2020-2021学年九年级物理练习--焦耳定律

电功率焦耳定律一、选择题1．下列家用电器，主要利用电流热效应工作的是（）A．收音机B．电烤炉C．电风扇D．电视机【答案】B【解析】【分析】【详解】A．收音机工作时，主要将电能转化为声能，不是利用电流的热效应，不合题意；B．电烤箱工作时，主要将电能转化为内能，是利用电流的热效应，符合题意；C．电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，不合题意；D．电视机工作时，主要将电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应，不合题意。故选B。【点睛】当电流通过电阻时，电流作功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。明确各用电器使用时的能量转化可做出判断。2．如图所示用电器，工作时主要将电能转化为机械能的是()A．电熨斗B．洗衣机C．电水壶D．电烙铁【答案】B【解析】A、电熨斗工作时将电能转化成内能，不符合题意；B、洗衣机工作时将电能转化成机械能，符合题意；C、电水壶工作时将电能转化成内能，不符合题意；D、电烙铁工作时将电能转化成内能，不符合题意。故选：B。3．小明家的电饭锅电源线坏了，他在网上新买了一根，使用时闻到橡胶的焦糊味，他立即拔下电源插头，发现这根电源线很热，其他用电器仍然正常工作，你认为引起电源线过热的原因可能是A．电路的电压过高B．新买的电源线过短C．新买的电源线过粗D．新买的电源线过细【答案】D【解析】【分析】【详解】A、家庭电路中各用电器之间属于并联，其它用电器仍正常工作，说明电路电压正常，所以选项A不符合题意；B、电饭锅跟导线串联，通过它们的电流大小和通电时间相等，如果导线短，导线的电阻将会很小，产热将会很少，不会烧焦，所以选项B不符合题意；C、电饭锅跟导线串联，通过它们的电流大小和通电时间相等，如果导线太粗，导线的电阻将会很小，产热将会很少，不会烧焦，所以选项C不符合题意；D、电饭锅跟导线串联，通过它们的电流大小和通电时间相等，导线烧焦说明导线的电阻过大，产生的热量多，是由于导线过细造成的，所以选项D符合题意．4．如图是探究电流产生热量与哪些因素有关的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化．下列说法正确的是（）A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小【答案】B【解析】图甲装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电流相等，也就是说两容器内的电阻相等，但电流不相等，所以不能研究电流产生的热量与电阻的关系，A错误；同时根据2QIRt，左侧电流大，产生的热量多，故B正确；图乙，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系，C错误；根据2QIRt右侧电阻大，产生的热量多，所以右侧U形管中液面的高度差比左侧的大．故选B．5．电炉中电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为（）A．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流B．导线的绝缘皮隔热C．导线散热比电阻丝快D．导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量很少【答案】D【解析】【分析】【详解】A．电炉丝跟铜导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，故A错误；BCD．因为Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，所以产生的热量Q电炉丝＞Q导线，即相同时间内导线产生的热量小于电炉丝产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故D正确，B、C错。故选D。6．将规格都是“220V180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是A．电冰箱产生的热量最多B．电脑产生的热量最多C．电热毯产生的热量最多D．三者产生的热量一样多【答案】C【解析】分析：由题意知，三种用电器的额定电压都是220V，额定功率都是180W；家庭电路电压是220V，把这三个用电器接入家庭电路，三个用电器都正常工作，实际功率相同都等于额定功率，通电时间相同，根据𝑊=𝑃𝑡可知消耗的电能相同；通过分析三种用电器工作时的能量转化情况，找出产生热量最多的用电器。解答：∵接在家庭电路中，U=220V，∴三种用电器的实际功率：𝑃实=𝑃额=180𝑊；又∵𝑊=𝑃𝑡，用电器工作时间t相等，∴三种用电器消耗的电能相同；∵电冰箱与电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量；∴产生热量最多的是电热毯。故选：C。【点睛】知道电流做功的实质：电流做功的过程就是消耗电能转化为其它形式能的过程，能分析三种用电器的能量转化是本题的关键。7．如图所示，电源电压和灯L的电阻不变，灯L上标有“6V3W”字样。当开关S闭合，滑片P移至a端时，电流表的示数为1.0A，灯L正常发光；当开关S断开，滑片P移至b端时，电源电压U和灯L消耗的电功率P为（忽略温度对灯丝电阻的影响）（）A．3V、1.5WB．3V、0.75WC．6V、1.5WD．6V、0.75W【答案】D【解析】【分析】【详解】当开关S闭合，滑片P移至a端时，灯泡和变阻器并联，电流表测干路电流，由于灯泡正常发光，所以，电源电压是：U=U变=UL额=6V，通过灯泡的电流是：3W0.5A6VLLLPIU额额额，则通过变阻器的电流是：I变=I-IL额=1A-0.5A=0.5A，滑动变阻器的最大阻值是：6V120.5ALURI额变变当开关S断开，滑片P移至b端时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联，灯泡的电阻是：6V120.5ALLLURI额额，此时电路中的电流是：6V0.25A1212LUIRR变灯泡的实际功率是：P实=I′2RL=（0.25A）2×12Ω=0.75W。故只有D正确。二、填空题8．如图是电饭锅内部简化电路图，已知R0=55Ω，R1=1045Ω，当S接“1”时，电饭锅正常工作电路中电流是__A；当S接“2”时，通电1min产生的热量是__J。【答案】0.25.28×104【解析】【分析】【详解】[1]由图可知，当S接“1”时，R0和R1串联，总电阻R总=R0+R1=55Ω+1045Ω=1100Ω这时电饭锅正常工作电路中电流I1=220V=1100UR总=0.2A[2]当S接“2”时，R1短路，只有R0工作，这时电路中电流I2=0220V55UR=4A通电时间t=1min=60s产生的热量Q=I2R0t=(4A)2×55Ω×60s=5.28×104J9．小明的妈妈是一个手机控，她一有时间总是抱着手机不停地刷屏，有一次她连续刷屏2个小时，使手机温度明显升高，手机温度升高是因为电流的_____效应；如果手机工作时的总电阻是12欧姆，工作电流为250mA，那么，她刷屏2个小时，手机一共能产生_____J的热量．用充电器给手机电池充电时，电池和充电器都会明显发热，但连接手机和充电器的导线却无明显发热，是因为它们的_____不同。【答案】热5.4×103电阻【解析】【分析】【详解】[1]手机使用时温度明显升高是因为电流的热效应，使电流通过导体时产生了热量。[2]手机产生的热量Q=I2Rt=（0.25A）2×12Ω×2×3600s=5.4×103J[3]由公式Q=I2Rt可知，用充电器给手机电池充电时，电流和通电时间相同，导线的电阻很小，所以电池和充电器都会明显发热，但连接手机和充电器的导线却无明显发热。10．电动机是将电能转化成机械能的机器，但由于线圈内部有电阻，所以同时还有一部分电能转化成内能。若一台玩具电动机接在6V的电源两端，使其正常转动时，通过电动机中的电流为0.3A；短暂地卡住电动机转轴，使其不能转动，通过电动机中的电流为3A。则这台电动机线圈的电阻为______Ω，正常转动时的效率是_____。【答案】290%【解析】【分析】【详解】[1]电动机转轴卡住时电流为3A，故电动机线圈电阻为R=UI=6V3A=2Ω[2]设电动机正常运转时，在t时间内消耗的电能为W=UIt=6V×0.3A×t在t时间产生的热量为Q=I2Rt=(0.3A)2×2Ω×t电动机正常运转时的效率η=WW有总=-WQW=26V0.3A-0.3A2Ω6V0.3Attt=90%11．“电热驱蚊器”是利用电流的______效应工作的，发热元件是一个阻值为1000Ω的电阻，接在220V电路中通电100s产生的热量为______J．【答案】热4840【解析】【分析】【详解】[1]“电热驱蚊器”通电时，所以是利用电流的热效应工作的；[2]发热元件是一个阻值为1000Ω的电阻，接在220V电路中通电100s产生的热量为：22220V100s4840J1000ΩUQWtR【点睛】在纯电阻电路中，电流做的功全部用来产生热量，所以电功与电热是相等的。12．电炉丝热得发红，而跟它串联的导线却几乎不发热，这是因为通过它们的电流_____（填“相等”或“不相等”），而导线的电阻比电炉丝的电阻___（填“小”或“大”）得多。【答案】相等小【解析】【分析】【详解】[1][2]电热丝跟导线是串联的，根据串联电路电流关系，通过它们的电流相等，由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流相等，通电时间相同，电阻越大产生的热量越多，电热丝产生的热量远远大于导线产生的热量，所以导线的电阻比电炉丝的电阻小得多。13．在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系图像如图乙所示。求：(1)30min内电路消耗的总电能；(2)饮水机工作时，通过电阻R1的电流；(3)电阻R2的阻值。【答案】(1)56.610J；(2)1A；(3)110Ω【解析】【分析】【详解】（1）由乙图知，以660W的功率工作了10min，根据WPt得，消耗的电能为5111660W1060s3.9610JWPt以220W的功率工作了20min，消耗的电能为5222220W2060s2.6410JWPt30min内电路消耗的总电能为55512 3.9610J+2.6410J=6.610J（2）由图知，当两开关都闭合时，两电阻并联，功率大为高档，当S2断开时，只有R1接入电路工作，为低档，低档功率为220W，根据PUI得通过电阻R1的电流为：1220W==1A220VPIU低（3）高档功率为660W，低档功率为220W，所以R2的功率为2-=660W-220W=440WPPP低高根据2UPR得电阻R2的阻值2222220V110Ω440WURP14．如图所示，电源电压为9V恒定不变，小灯泡L标有“6V3W”字样，滑动变阻器R1标有“20Ω2A”字样，定值电阻R2=10Ω。(1)只闭合开关S1，调节滑动变阻器的滑片P，使小灯泡恰好正常发光，求此时电流表的示数和滑动变阻器接入电路的电阻值；(2)把滑动变阻器的滑片P移至b端，只闭合开关S2、S3，求R1两端的电压和10s内电流通过定值电阻R2产生的热量。【答案】(1)0.5A；6Ω；(2)9V；81J【解析】【分析】【详解】(1)只闭合S1，滑动变阻器R1和灯L串联，灯L正常发光，则UL=U额=6V电路中的电流I=I1=I额=3W=6VPU额额=0.5A滑动变阻器R1两端的电压U1=U-UL=9V-6V=3VR1=113V0.5AUI=6Ω(2)滑动变阻器的滑片P在b端，只闭合S2、S3，滑动变阻器R1和R2并联，根据并联电路的电压关系，R1两端的电压U1'=U2'=U=9V10s内电流通过定值电阻R2产生的热量Q2=I2'2R2t=222UR×t=2(9V)10×10s=81J答：(1)此时电流表的示数是0.5A，滑动变阻器接入电路的电阻值是6Ω；(2)R1两端的电压是9V，10s内电流通过定值电阻R2产生的热量