程为，通过L的电流I随其两端电压U变化关系图象如图乙所示。闭合开关S，在保证电路安全的情况下，分析正确的是（　　） ①滑片向左移动，L的实际功率减小 ②电路消耗的最大功率为5.4W ③R接入的最小阻值为5Ω ④L的实际功率为0.75W时，通电电阻R的产生的热量为90J A．只有①④正确 B．只有②④正确 C．只有①③正确 D．只有②③正确 9．如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器内密封着等量的空气，下列有关说法正确的是（    ） A．该实验装置是利用U形管中液体热胀冷缩的性质来反映电流产生热量的多少 B．甲装置中闭合开关后，通过的电流小于中的电流 C．乙图是用于探究电流通过导体时产生的热量与电阻大小关系的 D．乙装置中，将容器外的电阻与并联，可以使通过的电流小于中的电流 10．如图甲所示的电路中，电源电压恒为6V，灯泡L标有“6V  3W”，超导部件R1与流过它的电流I的关系如图乙所示。电路通电10s，灯泡L正常发光过程中，以下判断不正确的是（　　） A．R1的阻值为零 B．R1产生的电热为0J C．若R1被短接，L会变亮 D．L的实际功率为3W 11．如图所示，电源电压保持不变，的最大阻值为。闭合开关，当滑动变阻器的滑片在中点时，的功率为；将滑动变阻器的滑片移动到最右端，电流表的示数与滑片在中点时的示数之比是。此过程中，下列判断正确的是（　　） A．电压表示数为 B．滑片在中点时电流表的示数为 C．在中点时，内产生的热量 D．电路的最小功率为 12．下列利用电流的热效应工作的用电器是（　　） A．电风扇 B．电冰箱 C．电水壶 D．电视机 13．某款电热杯有高温、中温、低温三挡，简化电路如下图所示，不能同时闭合，的阻值为2.5Ω，的阻值为7.5Ω。只闭合时，电路中的电流为2A。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为10V B．只闭合时，电热杯处于低温挡 C．只闭合时，电热杯处于高温挡 D．电热杯在低温挡工作1min产生的热量为150J 14．通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不太热，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．通过电炉丝的电流大，而通过铜导线的电流小 C．电炉丝的电阻比铜导线的电阻大得多 D．上述三种原因都起作用 15．关于电功和电功率说法不正确的是（　　） A．用电器消耗的电能越多，电功率越大 B．电功率是表示电流做功快慢的物理量 C．千瓦时是电能的单位，千瓦是电功率的单位 D．消耗电能相同的用电器，产生的热量不一定相同 2、 填空题 16．如图是“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0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为________J，左右两侧容器中电阻丝产生的热量之比是________。 17．电热水壶是利用电流的______效应工作的。电热水壶具有加热与保温两种功能，其内部简化电路如图所示。开关闭合、______时为加热挡。若电热水壶加热挡的额定功率为1200W，其正常工作3min消耗的电能为______J。 18．物理兴趣小组设计了一个乙图所示电路，通过实验绘制的小灯泡的图像如图甲所示，只闭合开关，电流表的示数为0.2 A；再闭合开关时，电流表的示数为0.25 A。则电源电压为__________V；只闭合开关时，电阻两端的电压为__________V，工作5 min，电阻产生的电热为__________J。 19．如图甲所示的插线板中，a接电源，b接微波炉，c接电烤箱，两个用电器___________联接入电路中，用电器均正常工作时，a、b、c三处中电流最大的是___________处，电烤箱工作时，利用的是电流的___________效应，此电烤箱有高温和低温两个挡位，图乙是其内部加热简化电路，低温挡电功率为220W，R1电阻为44Ω，则R2电阻为___________Ω。 3、 计算题 20．某导体电阻为20Ω，通过它的电流为2A，通电时间为60s。求： (1)在这段时间内导体产生的热量； (2)导体消耗的电功率。 21．如图甲是食堂为餐具消毒、烘干的保洁消毒柜，其内部电路如图乙所示，S1为温控开关，S2为门控开关，R为石英加热管。消毒柜的总功率1250W， 臭氧发生器的功率为150W，一次消毒需要60min。求： (1)消毒柜正常工作时，石英加热管的电功率是多少？ (2)石英加热管的电阻是多少？ (3)每消毒一次，消毒柜所消耗的电能为多少？ (4)若该消毒柜的加热效率为80%，则消毒一次餐具所吸收的热量为多少？ 22．如图所示R1=10Ω，R2=20Ω，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？ 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．C 【详解】A．实验中通过观察U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，这是转换法的应用，故A正确，不符合题意； B．只闭合，通过电阻的电流与通电时间相同，电阻阻值不同，故可以探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故B正确，不符合题意； C．闭合和，通过两容器内电阻的电流与电阻阻值都不同，故不能探究电流通过导体产生的热量多少与电流大小的关系，故C错误，符合题意； D．只闭合，若电路中的电流为，通电电阻产生的热量为 故D正确，不符合题意。 故选C。 2．B 【详解】①旋钮开关旋至接触点“0”和“1”时，电路处于断开状态，洗衣机处于停止工作状态，故①错误； ②旋钮开关旋至接触点“1”和“2”时，和并联，此时电阻最小，根据可知，②电功率最大，洗衣机处于加热状态。此的功率为 故②错误； ③旋钮开关旋至接触点“2”和“3”时，和电动机并联，开关S在干路上，此时电阻最大，根据可知，电功率最小，洗衣机处于保温洗涤状态。由表中数据可知，加热功率为2000W，则R2的功率为P2=P加热-P1=2000W-1936W=64W 则干路上的电流即通过开关S的电流为 故③正确； ④洗衣机保温洗涤5min，产生的热量主要是电阻R2产生的，所以Q=I2R2t=P2t=64W×300s=19200J 远小于60000J，故④错误。 综上，正确的只有②③，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 3．C 【详解】A．用家用电饭锅煮米饭，是利用电流的热效应工作的，是电热的应用，故A不符合题意； B．用电热孵卵器孵小鸡，是利用电流的热效应工作的，是电热的应用，故B不符合题意； C．电脑使用微型风扇散热，是通过加快空气流动，是通过加快空气流动，利用强制对流的方式将热量带走，防止电脑使用过程中，产生的热量过多导致电脑烧坏，故C符合题意； D．家用电器长时间停用，隔一段时间通电一次，通电后产生的热量可以对电器内部进行除湿，避免家用电器长期不用导致短路、漏电，以延长家用电器的使用寿命，故D不符合题意。 故选C。 4．C 【详解】英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系；焦耳定律的内容为：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，即，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 5．C 【详解】甲、乙容器中的电阻、是串联的，根据串联电路的特点，通过它们的电流I相等，通电时间t也相同。根据焦耳定律，在I和t相同的情况下，电阻R越大，产生的热量Q越多。已知，所以。丙、丁容器中的电阻、是并联的，它们两端的电压U相等，通电时间t也相同。根据焦耳定律的变形式，在U和t相同的情况下，电阻R越小，产生的热量Q越多。已知，所以。根据欧姆定律，对于串联的、，其电流；通过的电流。因，所以，又因，根据焦耳定律，得，所以。因为产生的热量越多，水吸收的热量越多，水温升高得越多，所以水温从高到低的顺序是丁、丙、甲、乙。故ABD不符合题意，C符合题意。 C 6．D 【详解】A．欧姆通过实验发现了导体中电流与电压、电阻的关系（欧姆定律），未研究电流的热效应，故A不符合题意； B．奥斯特最早发现电流的磁效应（通电导线周围存在磁场），未研究电流的热效应，故B不符合题意； C．安培主要研究电流的磁作用（如安培力、安培定则），未定量研究电流的热效应，故C不符合题意； D．焦耳通过大量实验精确得出电流通过导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻及通电时间成正比，故D符合题意。 故选D。 7．B 【详解】由电路图可知，三个烧瓶串联，串联电路中，电流处处相等，所以通过三个烧瓶的电流相同；烧瓶内电阻按照不同方式接入电路，a烧瓶中一个电阻，b烧瓶中两电阻串联，c烧瓶中两个电阻并联，由串、并联电阻规律可知，b烧瓶中电阻最大，而c烧瓶中电阻最小； 由焦耳定律可知，当电流和时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，瓶中气体温度越高，则气球体积就会越大，即b烧瓶气球体积最大。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 8．A 【详解】①由图甲可知电路为串联电路，滑片向左移动，接入电路阻值变大，电路总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流变小，由图乙可知灯泡两端的电压也变小，由可知灯L的实际功率减小，①正确； ②灯泡L的额定电压为6V，由图乙可知灯泡正常发光时，通过灯泡的电流为0.3A，则电路最大电流为0.3A，电路消耗的最大功率为 ②错误； ③电路最大电流为0.3A，此时灯泡正常发光，灯泡两端电压为6V，则滑动变阻器两端电压为 R接入的最小阻值为 ③错误； ④L的实际功率为0.75W时，由图乙可知此时灯泡两端电压为3V，通过的电流为0.25A，则滑动变阻器两端电压为 通电电阻R的产生的热量为 ④正确；综上可知①④正确，②③错误，故A正确，BCD错误。 故选A。 9．D 【详解】A．根据转换法，该实验装置是利用U形管中气体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少，故A错误； B．甲装置中，两电阻串联，由串联电路电流的规律可知通过两个电阻丝的电流相等，故B错误； CD．乙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，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，即通过R2的电流小于R1中的电流，而通电时间相同，故乙实验可以研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误，D正确。 故选D。 10．C 【详解】AB．灯泡L标有“6V 3W”，由P=UI可知，灯泡的额定电流 已知电源电压恒为6V，所以电路中的最大电流为0.5A，由图乙可知，此时超导部件R1的阻值为零，因为超导部件R1的阻值为零，不会产生热量，即R1产生的电热为0J，故AB正确，不符合题意； C．此时超导部件R1的阻值为零，所以若R1被短接，L亮度不变，故C错误，符合题意； D．电源电压恒为6V，灯泡L正常发光，实际功率与额定功率相等，则L的实际功率为3W，故D正确，不符合题意。 故选C。 11．D 【详解】A． 的最大阻值为，滑动变阻器的滑片在中点时，的阻值为，设电源电压为，电流表的示数与滑片在中点时的示数之比是，则有 解得。闭合开关，当滑动变阻器的滑片在中点时，的功率为，由得 又由于并联电路，则电源电压等于两端电压，即 故A错误； B．由电路图可知测所在支路的电流，则滑片在中点时电流表的示数为 故B错误； C．在中点时，内产生的热量 故C错误； D．由可知，电压一定，电阻最大时，功率最小，滑动变阻器的滑片移动到最右端时，电阻最大。最小功率为 故选D。 12．C 【详解】AB．电冰箱、电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故AB不符合题意； C．电水壶工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故C符合题意； D．电视机在工作时，主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应工作的，故D不符合题意。 故选C。 13．D 【详解】A．只闭合时，只有接入电路，根据，电源电压为5V，故A错误。 B．只闭合、时，与并联，总电阻最小，总功率最大，处于高温挡，故B错误。 C．只闭合时，只有接入电路，电阻较大，功率较小，处于中温挡，故C错误。 D．低温挡时，与串联，总电阻，电流，工作1min产生的热量，故D正确。 故选D。 14．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，并不是三种原因都起作用，故D不符合题意。 故选C。 15．A 【详解】A．电功率的大小与电能多少和通电时间都有关系，时间不确定，功率大小不能确定，故A不正确，A符合题意； B．电功率是表示电流做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，故B正确，B不符合题意； C．千瓦时也就是“度”，是电功的单位，千瓦是电功率的单位，故C正确，C不符合题意； D．消耗电能相同的电风扇和电烙铁，电风扇产生的热量远小于电烙铁产生的热量，故D正确，D不符合题意。 故选A。 16． 电流 12 4:1 【详解】[1]观察可知，右侧中两个5Ω的电阻并联后再与左侧一个5Ω的电阻串联。根据串联电路的电流特点可知右侧两个电阻的总电流和左侧的电阻电流相等，右侧两个5Ω的电阻并联，所以，容器内的电阻值都是5Ω，通电时间相同，在电阻和通电时间相同的情况下，电流不同，所以探究的是通电导体产生的热量与电流大小的关系。 [2]已知通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，根据并联电路的电流特点，通过右侧容器中电阻丝的电流为 在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 [3]由可知，左右两侧容器中电阻丝产生的热量之比为 17． 热 闭合 2. 【详解】[1]电热水壶工作时，将电能转化为内能，所以电热水壶是利用电流的热效应工作的； [2][3]由题图可知，当开关闭合、断开时，、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，电热水壶处于保温挡；当开关 、都闭合时，只有 工作，电路的总电阻最小，总功率最大，电热水壶处于加热挡；由 可知，电热水壶加热挡正常工作 消耗的电能： 。 18． 2.5 1 60 【详解】[1][2]只闭合开关与L串联，电流表测量电路中的电流，再闭合开关时，被短路，只有L工作，此时小灯泡L两端的电压等于电源电压，根据电流为0.25 A，从图像知，电压为2.5 V，即电源电压；当只闭合开关，灯泡的电流为0.2 A，电压为1.5 V，根据串联电路的特点知，电阻两端的电压 [3]工作5 min，电阻产生的电热为 19． 并 a 热 176 【详解】[1]微波炉和电烤箱工作时互不影响，可以独立工作，所以它们是并联接入电路的。 [2]由图甲可知，a点在干路，b、c点在支路，根据并联电路的电流特点可知，a、b、c三处中电流最大的是a处。 [3]电烤箱工作时，将电能转化为内能，所以电烤箱是利用电流的热效应工作的。 [4]由图乙可知，当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2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，即电烤箱处于低温挡；当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，电路的总电阻最小，总功率最大，电烤箱处于高温挡；由可知，R1、R2的串联总电阻 根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值为 20．(1)4800J (2)80W 【详解】（1）根据焦耳定律，导体产生的热量 （2）纯电阻电路中导体消耗的电功率 21．(1)1100W (2)44Ω (3)4.5×10J (4)3.168×106J 【详解】（1）由图乙可知，石英加热管和臭氧发生器并联，因电路中的总功率等于各用电器功率之和，所以石英加热管R的功率为 （2）根据并联电路的电压特点，石英加热管R的两端电压为220V，由可得，石英加热管的电阻为 （3）由可得，每消毒一次，消毒柜所消耗的电能为 （4）由题意可知，消毒一次，加热管产生的热量为 由可得，消毒一次餐具所吸收的热量为 22．(1)0.15A (2)54J 【详解】（1） 设R1两端电压为U，由欧姆定律得U = I1R1= 0.3A × 10Ω = 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×10Ω× 60s= 54J 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $