18.4 焦耳定律 同步练习-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

人教版（2024）物理·九年级全一册 同步分层练习 18.4 焦耳定律（同步分层作业，含解析） 2026-2027学年人教版（2024）物理九年级全一册·第十八章 电功率 满分：100分（C卷18分为选做）　建议用时：60分钟 学校__________________　班级__________　姓名__________　考号______________ 注意事项： 1．答题前，请将班级、姓名写在指定位置；选择题答案填入题后括号内，填空题答案写在横线上。 2．本练习按难度分层：A卷为基础过关题，B卷为能力提升题，C卷为素养挑战题（选做）；各题题干后【易】【中】【难】标注难度等级。 3．计算题应写出必要的公式与单位，只有结果没有过程不能得分。 考点导航 1．电流的热效应：电流通过导体时导体发热的现象，电能转化为内能。 2．焦耳定律：电流通过导体产生的热量 Q＝I²Rt（普遍适用）。Q 与电流的平方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比。 3．纯电阻电路（电炉、电烙铁、白炽灯等）：电能全部转化为内能，Q＝W＝UIt＝I²Rt＝U²t/R。 4．非纯电阻电路（电动机、充电中的电池等）：电能大部分转化为机械能（或化学能），只有少量转化为内能，W＝UIt＞Q＝I²Rt。 5．电热的两面性：利用（电热水器、电暖器、保险丝）与防止（散热窗、散热孔、小风扇）。 A卷·基础过关（共50分） 一、选择题（每题3分，共30分，10题） 1．（3分）【易】下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　） A．电饭锅 B．电风扇 C．电视机 D．电动车 2．（3分）【易】焦耳定律的表达式是（　　） A．Q＝IRt B．Q＝I²Rt C．Q＝UIt D．Q＝W/t 3．（3分）【易】关于纯电阻用电器和非纯电阻用电器，下列说法正确的是（　　） A．电风扇是纯电阻用电器 B．电饭锅工作时电能主要转化为机械能 C．电风扇工作时 W＝Q D．电饭锅是纯电阻用电器，Q＝W 4．（3分）【易】电炉丝热得发红，而与它串联的连接导线几乎不热。主要原因是（　　）（中考真题改编） A．通过电炉丝的电流大 B．通过导线的电流大 C．电炉丝的电阻比导线电阻大得多 D．导线的通电时间短 5．（3分）【易】一根 10 Ω 的电阻丝，通过 2 A 的电流，通电 5 s 产生的热量是（　　） A．100 J B．200 J C．50 J D．20 J 6．（3分）【易】下列电路中，能用 W＝Q（电功等于电热）计算电流做功的是（　　） A．电动机电路 B．给蓄电池充电的电路 C．电炉工作电路 D．电风扇电路 7．（3分）【中】两根电阻丝 R1＞R2，并联接入电路。相同时间内产生热量较多的是（　　） A．R1 B．一样多 C．无法确定 D．R2 8．（3分）【中】一根电阻丝通过 1 A 电流时，时间 t 内产生热量为 Q。若通过 2 A 的电流（电阻不变、时间仍为 t），产生的热量是（　　）（中考真题改编） A．4Q B．2Q C．3Q D．Q/2 9．（3分）【中】如图所示，电动机工作时能量的转化情况是（　　） A．电能全部转化为机械能 B．电能全部转化为内能 C．电能主要转化为机械能，还有少量转化为内能 D．机械能转化为电能 10．（3分）【中】电视机、电脑等电器的机壳上都有散热窗或散热孔，这样做的目的是（　　） A．防止电流太大烧坏电源 B．散热降温，防止电热积累损坏电器元件 C．美观 D．节省电能 二、填空题（每题4分，共20分，5题） 11．（4分）【易】一个 20 Ω 的定值电阻，通过的电流为 0.5 A，通电 1 min 产生的热量是______J。 12．（4分）【易】电热水壶工作时把电能转化为______能；若它消耗的电能为 5×10⁵ J，其中 4.2×10⁵ J 被水吸收，则它的效率是______%。 13．（4分）【易】电动机工作时，消耗的电能 W 与产生的热量 Q 的大小关系是 W______Q（选填"＞""＝"或"＜"）；这类电路叫做______（选填"纯电阻"或"非纯电阻"）电路。（中考真题改编） 14．（4分）【中】两根电热丝 R1＝2R2。把它们串联接入电路，相同时间内产生热量之比 Q1:Q2＝______；若改为并联接入同一电源，相同时间内产生热量之比 Q1:Q2＝______。 15．（4分）【中】下列电器：①电炉、②电风扇、③电熨斗、④电动机，其中属于纯电阻用电器的是______（填序号），判断依据是工作时电能全部转化为______能。 B卷·能力提升（共32分） 三、选择题（每题4分，共8分，2题） 16．（4分）【中】两根相同的电热丝，电阻均为 R。第一次把它们串联后接在电压为 U 的电源上，第二次并联后接在同一电源上。相同时间内两种接法产生总热量之比 Q串:Q并＝（　　） A．1:2 B．1:4 C．2:1 D．4:1 17．（4分）【中】用如图所示的装置探究"电流通过导体产生的热量与电阻的关系"。两个透明容器中密封着等量的空气，容器中两段电阻丝的阻值分别为 5 Ω 和 10 Ω，串联接入电路。关于该实验，下列说法错误的是（　　）（中考真题改编） A．两电阻丝串联是为了控制电流和通电时间相同 B．通过 U形管中液面高度的变化比较产生热量的多少，用了转换法 C．观察到 10 Ω 容器一侧 U形管液面高度变化更大 D．此实验不能探究电流产生热量与电流大小的关系 四、实验探究题（每题8分，共16分，2题） 18．（8分）【中】（中考真题改编）在探究"电流通过导体产生热量与电阻的关系"实验中，两个相同的烧瓶内装满煤油，瓶中电阻丝 R1＝5 Ω、R2＝10 Ω 串联后接入电路，每瓶各插一支温度计。 （1）闭合开关，通电一段时间后发现______瓶（选填"R1"或"R2"）中的温度计示数上升得更高，说明在______和______相同时，______越大，电流产生的热量越多； （2）实验中选用煤油而不是水，是因为煤油的______较小，吸收相同热量时温度变化更明显； （3）两烧瓶中煤油的质量必须______，这是为了运用______法比较温度变化； （4）若想进一步探究"电流产生热量与电流大小的关系"，请给出一个可行的做法。 19．（8分）【中】（中考真题改编）某电热水壶标有"220 V 1500 W"，装有 2 kg 初温 20℃ 的水。水的比热容 c水＝4.2×10³ J/(kg·℃)，在标准大气压下把水烧开。 （1）该电热水壶正常工作时的电流是多少？（保留一位小数） （2）它的电阻是多少？（保留一位小数） （3）水吸收的热量是多少？ （4）若该壶的效率为 84%，把水烧开需要多长时间？（保留整数） 五、综合应用题（共8分） 20．（8分）【中】（中考真题改编）一台电风扇的电动机接在 220 V 的电路中正常工作，通过的电流为 0.3 A，电动机线圈的电阻为 20 Ω。电风扇工作 10 min。 （1）电动机消耗的电能是多少？ （2）线圈产生的热量是多少？ （3）转化成的机械能是多少？ （4）机械能占消耗电能的百分比是多少？（保留一位小数）由此说明电动机工作时能量转化的主要方向。 C卷·素养挑战（选做）（共18分） 六、综合应用题（共10分） 21．（10分）【难】（中考真题改编）某电热毯有高、低两个挡位：高档功率 100 W，低档功率 25 W（电源电压均为 220 V）。 （1）高档工作 10 min 产生的热量是多少？ （2）低档整夜工作 8 h 消耗电能多少 kW·h？ （3）高档工作时电热丝的电阻是多少？ （4）有人发现：把这条"220 V 100 W"的电热毯单独接到 110 V 的电路中，功率恰好变成 25 W。请用公式说明原因。 （5）从电热的角度解释：为什么电热毯温度过高、长时间通电有安全隐患？ 七、开放创新题（共8分） 22．（8分）【难】"电热既是朋友，也可能是隐患。"请完成： （1）列举两个利用电流热效应为人类服务的实例； （2）列举两个防止电热造成危害的实例（电器设计或使用习惯均可）； （3）冬季使用电暖器，请提出两条安全用电建议，并用焦耳定律或电热知识说明理由； （4）有人说："导线也有电阻，为什么家里的导线平时几乎不发热？"请回答。 答题卡（可沿虚线剪下） 1．[A][B][C][D]　　2．[A][B][C][D] 3．[A][B][C][D]　　4．[A][B][C][D] 5．[A][B][C][D]　　6．[A][B][C][D] 7．[A][B][C][D]　　8．[A][B][C][D] 9．[A][B][C][D]　　10．[A][B][C][D] 16．[A][B][C][D]　　17．[A][B][C][D] 以下各题请在对应题号后作答： 11．____________________________________________________ 12．____________________________________________________ 13．____________________________________________________ 14．____________________________________________________ 15．____________________________________________________ 18．____________________________________________________ 19．____________________________________________________ 20．____________________________________________________ 21．____________________________________________________ 22．____________________________________________________ 第 页　共 页 学科网（北京）股份有限公司 $人教版（2024）物理·九年级全一册 同步分层练习 18.4 焦耳定律（同步分层作业，含解析·解析版） 2026-2027学年人教版（2024）物理九年级全一册·第十八章 电功率 满分：100分（C卷18分为选做）　建议用时：60分钟 考点导览 1．电流的热效应：电流通过导体时导体发热的现象，电能转化为内能。 2．焦耳定律：电流通过导体产生的热量 Q＝I²Rt（普遍适用）。Q 与电流的平方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比。 3．纯电阻电路（电炉、电烙铁、白炽灯等）：电能全部转化为内能，Q＝W＝UIt＝I²Rt＝U²t/R。 4．非纯电阻电路（电动机、充电中的电池等）：电能大部分转化为机械能（或化学能），只有少量转化为内能，W＝UIt＞Q＝I²Rt。 5．电热的两面性：利用（电热水器、电暖器、保险丝）与防止（散热窗、散热孔、小风扇）。 A卷·基础过关（共50分） 一、选择题（每题3分，共30分，10题） 1．（3分）【易】下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　） A．电饭锅 B．电风扇 C．电视机 D．电动车 【答案】A 【解析】电饭锅把电能转化为内能用来加热食物，利用电流热效应；电风扇、电动车主要把电能转化为机械能，电视机主要转化为光能与声能。故选A。 2．（3分）【易】焦耳定律的表达式是（　　） A．Q＝IRt B．Q＝I²Rt C．Q＝UIt D．Q＝W/t 【答案】B 【解析】焦耳定律：Q＝I²Rt，适用于任何电路中电流产生热量的计算。故选B。 3．（3分）【易】关于纯电阻用电器和非纯电阻用电器，下列说法正确的是（　　） A．电风扇是纯电阻用电器 B．电饭锅工作时电能主要转化为机械能 C．电风扇工作时 W＝Q D．电饭锅是纯电阻用电器，Q＝W 【答案】D 【解析】电饭锅（电热器）电能几乎全部转化为内能，是纯电阻电路，Q＝W；电风扇电能主要转化为机械能，只有少量转化为内能，W＞Q。故选D。 4．（3分）【易】电炉丝热得发红，而与它串联的连接导线几乎不热。主要原因是（　　）（中考真题改编） A．通过电炉丝的电流大 B．通过导线的电流大 C．电炉丝的电阻比导线电阻大得多 D．导线的通电时间短 【答案】C 【解析】电炉丝与导线串联，电流和通电时间相同；电炉丝电阻远大于导线电阻，由 Q＝I²Rt，电炉丝产热极多、导线产热极少。故选C。 5．（3分）【易】一根 10 Ω 的电阻丝，通过 2 A 的电流，通电 5 s 产生的热量是（　　） A．100 J B．200 J C．50 J D．20 J 【答案】B 【解析】Q＝I²Rt＝2²×10×5＝200 J。故选B。 6．（3分）【易】下列电路中，能用 W＝Q（电功等于电热）计算电流做功的是（　　） A．电动机电路 B．给蓄电池充电的电路 C．电炉工作电路 D．电风扇电路 【答案】C 【解析】只有纯电阻电路（电能全部转化为内能）才有 W＝Q；电动机、充电电路、电风扇都是非纯电阻电路，W＞Q。故选C。 7．（3分）【中】两根电阻丝 R1＞R2，并联接入电路。相同时间内产生热量较多的是（　　） A．R1 B．一样多 C．无法确定 D．R2 【答案】D 【解析】并联时各支路两端电压相同、通电时间相同，由 Q＝U²t/R 可知电阻越小产生热量越多；R2＜R1，所以 R2 产生热量较多。故选D。 8．（3分）【中】一根电阻丝通过 1 A 电流时，时间 t 内产生热量为 Q。若通过 2 A 的电流（电阻不变、时间仍为 t），产生的热量是（　　）（中考真题改编） A．4Q B．2Q C．3Q D．Q/2 【答案】A 【解析】Q＝I²Rt，Q 与 I² 成正比：电流变为 2 倍，热量变为 4 倍。故选A。 9．（3分）【中】如图所示，电动机工作时能量的转化情况是（　　） A．电能全部转化为机械能 B．电能全部转化为内能 C．电能主要转化为机械能，还有少量转化为内能 D．机械能转化为电能 【答案】C 【解析】电动机（非纯电阻）把电能大部分转化为机械能，线圈有电阻，还有少量电能转化为内能，W＝UIt＞Q＝I²Rt。故选C。 10．（3分）【中】电视机、电脑等电器的机壳上都有散热窗或散热孔，这样做的目的是（　　） A．防止电流太大烧坏电源 B．散热降温，防止电热积累损坏电器元件 C．美观 D．节省电能 【答案】B 【解析】电器工作时部分电能转化为内能，散热窗帮助散热，防止温度过高损坏元件、缩短寿命，这是对电热的"防止"。故选B。 二、填空题（每题4分，共20分，5题） 11．（4分）【易】一个 20 Ω 的定值电阻，通过的电流为 0.5 A，通电 1 min 产生的热量是______J。 【答案】300 【解析】Q＝I²Rt＝0.5²×20×60＝300 J。注意时间 1 min＝60 s。 12．（4分）【易】电热水壶工作时把电能转化为______能；若它消耗的电能为 5×10⁵ J，其中 4.2×10⁵ J 被水吸收，则它的效率是______%。 【答案】内；84 【解析】电热水壶是电热器，电能转化为内能；效率＝被水吸收的热量/消耗的电能×100%＝4.2×10⁵ J/5×10⁵ J×100%＝84%。 13．（4分）【易】电动机工作时，消耗的电能 W 与产生的热量 Q 的大小关系是 W______Q（选填"＞""＝"或"＜"）；这类电路叫做______（选填"纯电阻"或"非纯电阻"）电路。（中考真题改编） 【答案】＞；非纯电阻 【解析】电动机把大部分电能转化为机械能，只有少部分转化为内能，所以 W＝UIt＞Q＝I²Rt，属于非纯电阻电路。 14．（4分）【中】两根电热丝 R1＝2R2。把它们串联接入电路，相同时间内产生热量之比 Q1:Q2＝______；若改为并联接入同一电源，相同时间内产生热量之比 Q1:Q2＝______。 【答案】2:1；1:2 【解析】串联时电流相同，Q＝I²Rt 与 R 成正比，Q1:Q2＝2:1；并联时电压相同，Q＝U²t/R 与 R 成反比，Q1:Q2＝1:2。 15．（4分）【中】下列电器：①电炉、②电风扇、③电熨斗、④电动机，其中属于纯电阻用电器的是______（填序号），判断依据是工作时电能全部转化为______能。 【答案】①③；内 【解析】电炉、电熨斗是电热器，电能全部转化为内能，是纯电阻用电器；电风扇、电动机把大部分电能转化为机械能，是非纯电阻用电器。 B卷·能力提升（共32分） 三、选择题（每题4分，共8分，2题） 16．（4分）【中】两根相同的电热丝，电阻均为 R。第一次把它们串联后接在电压为 U 的电源上，第二次并联后接在同一电源上。相同时间内两种接法产生总热量之比 Q串:Q并＝（　　） A．1:2 B．1:4 C．2:1 D．4:1 【答案】B 【解析】串联总电阻 2R，Q串＝U²t/2R；并联总电阻 R/2，Q并＝U²t/(R/2)＝2U²t/R；Q串:Q并＝1:4。故选B。 17．（4分）【中】用如图所示的装置探究"电流通过导体产生的热量与电阻的关系"。两个透明容器中密封着等量的空气，容器中两段电阻丝的阻值分别为 5 Ω 和 10 Ω，串联接入电路。关于该实验，下列说法错误的是（　　）（中考真题改编） A．两电阻丝串联是为了控制电流和通电时间相同 B．通过 U形管中液面高度的变化比较产生热量的多少，用了转换法 C．观察到 10 Ω 容器一侧 U形管液面高度变化更大 D．此实验不能探究电流产生热量与电流大小的关系 【答案】D 【解析】两段电阻丝串联，控制电流和通电时间相同；10 Ω＞5 Ω，10 Ω 容器中产生的热量多，U形管液面高度变化更大；用液面高度变化反映产生热量的多少是转换法；在电路中串联滑动变阻器改变电流，比较同一容器在不同电流下液面高度的变化，就能探究热量与电流的关系，D 说法错误。故选D。 四、实验探究题（每题8分，共16分，2题） 18．（8分）【中】（中考真题改编）在探究"电流通过导体产生热量与电阻的关系"实验中，两个相同的烧瓶内装满煤油，瓶中电阻丝 R1＝5 Ω、R2＝10 Ω 串联后接入电路，每瓶各插一支温度计。 （1）闭合开关，通电一段时间后发现______瓶（选填"R1"或"R2"）中的温度计示数上升得更高，说明在______和______相同时，______越大，电流产生的热量越多； （2）实验中选用煤油而不是水，是因为煤油的______较小，吸收相同热量时温度变化更明显； （3）两烧瓶中煤油的质量必须______，这是为了运用______法比较温度变化； （4）若想进一步探究"电流产生热量与电流大小的关系"，请给出一个可行的做法。 【答案】（1）R2；电流；通电时间；电阻　（2）比热容　（3）相等；控制变量　（4）见解析 【解析】（1）串联电流、通电时间相同，R2＞R1，由 Q＝I²Rt，R2 所在瓶升温更高，电阻越大产热越多。 （2）煤油比热容比水小，相同质量吸收相同热量升温更大，实验现象明显。 （3）只有煤油质量相等，温度变化才能直接反映吸热多少（控制变量法）。 （4）示例：在电路中串联一个滑动变阻器，保持电阻丝（如 R1 瓶）和通电时间不变，改变电流大小做两次实验，比较同一瓶两次升温的多少（合理即可）。 19．（8分）【中】（中考真题改编）某电热水壶标有"220 V 1500 W"，装有 2 kg 初温 20℃ 的水。水的比热容 c水＝4.2×10³ J/(kg·℃)，在标准大气压下把水烧开。 （1）该电热水壶正常工作时的电流是多少？（保留一位小数） （2）它的电阻是多少？（保留一位小数） （3）水吸收的热量是多少？ （4）若该壶的效率为 84%，把水烧开需要多长时间？（保留整数） 【答案】（1）约 6.8 A　（2）约 32.3 Ω　（3）6.72×10⁵ J　（4）约 533 s 【解析】（1）I＝P/U＝1500 W/220 V≈6.8 A。 （2）R＝U²/P＝220²/1500≈32.3 Ω。 （3）Q吸＝cmΔt＝4.2×10³×2×(100－20)＝6.72×10⁵ J。 （4）W＝Q吸/η＝6.72×10⁵/0.84＝8×10⁵ J；t＝W/P＝8×10⁵/1500≈533 s（约 8.9 min）。 五、综合应用题（共8分） 20．（8分）【中】（中考真题改编）一台电风扇的电动机接在 220 V 的电路中正常工作，通过的电流为 0.3 A，电动机线圈的电阻为 20 Ω。电风扇工作 10 min。 （1）电动机消耗的电能是多少？ （2）线圈产生的热量是多少？ （3）转化成的机械能是多少？ （4）机械能占消耗电能的百分比是多少？（保留一位小数）由此说明电动机工作时能量转化的主要方向。 【答案】（1）39600 J　（2）1080 J　（3）38520 J　（4）97.3%；见解析 【解析】（1）W＝UIt＝220 V×0.3 A×600 s＝39600 J。 （2）Q＝I²Rt＝0.3²×20×600＝1080 J。 （3）W机＝W－Q＝39600－1080＝38520 J。 （4）η＝38520/39600≈97.3%。说明电动机工作时消耗的电能绝大部分转化为机械能，只有很小一部分转化为内能（发热），是非纯电阻用电器。 C卷·素养挑战（选做）（共18分） 六、综合应用题（共10分） 21．（10分）【难】（中考真题改编）某电热毯有高、低两个挡位：高档功率 100 W，低档功率 25 W（电源电压均为 220 V）。 （1）高档工作 10 min 产生的热量是多少？ （2）低档整夜工作 8 h 消耗电能多少 kW·h？ （3）高档工作时电热丝的电阻是多少？ （4）有人发现：把这条"220 V 100 W"的电热毯单独接到 110 V 的电路中，功率恰好变成 25 W。请用公式说明原因。 （5）从电热的角度解释：为什么电热毯温度过高、长时间通电有安全隐患？ 【答案】（1）6×10⁴ J　（2）0.2 kW·h　（3）484 Ω　（4）见解析　（5）见解析 【解析】（1）Q＝W＝Pt＝100 W×600 s＝6×10⁴ J（纯电阻）。 （2）W＝Pt＝0.025 kW×8 h＝0.2 kW·h。 （3）R＝U²/P＝220²/100＝484 Ω。 （4）P实＝U实²/R＝110²/484＝25 W，电压减半，功率减为四分之一（电阻不变）。 （5）电热毯贴身使用，温度过高或通电时间过长，产生的热量不能及时散失，可能烫伤人体甚至引燃被褥；应睡前预热、入睡改低挡或定时断电（合理即可）。 七、开放创新题（共8分） 22．（8分）【难】"电热既是朋友，也可能是隐患。"请完成： （1）列举两个利用电流热效应为人类服务的实例； （2）列举两个防止电热造成危害的实例（电器设计或使用习惯均可）； （3）冬季使用电暖器，请提出两条安全用电建议，并用焦耳定律或电热知识说明理由； （4）有人说："导线也有电阻，为什么家里的导线平时几乎不发热？"请回答。 【答案】开放性试题，合理即可 【解析】（1）示例：电饭锅煮饭、电热水器烧水、电熨斗熨衣、电热毯取暖（任答两个）。 （2）示例：电脑机壳开散热孔、笔记本配散热风扇；电视机不放在密闭柜子里；大功率电器不用时断电（任答两个）。 （3）示例：①电暖器不要用衣物覆盖，覆盖阻碍散热，热量积累温度升高可能引燃物品；②不与其他大功率电器共用一个插线板，总功率过大、干路电流过大，由 Q＝I²Rt 导线发热增多，易引发事故（合理即可）。 （4）导线电阻虽小，但正常家用电流下由 Q＝I²Rt 产生的热量很少且容易散失，所以几乎不发热；只有电流过大（超负荷）时导线发热才会明显增加（合理即可）。 易错点拨 1．Q＝I²Rt 普遍适用；"Q＝W＝UIt"只对纯电阻电路成立，电动机不能用 Q＝UIt。 2．电炉丝热得发红而与它串联的导线几乎不热：两者电流相同，电炉丝电阻远大于导线电阻，由 Q＝I²Rt 产热多。 3．电阻不变、时间相同时，电流增大到 2 倍，产热增大到 4 倍（Q 与 I² 成正比），不是 2 倍。 4．串联电路中电热与电阻成正比；并联电路中（电压相同）电热与电阻成反比，两句话不能混用。 教师使用建议 1．A卷（基础过关，建议25分钟）：全体同学必做，课堂用10分钟对答案自查，错题当天订正。 2．B卷（能力提升，建议25分钟）：面向中等及以上同学，可在课堂后半段完成或布置为课后作业。 3．C卷（素养挑战，建议10分钟，选做）：供学有余力的同学，可布置为课后探究或小组合作完成。 4．讲评建议：本卷按难度分层，优先处理A卷共性错误，B卷选讲典型思路，C卷供个别辅导使用。 第 页　共 页 学科网（北京）股份有限公司 $