人教版九年级全18.4 焦耳定律
一、选择题
1． （2022秋 太原期末） 下列利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A．
电风扇 B．
电视 C．
洗衣机 D．
电饭煲
2． （2023 阿荣旗二模） 使规格都是“220V，180W”的一台冰箱、一台电脑、一张电热毯都在额定电压下工作相同的时间，则（ ）
A．电冰箱产生的热量最多
B．电热毯产生的热量最多
C．电流通过电脑做的功最多
D．电热毯消耗的电能最快
3． （2022秋 香河县期末） 下列情况中，属于防止电热危害的是（ ）
A．电视机背后有散热窗
B．家庭电路中安装漏电保护器
C．冬天用电取暖器取暖
D．家用电器长时间不使用，隔一段时间通电一次
4． （2023 射洪市校级模拟） 如图是一个油量表的示意图，滑动变阻器R 2 规格为“20Ω 1A”。闭合开关，当浮球最低时滑片P滑到a端，电流表示数为0.3A，当浮球最高时，滑片P滑到b端，电流表示数为0.5A。下列说法正确的是（ ）
A．电阻R 1 的阻值为20Ω
B．当浮球最高时，滑片P在B端，电流表示数0.75A
C．在加满油后，1min内电阻R 1 产生的热量为450J
D．电阻R 1 最小功率为7.5W
5． （2023 兴化市模拟） 将一个电动机与一根电热丝串联后接到电源上，若电动机线圈的电阻与电热丝的电阻相等，闭合开关后电动机正常转动。则：①通过电动机的电流等于通过电热丝中的电流；②电动机两端的电压等于电热丝两端的电压；③相同时间内电动机消耗的电能等于电热丝消耗的电能；④相同时间内电流通过电动机线圈产生的热量等于电热丝产生的热量。以上判断正确的是（ ）
A．①②③④ B．①④ C．①②③ D．①②④
6． （2023 蔡甸区模拟） 如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A，B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻R 1 =R 2 =R 3 ，小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关，下列说法正确的是（ ）
A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
B．通过R 1 的电流和通过R 2 的电流大小之比为2：1
C．电阻R 1 两端的电压和R 2 两端的电压相等
D．通电后，A管的液面将会比B管的液面低
7． （2022秋 嘉祥县校级期末） 如图为某个品牌暖手宝及其主要参数，暖手宝内有水及电加热元件等，使用前要先给暖手宝通电加热，假设暖手宝加热效率是60%，在额定电压下，水由室温10℃加热至自动断电[c 水 =4.2×10 3 J/（kg ℃）]。则（ ）
主要参数
袋内水的质量：1kg
额定电压：220V
额定功率：500W
自动断开温度：65℃
A．暖手宝加热时电加热元件是利用热传递增加了内能
B．暖手宝电加热时间为770s
C．暖手宝电加热时消耗的电功率一定是500W
D．暖手宝暖手时放出的热量是3.85×10 5 J
解题模型：探究电流的热效应与哪些因素有关
8． （2023 五华区校级模拟） 如图甲为探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关的实验装置，两个相同的烧瓶内装有质量和初温相等的煤油，温度计和电阻丝用橡胶塞固定后置于烧瓶中，通过电阻丝的电流与加在电阻丝两端的电压关系如图乙所示，则（ ）
A．该实验中控制煤油的质量和初温相等，是运用了控制变量法
B．实验在探究电热Q与电流I是否有关
C．电阻R 1 两端的电压与R 2 两端的电压相等
D．通电一段时间后，R 2 瓶中温度计的示数变化较大
二、填空题
9． （2023 成都模拟） 小明想探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”，设计的实验装置如图所示，此时小明是想探究电流通过导体时产生的热量与 电流大小 的关系；若通过左侧容器内电阻的电流为1A，则通电1min右侧容器内电阻产生的热量是 75 J。
10． （2023 宁江区四模） 如图所示，电炉子是利用电流的 _____ 效应来工作的；小虎发现电阻丝发红不均匀，这是因为电阻丝不同部位的 _____ （选填“电流”或“电阻”）不同。
11． （2023 高邮市模拟） 小华想利用家中的电能表（如图）测量电水壶的电功率和热效率，他把质量为1kg,温度是20℃的冷水倒入电水壶中，然后把家中的用电器都与电源断开，仅让电水壶工作，在5min内将这壶水烧开（标准大气压下），他观察到电能表转盘转了70转，将这壶水烧开，水吸收的热量是 _____ J；电水壶的电功率为 _____ W；电水壶的热效率为 _____ 。
12． （2023 顺城区三模） 如图甲所示电路，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V，在保证所有元件安全的情况下，第一次只闭合开关S和S 1 ，将滑动变阻器的滑片由最右端向左最大范围移动；第二次只闭合开关S和S 2 ，将滑片由最左端向右移动到某处时灯泡恰好正常发光。两次滑片移动过程中电压表与电流表的示数关系图象如图乙。则小灯泡的额定功率为 _____ W；滑动变阻器的最大阻值为 _____ Ω；第一次调节中，1min电阻R 1 最多产生的热量为 _____ J。
解题模型：探究电流的热效应与哪些因素有关
13． （2023 云南模拟） 小明在研究电流产生的热量与什么因素有关时，设计了如图所示的两个实验装置，其中 _____ 装置能够解释“电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热”，乙装置通电一段时间后， _____ （选填“左”或“右”）瓶内电阻丝产生的热量多。
三、解答题
14． （2023 平遥县一模） “创新”小组的同学们调查发现，雨雪天气里汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路；电源电压100V，两个加热电阻R 1 、R 2 的阻值均为100Ω，电路低温挡除雾，高温挡除霜，其中高温挡的功率为100W。模拟测试中，开启除霜模式加热后视镜1min,用温度传感器测得其温度升高了10℃。求：
（1）请你在虚线框内画出该后视镜的电路图。
（2）高温挡除霜模式下电路中的电流和加热效率。[查资料得：后视镜玻璃质量约0.5kg,玻璃的比热容约0.8×10 3 J/（kg ℃）]
15． （2023 分宜县校级模拟） 小明家新买了一台家用饮水机，有加热和保温两种工作状态，其内部电路图如图所示，当S闭合、S 0 断开时，饮水机处于保温状态（R 1 、R 2 电阻不受温度影响）。从说明书上收集到部分数据如表所示。
（1）求R 1 的电阻。
（2）饮水机在加热状态下正常工作，不计热量损失，水箱装满水，水从20℃加热到70℃需多长时间？[水的比热容c=4.2×10 3 J/（kg ℃）]
（3）购买家电时，能效等级是重要的参考数据。在中国能效标识中，能效等级1～5分别对应绿到红的五种颜色，则能效等级数字越小表示的意义是什么？
水箱装满水的质量 2kg
额定电压 220V
加热时的功率 2100W
保温时的功率 100W
能效等级 2级
16． （2023 蔡甸区模拟） 如图甲所示是常用的3D打印笔，它通过加热，挤出热熔的塑料，然后在空气中迅速冷却，最后凝固成形。此打印笔有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，R 1 、R 2 是用于发热的电阻，表格是该款3D打印笔的相关参数。
额定电压 220V
慢挡打印功率 22W
快挡打印功率 66W
（1）打印笔工作时，PTC电阻发热，塑料受热逐渐变软变稀，此时 _____ 能转化为 _____ 能；当S闭合，S 1 _____ （填“闭合”或“断开”）时，该3D打印笔为快挡。
（2）求R 2 的阻值？
（3）某次使用快挡打印，共将33g的塑料条从20℃加热到220℃，且该3D打印笔快挡打印时的热效率为80%，求完成这次打印需要多长时间？[塑料条的比热容为2.0×10 3 J/（kg ℃）]
17． （2023春 冷水滩区校级期中） 初（2001）班教室里有一款饮水机，其工作电路可简化为如图甲所示的电路。S是温度控制开关，根据饮水机内水杯中水温的变化自动切换加热和保温两种工作状态，R 1 、R 2 是加热管的电阻（不考虑阻值受温度变化影响），它的部分技术参数如表所示，试回答下列问题：
额定电压 220V
加热功率 900W
保温功率 20W
水杯容量 0.6kg
（1）S闭合时，饮水机处于 _____ 工作状态。R 1 的阻值是 _____ 。
（2）水杯中装满20℃水时，饮水机正常工作，加热多长时间可将水烧开？[水的比热容为4.2×10 3 J/（kg ℃），当时气压设定为1标准大气压，不考虑热损失]
（3）最近一次使用时，加热管R 1 损坏了，物理兴趣小组的同学们利用电位器（相当于滑动变阻器，以下称为变阻器）设计了如图乙所示的电路来控制加热管R 2 的发热功率，在老师的指导下进行模拟实验，将滑片从变阻器的一端滑到另一端的过程中，同学们通过实验测量，得出变阻器消耗的电功率P随电流I关系的图象如图丙所示，则：
①求R 2 的发热功率范围。
②简述：这种设计方案有什么不妥之处（指出一种合理的不妥情况即可）。
参考答案
1、D
2、B
3、A
4、C
5、B
6、B
7、B
8、D
9、 电流大小 ; 75 ;
10、 热 ; 电阻 ;
11、 3.36×10 5 ; 1400 ; 80% ;
12、 3 ; 20 ; 216 ;
13、 甲 ; 左 ;
14、 解：（1）由P=UI= 可知，高温挡时电路的电阻：R 高温 = = =100Ω，
由题意可知，高温挡时电路的电阻与单个加热电阻的阻值相等，因此高温挡时电路为R 1 的简单电路，
由P=UI= 可知，低温挡电路的电阻大于高温挡电路的电阻，
因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻，串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻，所以低温挡时，R 1 、R 2 串联，因此电路图如图所示：
；
（2）由P=UI可知，高温挡除霜模式下电路中的电流：I 高温 = = =1A，
由P= 可知，高温挡除霜模式下电路消耗的电能：W=P 高温 t=100W×1×60s=6000J，
玻璃吸收的热量：Q 吸 =cmΔt=0.8×10 3 J/（kg ℃）×0.5kg×10℃=4000J，
则加热效率：η= ×100%= ×100%≈66.7%。
答：（1）电路图见解答图；
（2）高温挡除霜模式下电路中的电流为1A，加热效率为66.7%。
15、 （1）R 1 的电阻为24.2Ω；
（2）饮水机在加热状态下正常工作，不计热量损失，水箱装满水，水从20℃加热到70℃需200s；
（3）能效等级数字越小表示能量的利用率越高，越节能。
16、 电 ; 内 ; 闭合 ;
17、 加热 ; 2420Ω ;
