_13.4 电流的热效应 2021-2022学年北师大版物理九年级 全一册（有答案）

电流的热效应
一、单选题
如图所示的用电器中，主要利用电流的热效应工作的是
A. 电视机 B. 电脑音箱
C. 电热水壶 D. 空气净化器
图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将、两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且，瓶内装入等质量的煤油，下列说法错误的是
A. 烧瓶内选用比热容较小的液体，可以使实验现象更明显
B. 该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系
C. 实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D. 若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
如图是一个油量表的示意图，滑动变阻器规格为“”。闭合开关，当浮球最低时滑片滑到端，电流表示数为，当浮球最高时，滑片滑到端，电流表示数为下列说法错误的是
A. 电阻的阻值为
B. 电源电压为
C. 在加满油后，内电阻产生的热量为
D. 电阻最小功率为
两个定值电阻、并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关，则在相同的时间内，，产生的热量之比为
A. ： B. ： C. ： D. ：
我国优秀青年科学家曹原研究发现：当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为。如果把这一技术应用于生产，它不可以制作的是
A. 电饭锅 B. 电脑 C. 电风扇 D. 导线
如图所示为华为充电宝，其输出电压和输入电压都是，电池容量为，关于充电宝下列说法错误的是
A. 当给充电宝充电时，充电宝相当于用电器
B. 当充电宝充满电时，储存了的电能
C. 充电宝给手机充电时，手机发热是电流的热效应
D. 充电宝同时用两个插孔对外供电，它们是并联关系
如图是探究焦耳定律的实验装置，两个烧瓶中装着等质量、等温度的煤油，电阻阻值。闭合开关一段时间后，记录两支温度计的示数。下列说法中正确的是
A. 闭合开关，电阻两端的电压关系为
B. 通电后所在的烧瓶温度计示数更高
C. 温度计示数的变化可反映电阻产生热量的多少
D. 该装置只能探究电流产生的热量与电阻大小的关系
小明家的电热毯内的电阻丝断了，他爸爸把断了的电阻丝搭接在一起，电热毯仍能使用，但不久后又在搭接处烧断。搭接处烧断的原因是
A. 搭接处电阻丝的电阻较小，造成局部过热
B. 搭接处电阻丝的电阻较大，造成局部过热
C. 搭接处的电流比其他处的电流小，造成局部过热
D. 搭接处的电流比其他处的电流大，造成局部过热
将一台“”的电风扇、一个“”的充电器、一把“”的电烙铁分别接在的电源上，在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是
A. 电风扇 B. 充电器 C. 电烙铁 D. 一样多
如图甲，为定值电阻，为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关后，滑片从端移到端，电流表示数与电压表示数的变化关系如图乙。下列说法正确的是
A. 电源电压为
B. 定值电阻为
C. 消耗的最大功率为
D. 在端时，内产生热量
二、填空题
小明家的电子式电能表的表盘上标有“”的字样。某天，小明将家中“”的电热水器单独接入电路中烧水，热水器正常工作，他家电能表的指示灯将闪烁______次。小明发现电热水器的电源线有些烫，产生这种现象是因为电流具有______效应。若该电源线的电阻为，则在这段时间内，电源线产生的热量为______。
如图所示，是小美冬季购买的电加热羊毛手套。手套通电后能产生热量是因为电流具有______效应，手套内有很厚的羊毛可以有效减少手和寒冷的外界产生______，起到防寒保暖的作用。
由于导体存在电阻，电流通过导线时会因电流的______效应而造成大量的电能损耗，今年我国青年科学家曹原的突破性研究将有望实现常温超导，用超导电缆输电可大大降低能量损耗已知某段输电线路电流为，电阻为若用超导电缆代替该线路输电，可节约电能______，这些电能可使一盏“
的灯正常工作______。
三、实验探究题
探究电流通过导体产生的热的多少与什么因素有关
实验小组同学猜想：电流通过导体产生的热可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关。
于是他们利用如图器材和电源、开关、导线、电流表等进行了探究实验，其中甲、乙、丙三个相同装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气。
实验是通过比较形管中______来比较电阻丝产生的热量的多少。
要探究电热与电阻的关系，应选用______组合，并将它们______联接到电源两端进行实验，这样做采用的研究方法是______。
选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，可以探究电热与______的关系，结论是：______。电路连接不变，假如将丙装置中瓶外的电阻丝也密封到瓶内，实验会发现______选填“乙瓶”或“丙瓶”内电阻丝产热更多。
学校物理探究小组进行了以下甲乙丙三个实验。
实验甲是通过______选填“加热时间”或“温度计升高的示数”，下同反映物质吸热多少，实验乙是通过______反映燃料完全燃烧放出的热量。
乙实验中，控制酒精与碎纸片质量相等，烧杯中水的质量与初温相等，发现用碎纸片加热烧杯中水温度升得快，______选填“能”或“不能”说明碎纸片的热值大。
丙实验中，闭合开关，通电后测量烧瓶内煤油升高的温度；然后移动滑片，重复上述操作，这样做的目的是研究电热与______的关系。利用该实验，经过多次测量，收集数据，绘制了温度计升高的示数与电流关系的图像，正确的是______。
其中一位组员，又拿来一个烧瓶，里面装有等质量的水和电阻，他将烧瓶、中的电阻丝串联接入丙实验电路中，探究不同物质的吸热升温现象，请问他的设计______选填：“可行”或“不可行”。
四、计算题
小明家安了一台电热水器，其铭牌如表所示。
请你观察铭牌上的数据，计算出两个有关的物理量；
若电热水器装满水时电阻丝产生的热量只有被水吸收，在用电高峰时，电热水器两端的实际电压只有，问把一满箱水从加热到所用的时间为多少分钟？
额定电压
频率
额定功率
水箱容积
外形尺寸
寒冷的冬天，小明给住在农村的奶奶买了一个如图所示的“暖手宝”，铭牌如表所示，请回答下列问题：
该“暖手宝”正常工作时通过的电流和电阻各是多少？
该“暖手宝”正常工作分钟产生的热量是多少？
小明奶奶家离变电站较远，若测得电路中的实际电压为，则“暖手宝”消耗的实际功率是多少？不考虑温度对电阻的影响
产品名称 暖手宝
产品货号
额定功率
额定电压
通电储热 分钟
电源线长 约
暖手宝直径 约
答案和解析
1.【答案】
【解析】 电视机工作时主要是电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，不符合题意；电脑音箱工作时主要是电能转化为声能，不是利用电流的热效应，不符合题意；电热水壶工作时，电能转化为内能，是利用电流的热效应，符合题意；空气净化器的主要部件是电动机，其工作时主要是电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，不符合题意。故选C。
2.【答案】
【解析】解：
A、在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度要升高得多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显，故A正确；
B、由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系，故B正确；
C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法为转换法，故C正确；
D、比较水和煤油的比热容大小时，需要用相同的加热器加热质量相同的不同液体，使它们在相同的时间内吸收相同的热量，所以需要控制两个电阻的装置相同，故D错误。
3.【答案】
【解析】解：由电路图可知，与串联，电流表测电路中的电流。
当滑片位于端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，由可得，电源的电压：
，
当滑片位于端时，电路为的简单电路，则电源的电压：
，
因电源的电压不变，
所以，，
解得：，故A正确；
电源的电压，故B正确；
在加满油后，滑片位于端，则内电阻产生的热量：
，故C正确；
当滑片位于端时，电阻的功率最小，则
，故D错误。
4.【答案】
【解析】解：由图可知，该电路为并联电路，电压是相同的，由图乙可知，电压相同，通过、的电流之比为：；根据可知，、的电阻之比为：；
通电时间相同，电压相同，则根据焦耳定律公式可知，产生的热量与电阻成反比，故热量之比为：。
5.【答案】
【解答】
在“魔角”石墨烯中加入一定数量的电子，“魔角”层叠石墨烯的电阻突然消失，这就是超导现象；
电饭锅是利用电流的热效应工作的，当电流通过超导体时，因为电阻为零，产生的热量为零；
电脑、电风扇工作不需要热能，利用超导体能够工作；导线电阻越小，电能的损耗越少，导线可以使用超导体
故A符合题意，不符合题意。
故选A。
6.【答案】
【解析】解：、当给充电宝充电时，充电宝消耗电能，所以此时充电宝相当于用电器，故A正确。
B、电池容量为，充电宝输入电压是，电池容量为，当充电宝充满电时，储存的电能为，故B错误。
C、充电宝给手机充电时，手机发热是电流的热效应，故C正确。
D、充电宝同时用两个插孔对外供电，两个插孔互不影响，所以这两个插孔是并联的，故D正确。
7.【答案】
【解析】解：
A、由图可知，电阻、、滑动变阻器串联接入电路中，通过三个电阻的电流是相同的，电阻阻值，根据可知，电阻两端的电压关系为，故A错误；
B、电流相同，通电时间相同，电阻阻值，根据可知，所在的烧瓶温度计示数更高，故B错误；
C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被煤油吸收，使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少，故C正确；
D、由图可知，电路中有滑动变阻器，移动滑动变阻器滑片，可以改变电路中的电流，能探究电流产生的热量与电流大小的关系，故D错误。
8.【答案】
【解析】解：将电阻丝的两个断头接上后，接头处是两根导线相切，由于接触的部位很少，很细，电阻就较大。根据焦耳定律公式知，在电流、通电时间相同的情况下电阻越大，产生的热量越多，温度越高，因此搭接头处容易被烧断。
9.【答案】
【解析】解：电风扇、充电器、电烙铁三个用电器虽然功率一样，但是电风扇主要把电能转化为机械能，发热量较小，充电器将电能转化为化学能在电池里储存起来，发热量很小，只有电烙铁是利用电热，电能全部变成内能，电流通过电烙铁产生热量最多。
10.【答案】
【解析】解：由图甲可知，两电阻串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流。
、当滑片位于端时，接入电路的电阻为，电路为的简单电路，电路中的电流最大，
由图象可知，，
电源的电压------------------
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电压表的示数最大，
由图象可知，，，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压--------------
因电源的电压不变，由可得：，；故AB错误；
C、变阻器接入电路中的电阻为时，电路中的电流：，
由可得，变阻器的电功率：
，
所以，当变阻器接入电路中的电阻时，其消耗的电功率为最大，，故C正确；
D、在端时，内产生热量，故D错误。
11.【答案】 热
【解析】解：由可得白炽灯单独接入电路，正常工作消耗的电能：
；
电能表指示灯闪烁的次数：
次；
发现电热水器的电源线有些烫，产生这种现象是因为电流具有热效应。
由可得，电路中的电流，
据焦耳定律可知，在这段时间内产生的热量：
；
12.【答案】热 热传递
【解析】解：手套通电后产生热量是因为电流通过导体时导体会发热，这种现象叫做电流的热效应。手套内有很厚的羊毛可以有效减少手和寒冷的外界产生热传递而保存内能。
13.【答案】热；；
【解析】解：由于导线也存在电阻，电流通过导线时会因电流的热效应而造成大量的电能损耗，即导线上损失的电能转化为内能；
导线电阻为，若用超导电缆代替该线路，可节约的电能：
；
由得，电灯的工作时间：
。
14.【答案】液面高度差的变化 甲和乙 串 控制变量法 电流 在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多 乙
【解析】解：电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，实验前，应使两个形管中的液面高度相同，容器内气体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映；
要探究电热与电阻的关系，需要控制通过电阻的电流与通电时间相同，而电阻的阻值不同，因此选用甲和乙组合，将它们串联接到电源两端进行实验，实验中采用的方法是控制变量法；
选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，根据并联电路的电流关系可知，通过两个容器内电阻的电流不同，而电阻大小和通电时间相同，因此可以探究电热与电流的关系；通过实验可知，乙中形管中液面的高度差要大一些，这说明乙中电阻产生的热量多，故结论为：在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多；
电路连接不变，假如将丙装置中瓶外的电阻丝也密封到瓶内，该电路为并联电路；乙中电阻为；根据并联电路的电阻关系可知，丙中的总电阻与各个电阻的关系为：，则丙中的总电阻为；
通过容器内电阻的电流和通电时间相同，电阻不同，则探究的是电流产生的热量与电阻大小的关系，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，所以乙瓶内电阻丝产热更多。
故答案为：液面高度差的变化；甲和乙；串；控制变量法；电流；在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多；乙。
15.【答案】加热时间 温度计升高的示数 不能 电流大小 不可行
【解析】解：根据转换法，不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的；
比较不同燃料的热值，根据，燃料完全燃烧放出的热量是通过温度计升高的示数来反应的；
乙实验中，控制酒精与碎纸片质量相等，烧杯中水的质量与初温相等，发现用碎纸片加热烧杯中水温度升得快，但升高的不一定多，不能说明碎纸片的热值大；
丙实验中，闭合开关，通电后测量烧瓶内煤油升高的温度；然后移动滑片，滑动变阻器接入电路的电阻改变，根据欧姆定律可知，电路中的电流改变，通过两个电阻的电流发生了变化，所以该操作是为了研究电热与电流的关系；
实验中燃料完全燃烧放出的热量是通过温度计升高的示数来反应的，放出的热量越多温度计示数升高的越多且成正比，根据知在电阻、通电时间相同时，与电流成正比，升高的温度与电流也成正比，故正确；
烧瓶里面装有等质量的水和电阻，他将烧瓶、中的电阻丝串联接入丙实验电路中，此时通过两个电阻丝的电流是相同的，电阻不同，则相同时间内产生的热量不同；而探究不同物质的吸热升温现象时，需要用相同的加热器加热，所以他的设计不可行。
16.【答案】解：由铭牌可知，，
电热水器正常工作时的电流：
；
根据欧姆定律可得，电热水器电热丝的电阻：
；
水的体积为，
由可得，箱所装水的质量：
；
水吸收的热量：
，
根据得热水器消耗的电能为：
，
该电热器两端的实际电压只有时的实际功率：
，
根据可得加热所需时间：
。
答：电热水器正常工作时的电流为，电热水器电热丝的电阻为；
把一满箱水从加热到所用的时间为分钟。
17.【答案】解：
由得：暖手宝正常工作时的电流为；
暖手宝电热丝的电阻为；
“暖手宝”正常工作分钟产生的热量是；
测得电路中的实际电压为，则“暖手宝”消耗的实际功率是：。
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