2021届(2020-2021学年)人教版物理九年级全一册重难考点专题训练 (11)焦耳定律

给我一个支点，可以撬起整个地球。

——阿基米德
2021届人教版物理九年级全一册重难考点
专题训练
（11）焦耳定律
1.下列情况中不属于防止电热危害的是( ) A.电视机的后盖有许多孔 B.电动机外壳有许多散热片
C.电脑机箱内有小风扇
D.家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
2.如图甲所示是某种电热饮水机的简化电路示意图。

图乙是它的有关参数.它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关0S 自动控制）。

在用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V ，加热效率为80%
333
=4.210J/(kg )=1.010kg/m c ρ⎡⎤⨯⋅⨯⎣⎦水水忽略温度对电阻的响℃，影。

则下列说法正
确的是( )
A.温控开关0S 断开时为加热状态
B.根据有关参数可知, 1R 的阻值为40Ω，2R 的阻值为1210Ω
C.当饮水机在用电高峰期给水加热，它的实际功率为1000W
D.若在用电高峰期将装满水箱的水从20℃加热至100℃，所需时间为504s
3.为了探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关，某同学将两段阻值不同的电阻丝12,R R 分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套方案.已知所用的
蓄电池电压相等且保持不变，12R R <，装入烧瓶的煤油质量相等，下列有关此探究活动的各种表述，错误的是( )
A.该实验中，电流通过导体产生的热量的多少是通过温度计示数变化大小体现出来的
B.甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关
C.比较相同通电时间内温度计,a c 示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关
D.在相同的通电时间内，d 温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多
4.两个定值电阻12R R 、并联在电路中,通过它们的电流与其两端的电压关系如图所示，闭合开关，则12R R 、产生的热量之比为（ ）
A.2：1
B.1:2
C.4:l
D. 1:4
5.如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，123R R R ==,当开关S 闭合后，下列说法正确的是( )
A.该实验装置是探究电流通过电阻时产生的热量与电阻大小的关系
B.通过电阻1R 和2R 的电流相等
C.通电一段时间后，右边U 形管内液面的高度差比左边小
D.该实验装置是利用U 形管中液体的热胀冷缩来反映电阻放出热量的多少的
6.如图所示的电路中，电阻=5R Ω，灯泡L 的额定功率是4W 。

开关闭合后，电压表的示数为6V ，60S 内电流通过电阻R 产生的热量是12J ，假设灯泡的电阻不受温度的影响，下列计算结果正确的是( )
A. 通过R 的电流是1.2A
B. 通过R 的电流是0.2A
C. L 的额定电压是5V
D. L 的额定电压是10V
7.如图所示电路,电源电压为12V,10,20R R =Ω=Ω6,当123S S S 、、3闭合时,电路消耗的总功率为________W;当闭合1S ,断开23S S 、时,电压表示数为V 3,则s 10内3R 产生的热量为________J,此时1R 的功率与123S S S 、、闭合时1R 的功率的比值为_______.
8.如图所示，电源电压不变，230ΩR =，310ΩR =．只闭合1S ，电流表Ⓐ示数为0.2A ，电压表Ⓥ示数为4.0V ，则定值电阻1R 为 Ω，电源电压为 V ．闭合123S S S 、、，电流表12A A 、示数之比为 ，通电1min 电阻1R 产生的热量为 J 。

9.某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。

他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U 形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。

（1）请你用笔画线代替导线，把图甲中两个容器内的电阻丝连接到电路中。

（2）实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫_______。

（3）接好电路，闭合开关，通电一段时间后,________(填“左”或“右”)侧U 形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间均相同的情况下，_______越大，所产生的热量越多。

（4）让两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部将一个相同阻值的电阻和这个容器内的电阻并联（如图乙所示）。

移走图甲中的电阻,换接图乙中的电阻到电路中，重新做这个实验。

此时通过两容器中电阻的电流不同，在通电时间相同的情况下，观察U 形管中液面高度变化，由此得到的结论是________。

（5）如果热量用Q 表示，电流用I 表示.电阻用R 表示，时间用t 表示，则Q=_____。

10.下表为一台电烤箱的铭牌，其内部简化电路如图所示，1R 和2R 均为电热丝。

则：
1.电烤箱在高温挡时正常工作5min 所产生的电热是多少？
2.开关12S S 、均闭合时，电烤箱处在什么挡位？电路中1R 的阻值是多少？
3.电烤箱在低温挡正常工作时，1R 的功率是多少？
答案以及解析
1.答案：D
解析：本题考查电热的危害的防止，电视机的后盖上有小孔、电动机外壳上有散热片、电脑机箱内有小风扇都是为了散热，确保用电器正常工作.A 、电视机的机壳上有许多小孔是为把各电器元件产生的热量及时散失掉.不符合题意.B 、过多的热量会影响计算机的正常工作，机箱内有风扇，这都是为了散失热量.不符合题意.C 、电流通过电机产生的热量是有害的，有许多散热片可以用来散热.不符合题意.D 、家电长时间停用，隔一段时间应通电一次防止家电受潮，再次使用时被损坏.符合题意.故选D.
2.答案： C
解析：由电路图可知，开关0S 闭合时，只有电阻接入电路，电路电阻较小，由2U P R
可知，
电压一定时，电路中的电阻较小，饮水机的功率较大，处于加热状态;开关0S 断开时，两电阻串联，电路电阻较大，电功率较小，饮水机处于保温状态，A 错误。

电热饮水机处于加热
状态时，电路中电阻为1R ，由2U P R =可得，电阻22
1(220V ==401210W U R P =Ω加热）
，电热饮水
机处于保温状态时，1R 与2R 串联，则电路中的总电阻22
(220V ===121040W
U R P Ω总保温）
，因
串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电阻211210401170R R R =-=Ω-Ω=Ω总，B
错误.当饮水机在用电高峰期给水加热时，实际功率22
1(220V ==1000W 40U P R =Ω
实
实
）
,C 正确。

装满水箱时水的体积3
3
=1.5L=1.510m V -⨯,水的质量33
1.010kg/m
m V ρ==⨯水331.510m 1.5kg -⨯⨯=，水吸收的热量30=() 4.210J/(kg )Q c m t t -=⨯⋅⨯
吸水℃3
5
1.510kg (10020) 5.0410J -⨯⨯-=⨯℃℃,由=100%Q W
η⨯吸
可得，消耗的电能555.0410J
6.310J 80%
Q W η⨯===⨯吸
,加热时间
56.310J ==630s 1000W W t P ⨯'=实
，D 错误。

3.答案：D
解析：A 、当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而使温度计示数上升，因此可根据温度计示数的大小可知温度升高的多少；故A 正确；
B 、甲中两电阻串联，则两电阻中的电流相等，则可知热量应由电阻有关，根据温度计示数的变化判断吸收热量的多少，则可知热量与电阻大小的关系；故B 正确；
C 、甲乙两图中，通过电阻1R 的电流不同，比较相同通电时间内,a c 两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关；故C 正确；
D 、在电源电压和通电时间相同的条件下：
由串并联电路的电压关系可知，串联使用时各电阻两端电压小于电源电压，并联使用时各电
阻两端电压等于电源电压，由2
Q I Rt =，U I R =得，2U t Q R
=，可知各电阻并联时产生的热
量多；
两电阻并联时，由2U t
Q R
=可知，电压相等，12R R <，电阻1R 产生的热量多；故D 错误；
故选D.
4.答案：A
解析：该电路为并联电路，电压是相同的，由图可知，电压相同，通过12R R 、的 电流之比为2:1;根据U
I R
=
可知，12R R 、的电阻之比为1:2;通电时间相同.电压相同，则根据焦耳定律公式2
U Q W t R
==可知，产生的热量与电阻成反比，故热量之 比为2:1.故选A.
5.答案：C
解析：装置中23R R 、并联后再与1R 串联，通过1R 的电流123I I I =+，而23I I =，所以右边容器中通过2R 的电流2I 是左侧通过尽电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，故A 、B 错误;左、右两容器中的电阻相同，而通过电阻1R 的电流大于通过2R 的电流，通电时间相同，由2
Q I Rt =可知，左边容器中的电阻产生的热量多，左边U 形管内液面的高度差比右边U 形管内液面的高度差大，故C 正确；对密闭容器中的空气加热，引起U 形管中液面高度变化，是利用容器内气体的热胀冷缩来反映电阻放出热量的多少，故D 错误。

6.答案：BD
解析：由2
Q I Rt =得，通过R 的电流I =
=，故A 错误，B 正确；由U
I R
=
得，电阻R 两端的电压R 0.2A 5Ω1V U IR ==⨯=,由电路图可知，电压表测电源电压，其示数6V U =，灯泡L 两端的电压L R 6V 1V 5V U U U =-=-=,由U
I R
=得，灯
泡L 的电阻L L 5V
250.2A
U R I ===Ω,由2U P R =
得，灯泡L 的额定电压
10V
U =额，故C 错误,D 正确。

7.答案：5.4;9;
14
解析：当123S S S 、、闭合时，12R R 、为的并联电路，干路中的电流12126V 6V 0.9A 1020U U I I I R R =+=
+=+=ΩΩ
,电路消耗的总功率6V 0.9A 5.4W P UI ==⨯=;当闭合1S ，断开23S S 、时，为13R R 、的串联电路，电压表测量1R 两端电压，13V U =,则3R 两端电压316V 3V=3V U U U =-=-，流经1R 的电流1113V
0.3A 10U I R '===Ω，串联电路中电流处处
相等，则310.3A I I '==，由U
I R
=可得，3333V 10,s 0.3A U R I ===Ω10内3R 产生的热量
333V 0.3A s 9J Q U I t ==⨯⨯=10;此时1R 的功率22
111(3V)0.9W 10U P R ===Ω；123S S S 、、闭合时1R 的功率22
1(6V) 3.6W 10U P R '===Ω，则10.9W 13.6W 4P P =='.
8.答案：20；6；5：2；108。

解析：（1）只闭合1S ，电阻13R R 、串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是电阻1R 两端的电压。

由欧姆定律可得1R 的阻值：
11 4.0V =20Ω0.2A
U R I =
=； 根据串联电路的特点和欧姆定律可得，电源电压： 13(=0.2A (20Ω+)10Ω)=6V U I R R =+⨯；
（2）闭合123S S S 、、，电阻12R R 、并联，电流表1A 测量的是干路中的总电流，测量2R 的电流，电压表测量的是电源电压； 则通过1R 的电流：116V
=0.3A 20Ω
U I R =
=， 2A 的示数（通过2R 的电流）
：226V =0.2A 30Ω
U I R ==，
所以干路中电流表1A 的示数：20.3A+0.2A=0.5A I I I =+=，
电流表12A A 、示数之比为
20.5A 5=0.2A 2
I I =； 通电11min R 产生的热量：22
111(0.3A)20Ω60s=108J Q I R t =⨯⨯=。

9.答案：（1）如图所示
（2）转换法 （3）右;电阻
（4）在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多 （5） 2I Rt
解析：（1）将滑动变阻器、两个相同的透明容器中的电阻丝、电源、开关逐一顺次连接即可，滑动变阻的连线要按“一上一下”连接，如图所示。

（2）电流产生的热量不便于用眼睛直接观察和测量，通过U 形管内液柱的高度变化来反映，这种方法是初中物理常用的转换法。

（3）因串联电路中各处的电流相等，所以两电阻丝串联时通过它们的电流相等；由2Q I Rt =可知，在电流和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，密封的空气吸收热量后体积膨胀程度大，所以右侧U 形管中的液面高度变化大。

（4）在乙图中，两个5Ω的电阻丝并联后再与一个5Ω的电阻丝串联，根据串联电路的电流特点可知，通过右侧两个电阻丝的总 电流和通过左侧电阻丝的电流相等，即=I I 右左
，两个
5Ω的电阻丝并联,根据并联电路的电流特点知12I I I =+右，两电阻丝阻值相等，则各支路中电流相等，12I I =,所以通过右侧容器中电阻丝：的电流是左侧电流的一半，根据U 形管液面的高度可知，电流越大，产生的热量越多；故结论为在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。

（5）由焦耳定律可知2Q I Rt =
10.答案：1. 5
3.310J ⨯ 2.高温挡；44Ω 3.176W
解析：1.电烤箱在高温挡时正常工作的功率=1100W P 高:则5min 内所产生的电热
51100W 560s 3.310J Q W P t ===⨯⨯=⨯高
2.开关12S S 、均闭合时，电路为1R 的简单电路，电路的总电阻最小，由2U P UI R
==可知，
电路的功率最大，此时电烤箱处于高温挡，则电阻22
1(220V)441100W
U R P ===Ω高
3.当开关1S 闭合、2S 断开时,两电热丝串联，电路的总电阻最大，功率最小，此时电烤箱处
于低温挡，由P UI =可得，电烤箱在低温挡时，正常工作的电流440W =2A 220V
P I U ==低低,则电阻1R 的功率2
2
11(2A)44176W P I R ==⨯Ω=低。

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