2024-2025學(xué)年九年級物理全冊18.4焦耳定律習(xí)題含解析新版新人教版

Page118.4焦耳定律一、選擇題1.下列事例，屬于防止電流熱效應(yīng)產(chǎn)生危害的是（）A.養(yǎng)雞場運(yùn)用電熱孵化器孵小雞 B.家里運(yùn)用電熱水壺?zé)?C.小明媽媽用電熨斗熨衣服 D.電腦溫度過高時，風(fēng)扇會剛好啟動，給電腦降溫【解析】ABC、用電熱孵卵器孵小雞、運(yùn)用電熱水壺?zé)?、用電熨斗熨衣服，都是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于利用電流的熱效應(yīng)，故ABC不符合題意；D、電腦溫度過高時，風(fēng)扇會剛好啟動，給電腦降溫，是為了防止電熱產(chǎn)生危害，故D符合題意。故選：D。2.額定功率相等的白熾燈和電風(fēng)扇，它們在正常工作狀態(tài)下工作1小時，下列說法正確的是（）A.兩種電器消耗的電能一樣多，產(chǎn)生的熱量也一樣多 B.兩種電器消耗的電能一樣多，白熾燈產(chǎn)生的熱量多 C.白熾燈耗的電能更多，電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量多 D.電風(fēng)扇消耗的電能更多，白熾燈產(chǎn)生的熱量多【解析】額定功率相同的白熾燈和電風(fēng)扇正常工作相同的時間，由W＝Pt可知，它們消耗的電能一樣多，但它們產(chǎn)生的熱量不相同。白熾燈工作時將電能轉(zhuǎn)化為較多的內(nèi)能，電風(fēng)扇工作時主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因此，白熾燈產(chǎn)生的熱量較多；故ACD錯、B正確。故選：B。3.圖是探究“影響電流熱效應(yīng)因素”的試驗(yàn)裝置，將R1、R2兩電阻絲密封在兩只完全相同的燒瓶內(nèi)，且R1＞R2，瓶內(nèi)裝入等質(zhì)量的煤油，下列說法錯誤的是（）A.燒瓶內(nèi)選用比熱容較小的液體，可以使試驗(yàn)現(xiàn)象更明顯 B.該裝置可以探究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系 C.試驗(yàn)中通過溫度計(jì)示數(shù)的變更來比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少 D.若要比較水和煤油的比熱容大小，只需將一個燒瓶內(nèi)的煤油換成等質(zhì)量的水即可【解析】A、在液體質(zhì)量相同、汲取熱量相同的狀況下，比熱容小的物質(zhì)溫度要上升的多，所以用比熱容小的液體可以使試驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，故A正確；B、由圖可知，該電路為串聯(lián)電路，通過兩個電阻的電流和通電時間是相同的，電阻不同，所以該裝置可以探究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系，故B正確；C、通電后電流通過電阻絲做功，產(chǎn)生熱量使煤油的溫度上升，通過視察溫度計(jì)的示數(shù)大小來推斷電流產(chǎn)生的熱量的多少，這個探討方法為轉(zhuǎn)換法，故C正確；D、比較水和煤油的比熱容大小時，須要用相同的加熱器加熱質(zhì)量相同的不同液體，使它們在相同的時間內(nèi)汲取相同的熱量，所以須要限制兩個電阻的裝置相同，故D錯誤。本題選錯誤的；故選：D。4.如圖甲為探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的試驗(yàn)裝置，兩燒瓶中盛有等質(zhì)量的煤油，電熱絲R1、R2的電壓與電流關(guān)系如圖乙，則（）A.R1的阻值較大 B.通過R2的電流較大 C.通電一段時間后，R2瓶中溫度計(jì)的示數(shù)變更較大 D.若用水代替煤油試驗(yàn)效果會更好【解析】A、由圖可知，在電流相同時，R2兩端的電壓大，依據(jù)歐姆定律可知，R2的電阻要大于R1的電阻，故A錯誤；B、由圖可知，該電路為串聯(lián)電路，各處的電流相同，故B錯誤；C、通電一段時間后，電流和通電時間相同，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，由于R2的電阻大，則R2瓶中溫度計(jì)的示數(shù)變更較大，故C正確；D、若用水代替煤油試驗(yàn)，相同質(zhì)量的水和煤油，汲取相同熱量時，水的比熱容大，則水上升的溫度低，溫度計(jì)示數(shù)變更較小，試驗(yàn)效果不明顯，故D錯誤。故選：C。5.某同學(xué)用如圖的試驗(yàn)裝置探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)，兩個透亮容器中封閉著等量的空氣。下列分析正確的是（）A.通電后透亮容器中電阻絲的內(nèi)能增大是通過熱傳遞方式變更的 B.視察圖甲中的A、B管，可得出電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量多少與電阻有關(guān) C.用乙圖中的裝置探究“電流產(chǎn)生的熱量跟電流是否有關(guān)”時，右邊容器中應(yīng)選用阻值為10Ω的電阻絲 D.用圖乙中的試驗(yàn)結(jié)論能說明“電爐絲熱得發(fā)紅而與電爐絲相連的導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱”【解析】A、電流流過電阻絲時會做功，將電能轉(zhuǎn)化為電阻絲的內(nèi)能，是通過做功方式變更內(nèi)能的，故A錯誤；B、甲圖中兩電阻絲串聯(lián)，其阻值是不同的，在通電時間相等、電流相同時，10Ω的電阻大，B管液面上升得更高，表明電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量多少與電阻的大小有關(guān)，故B正確；C、探究“電流產(chǎn)生的熱量跟電流是否有關(guān)”時，應(yīng)限制電阻、通電時間相同，而電流不同，故右邊透亮容器中應(yīng)當(dāng)選用阻值為5Ω的電阻絲，故C錯誤；D、圖乙中的試驗(yàn)結(jié)論為：電流產(chǎn)生熱量的多少與電流大小有關(guān)，電流越大，其他條件相同時產(chǎn)生的熱量越多；電爐絲通過導(dǎo)線連接到電路里，電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián)，電流是相同的，而導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電爐絲的電阻，在電流、通電時間相同時，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，所以圖乙的結(jié)論不能說明這種現(xiàn)象，故D錯誤。故選：B。6.甲、乙兩個電熱器的電阻之比為5：4，通電相同時間產(chǎn)生的熱量之比為5：1，則通過甲、乙的電流之比為（）A.4：1 B.1：4 C.2：1 D.1：2【解析】由題意可知，R甲：R乙＝5：4，產(chǎn)生的熱量之比Q甲：Q乙＝5：1，通電時間之比t甲：t乙＝1：1，由Q＝I2Rt可得通過甲、乙兩個電熱器的電流之比：I甲：I乙＝：＝：＝1：＝2：1，故C正確、ABD錯誤。故選：C。7.用粗細(xì)勻稱的電熱絲加熱燒水，通電20min可燒開一壺水，若將電熱絲剪掉一部分，使它的長度減小，接入相同的電源，則燒開同樣一壺水的時間可能是（）A.15min B.20min C.22min D.25min【解析】若將電熱絲剪掉一部分，使它的長度減小，則其電阻會變小，接入相同的電源，電源電壓不變，燒開同樣一壺水，消耗的電能不變，依據(jù)W＝t可知，電阻減小，則加熱至沸騰的時間會變短，故A符合題意。故選：A。8.一根電熱絲的電阻值為R，將它接在電壓為U的電路中時，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q.運(yùn)用一段時間后，將電熱絲剪掉一小段，剩下一段的電阻值為0.5R.現(xiàn)將剩下的這段電熱絲接入電路，則（）A.若仍將它接在電壓為U的電路中，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為0.5Q B.若仍將它接在電壓為U的電路中，產(chǎn)生的熱量為Q，所需時間為2t C.若將它接入電壓為0.5U的電路中，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為0.5Q D.若將它接入另一電路，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量仍為Q，這個電路的電壓為0.5U【解析】電熱絲的電阻值為R，將它接在電壓為U的電路中時，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝W＝t，剪掉一小段，剩下一段的電阻值為0.5R。A、若仍將它接在電壓為U的電路中，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q1＝t＝2×t＝2Q，故A錯誤；B、若仍將它接在電壓為U的電路中，產(chǎn)生的熱量為Q，即t1＝t，所需時間t1＝0.5t，故B錯誤；C、若將它接入電壓為0.5U的電路中，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q2＝t＝0.5×t＝0.5Q，故C正確；D、若將它接入另一電路，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量仍為Q，即：t＝t，這個電路的電壓U′＝U，故D錯誤。故選：C。9.小明發(fā)覺當(dāng)給家中的電燈通電后，燈絲熱得發(fā)光，而與燈泡串聯(lián)的導(dǎo)線溫度幾乎感覺不到變更，對這一現(xiàn)象的說明，正確的是（）A.通過燈絲的電流大些 B.電流在導(dǎo)線中不發(fā)生熱效應(yīng) C.制成燈絲的材料電阻較小 D.導(dǎo)線和燈絲中的電流相同，但燈絲電阻更大【解析】因?yàn)闊艚z和導(dǎo)線串聯(lián)，所以通過燈絲和導(dǎo)線的電流、通電時間都相同，依據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt，燈絲電阻大，產(chǎn)生熱量多，而導(dǎo)線電阻特別小，產(chǎn)生的熱量就很小，所以電燈通電后，燈絲熱得發(fā)光，而與燈泡串聯(lián)的導(dǎo)線溫度幾乎感覺不到變更。故選項(xiàng)A、B、C都不正確，D選項(xiàng)正確。故選：D。10.小黃家中新購置了一臺掛式電熱水器，他查看了電熱水器說明書后，將電熱水器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)簡化成如圖所示電路圖，該熱水器設(shè)有高，中，低三檔，電熱絲R1＝48.4Ω，電熱絲R2＝24.2Ω，容積為20L，使水從20℃加熱到70℃，下列說法不正確的是[水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）]（）A.開關(guān)S、S1閉合，S2斷開，處于低溫檔 B.水從20℃加熱到70℃須要汲取的熱量4.2×106J C.若利用中溫檔加熱須要4200s，則電熱轉(zhuǎn)化效率為50% D.高溫檔的加熱功率2800W【解析】A、由電路圖可知，開關(guān)S、S1閉合，S2斷開，電路中電阻最大，由P＝可知，功率最小，熱水器處于低溫檔，故A正確；B、由ρ＝可得，水的質(zhì)量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×20×10﹣3m3＝20kg，水從20℃加熱到70℃須要汲取的熱量Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃×20kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×106J，故B正確；C、由電路圖可知，開關(guān)S、S2閉合，S1斷開，電熱絲R2接入電路，依據(jù)P＝可知，為中溫?fù)?；中溫檔功率P中溫＝＝＝2000W，利用中溫檔加熱4200s，須要消耗電能W＝P中溫t＝2000W×4200s＝8.4×106J，電熱轉(zhuǎn)化效率η＝×100%＝×100%＝50%，故C正確；D、閉合S、S1、S2時，R1與R2并聯(lián)，電路的總電阻最小，由P＝可知，電路的總功率最大，熱水器處于高檔，低溫檔的加熱功率P低溫＝＝＝1000W，高溫檔的加熱功率P高溫＝P低溫+P中溫＝1000W+2000W＝3000W.故D錯誤。故選：D。二、填空題11.現(xiàn)有兩電熱水壺分別是甲“220V﹣1500W”、乙“220V﹣1000W”，甲壺中裝有2kg的水，乙壺中裝有1kg的水（水的初溫相同），當(dāng)同時給它們通電正常工作時，壺（選填“甲”或“乙”）電流做功快；要想把水燒開，壺（選填“甲”或“乙”）電流做功多；壺（選填“甲”或“乙”）把水燒開須要的時間少?！窘馕觥侩姽β适潜硎倦娏髯龉炻奈锢砹浚讐氐墓β试酱?，電流做功越快；依據(jù)Q＝cm△t知，甲的質(zhì)量是乙質(zhì)量的2倍，甲汲取的熱量是乙的2倍，甲電流做的功是乙的2倍，即甲壺電流做功多；依據(jù)P＝變形得t＝，已知甲的功率是乙功率的＝1.5倍、甲電流做的功是乙的2倍，所以乙壺把水燒開須要的時間少。故答案為：甲；甲；乙。12.如圖所示，甲、乙兩個透亮容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變更反映密閉空氣溫度的變更?，F(xiàn)用該裝置探究電熱與電流的關(guān)系，則乙容器中的電阻絲R2＝Ω，通電肯定時間，視察到（選填“甲”或“乙”）容器U形管的液面高度差較大，R1與R2產(chǎn)生的熱量之比為?！窘馕觥坑蓤D可知，右側(cè)的兩個電阻并聯(lián)后再與左側(cè)的電阻串聯(lián)，用該裝置探究電熱與電流的關(guān)系，須要限制電阻相同，所以乙容器中的電阻絲R2＝5Ω；通電肯定時間，在電阻相同時，通過甲的電流大，所以甲中電阻產(chǎn)生的熱量多，視察到甲容器U形管的液面高度差較大；R1與R2的電阻和通電時間相同，通過R1的電流為通過R2的電流的2倍，則依據(jù)Q＝I2Rt可知，R1與R2產(chǎn)生的熱量之比為4：1。故答案為：5；甲；4：1。13.如圖是一個電加熱器的工作原理圖，其中R1和R2是阻值不變的發(fā)熱電阻。表中是它的部分參數(shù)。當(dāng)開關(guān)S和S1都閉合時，電加熱器處于（選填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)；電阻R1與R2的阻值之比是；加熱器在保溫狀態(tài)下正常工作5min。電阻R2產(chǎn)生的熱量是J。額定電壓220V額定加熱功率1210W額定保溫功率110W【解析】（1）由電路圖可知，開關(guān)S和S1都閉合時，只有R2連入電路中，電路電阻較小，依據(jù)P＝可知，電功率較大，電加熱器處于加熱狀態(tài)；只閉合開關(guān)S，兩電阻串聯(lián)，電路電阻較大，依據(jù)P＝可知，電功率較小，電加熱器處于保溫狀態(tài)；（2）由表中數(shù)據(jù)知，P加熱＝1210W、P保溫＝110W，則：P加熱＝＝1210W，P保溫＝＝110W，所以：P加熱：P保溫＝：＝1210W：110W即：（R1+R2）：R2＝11：1，解得：R1：R2＝10：1；（3）保溫狀態(tài)下正常工作5min，電路產(chǎn)生熱量：Q保溫＝W保溫＝P保溫t＝110W×5×60s＝33000J，而Q1：Q2＝I2R2t：I2R2t＝R1：R2＝10：1，所以，Q2＝Q保溫＝×33000J＝3000J。故答案為：加熱；10：1；3000。14.22歲的中國青年科學(xué)家曹原證明了石墨烯在特定條件下的超導(dǎo)性能，這是一百多年來對物質(zhì)超導(dǎo)零電阻特性的又一重大發(fā)覺。若將來實(shí)現(xiàn)石墨烯超導(dǎo)輸電，依據(jù)定律推斷輸電線路可實(shí)現(xiàn)電能零耗損?！窘馕觥慨?dāng)導(dǎo)體的溫度降至某一低溫時，它的電阻突然變?yōu)榱?，這種特性稱超導(dǎo)性。由于超導(dǎo)體的電阻為零，依據(jù)Q＝I2Rt知，產(chǎn)生的熱量為零，所以在用超導(dǎo)體進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電時不會消耗電能產(chǎn)生熱量，削減了在輸電過程中的能量損耗，大大節(jié)約了能源。故答案為：焦耳。15.中國茶文化源遠(yuǎn)流長，遵義是名茶之鄉(xiāng)。泡茶時茶香四溢屬于現(xiàn)象；在某次泡茶過程中，用1500W的電熱水壺正常工作7min，能將1.5L水從25℃加熱到95℃，則電熱水壺此次加熱效率為。[c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]【解析】泡茶時茶香四溢，這是擴(kuò)散現(xiàn)象，說明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動；電熱水壺中水的體積為：V＝1.5L＝1.5×10﹣3m3；依據(jù)ρ＝可知，水的質(zhì)量為：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；水汲取的熱量為：Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（95℃﹣25℃）＝4.41×105J；電熱水壺正常工作7min消耗的電能為：W＝Pt＝1500W×7×60s＝6.3×105J；電水壺的加熱效率為：η＝＝×100%＝70%。故答案為：擴(kuò)散；70%。三.試驗(yàn)探究題16.如圖所示，物理試驗(yàn)小組探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與什么因素有關(guān)”的試驗(yàn)裝置。兩個透亮容器中封閉著等量的空氣，且都有一段電阻絲。將透亮容器與U形管相連，接入電路。（1）此透亮密閉容器和U形管（填“是”或“不是”）連通器。（2）試驗(yàn)中通過視察U形管兩側(cè)液面高度差的變更來反映密閉空溫度的變更，在探討很多物理問題時都會用到這種方法，下列試驗(yàn)采納相同探討方法的是。A.探究電流與電壓、電阻的關(guān)系B.用鐵屑顯示磁體四周磁場分布C.探討光的傳播時，引入光線D.探討影響蒸發(fā)快慢的因素（3）在乙裝置中，A、B透亮容器中相同時間產(chǎn)生熱量較多的是容器。（4）小明同學(xué)將丙圖中左側(cè)燒杯中煤油換成等質(zhì)量的水，又將右側(cè)燒杯中的R2換成（填“大于”“小于”或“等于”）R1的電阻，由此用來探究不同物質(zhì)的吸熱實(shí)力，通過試驗(yàn)描制成如丁圖所示圖象，由圖象可知煤油的比熱容為J/（kg?℃）?！窘馕觥浚?）由圖知，U形管內(nèi)注入適量紅墨水，下端相連通，當(dāng)上端有一個是封閉的，所以不屬于連通器；（2）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能干脆視察，依據(jù)轉(zhuǎn)換法，試驗(yàn)中通過視察U形管液面高度的變更反映密閉空氣溫度的變更；A、探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，采納的是限制變量法；B、用鐵屑顯示磁體四周磁場分布，采納的是轉(zhuǎn)換法；C、探討光的傳播時，引入“光線”，采納的是模型法；D、探討影響蒸發(fā)快慢的因素，采納的是限制變量法；故選B；（3）由圖可知，A、B透亮容器中的兩個電阻是串聯(lián)的，電流和通電時間相同時，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，所以A側(cè)電阻產(chǎn)生的熱量多；（4）探究不同物質(zhì)的吸熱實(shí)力時，需保證液體的種類不同，液體的質(zhì)量相同，加熱源相同，因此需將乙圖中的R2換成等于R1的電阻，并且需利用天平測量水的質(zhì)量等于煤油的質(zhì)量；由圖乙知，上升相同的溫度，水用的時間是煤油的2倍，即汲取的熱量是煤油的2倍，依據(jù)c＝可知，在質(zhì)量、升溫相同的狀況下，比熱容與Q成正比，故煤油的比熱容：c＝×4.2×103J/（kg?℃＝2.1×103J/（kg?℃）。故答案為：（1）不是；（2）B；（3）A；（4）等于；2.1×103。四、計(jì)算題17.如圖甲為家用電熱飲水機(jī)，圖乙為它的電路原理圖，如表為它的銘牌數(shù)據(jù)。水桶容量20L熱水箱容量1L額定電壓220V加熱功率400W保溫功率44W（1）當(dāng)S1閉合，S2斷開時，電熱飲水機(jī)處于加熱還是保溫狀態(tài)？此時電路中的電流是多大？（2）飲水機(jī)正常工作時，將熱水箱中的水從20℃加熱到100℃，水汲取的熱量是多少？[水的比熱容4.2×103J/（kg?℃）]（3）電熱飲水機(jī)正常工作時加熱效率為80%.求：將熱水箱中的水從20℃加熱到100℃的時間為多少秒？【解析】（1）由電路圖可知，當(dāng)S1閉合，S2斷開時，兩電阻串聯(lián)，電路中的總電阻最大，由P＝UI＝可知電路的總功率最小，電熱飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)；依據(jù)P＝UI知，此時電路中的電流：I保溫＝＝＝0.2A；（2）由ρ＝可得，熱水箱中水的質(zhì)量：m＝ρV＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，水從20℃加熱到100℃，水汲取的熱量：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；（3）飲