电能
一、单选题
1.电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关?兴趣小组设计了如图所示的装置Ⅰ、 Ⅱ,他们将两段阻值不同的电阻丝(R1
A. 探究电流产生的热量与电流大小的关系,可比较气球甲、乙的体积变化
B. 探究电流产生的热量与电阻大小的关系,可比较气球乙、丁的体积变化
C. 装置Ⅰ、Ⅱ同时实验,通电相同时间后,体积变化最大的气球是丙气球
D. 装置Ⅰ、Ⅱ同时实验,通电相同时间后,体积变化最大的气球是甲气球
2.科学研究中常常发现某一问题的两个相关的量(x,y)之间存在一定的关系。下列相关的 量之间符合如图关系的是( )
A. 不同物体升高到相同的温度时,吸收的热量(y)与比热容(x)的关系
B. 一定量的稀盐酸中加入锌粒,产生氢气质量(y)与锌粒质量(x)的关系
C. 恒力对物体所做功(y)与物体在力的方向上所通过距离(x)的关系
D. 在单位时间内,电流通过某一导体产生的热量与电流的关系
3.如图所示,将灯L1、L2按图甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中,在甲图中灯L1的功率为4W,在乙图中灯L1的功率为9W。设灯丝电阻不变.下列说法中不正确的是( )
A. 甲、乙两图中灯L1两端的电压之比是2:3 B. L1、L2两灯灯丝电阻之比是2:1
C. 甲、乙两图电路消耗的总功率之比是3:2 D. 甲图中灯L1、L2的功率之比是2:1
4.现有标注为“6V 2 W”和“12 V 8 W”的两盏电灯 L1 和 L2 , 把它们与“20Ω 1A” 的滑动变阻器串联后,接在18V的电源上,如图所示,开关闭合后,当滑动变阻器R的滑片P从a端向b端滑动的过程中,下列说法正确的是(忽略温度对电阻的影响)( )
A. 两灯都变亮,且L1首先正常发光 B. 因为L2的额定功率大,所以L2比L1更亮
C. 两灯灯丝电阻不同 D. 两灯都变亮,且L2可能先烧毁
5.磁共振成像是一种较新的医学成像技术,它采用强静磁场和变化磁场使人体组织成像,若携带金属物做磁共振成像,强静磁场会吸引铁质物品,变化磁场会使携带的金属中产生感应电流,从而使金属发热而灼伤病人,重则危及生命。上述说明中,没有涉及的知识是( )
A. 铁在磁场里会被磁化 B. 磁能生电 C. 电能可以转化为热能 D. 同名磁极相互排斥
6.以可靠的实验事实为基础,通过推理得出结论的研究方法称为科学推理法。下列结论通过这种方法得出的是( )
A. ①电流产生的热量与电阻大小有关 B. ②可燃物燃烧需要温度达到着火点
C. ③叶片的下表面一般气孔数目较多 D. ④牛顿第一定律
7.电熨斗通电后温度很高,而连接电熨斗的导线温度升高却不明显,这是因为( )。
A. 导线有绝缘层,能隔热 B. 通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
C. 导线散热快,所以温度低 D. 导线上的电流与电熨斗相同,而导线电阻小,产生的热量也很小
8.下列装置用来防止电热危害的是( ) 。
A. 烘干物品的电烘箱 B. 电脑机箱的铭牌 C. 电视机上的散热窗 D. 电热取暖器内的吹风机
9.有3个用电器,其中-一个是“220V 100W"的电风扇,一一个是“220V 100W“的电视机,另一个是“220V 100W”的低功率电熨斗,都在额定电压下工作相同的时间,这3个用电器产生的热量最多的是( )。
A. 电风扇 B. 电视机 C. 低功率电熨斗 D. 产生热量一样多
10.以下用电器中,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
11.标有“220V 40W"和“36V 40W"的两盏灯都处于正常发光状态,比较它们的亮度,则( )。
A. “220V 40W"的灯较亮 B. "36V 40W”的灯较亮 C. 两盏灯一样亮 D. 无法判断哪盏灯较亮
12.某同学在学习电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关时,设计了如下图所示的实验装置,2只平底烧瓶内装有某种液体,瓶塞上各插1根玻璃管,瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙 , 下列有关该实验的说法正确的是( )
①平底烧瓶内装有某种液体,该液体可以选择食盐溶液
②为了使实验现象更加明显,玻璃管内径可以再小一些
③本实验运用了控制变量法和转换法
④通过此实验研究可以得出导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,
跟通电时间成正比
⑥在研究电阻大小因素时,实验装置的电路设计成申联电路只是为了控制电流大小相等
A. ②③ B. ①⑤ C. ②④ D. ①④⑤
二、填空题
13.某电热器的简化电路如图所示,可通过转动旋钮开关实现加热和保温功能。该电热器额定电压为220伏,R1=2000欧,R2=484欧。
(1)开关转至ac位置时,电阻R1和R2的连接方式是 。
(2)开关转至bd位置时,该电热器可实现 功能。
三、解答题
14.有一种电子秤的原理如图,它主要由三部分构成:踏板和压力杠杆ABO,压力传感器R(电 阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻),显示重力大小的仪表(实质是电流表)。其 中AO长20厘米,BO长5厘米,压力传感器R的阻值与所受压力的关系如下表所示。
压力F/牛 0 50 100 150 200 250 300 …….
电阻R/欧 30 27 24 21 18 15 12 ……..
踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,电源电压为6伏。
(1)电子秤开机后,没有秤量物体时压力传感器R消耗的电功率为多少瓦
(2)当重300牛的学生站在踏板上时,通过压力传感器R的电流为多大?(答案保留两位小数)
(3)电子秤的电池使用较长时间后,电源电压会降低,为了保证秤量准确,则踏板触点B应向 方向移动。
四、实验探究题
15.星期天天气很热,小科和小华在开着空调的书房内认真地复习功课。傍晚时分,小科打开灯泡上标有“PZ220-40”字样的台灯时,发现台灯发光较昨天暗了。小科猜想:主要是灯丝的升华造成的,依据是:由于灯丝升华,灯丝的横截面积变小,电阻变大,而台灯两端电压不变,由公式 P= 可知功率变小,因此灯变暗了;小华猜想:主要是电路R的负荷增大造成的,依据是:由于许多家庭开了空调,电路的负荷增大了,总电流变输电线上有电阻,导致台灯两端的电压降低,而灯丝电阻不变,由公式P= 可知功率R变小,因此灯变暗了。
(1)小科为了验证自己的猜想,他在爸爸的指导下用新的相同规格的灯泡替代原来的灯泡,观察到新的灯泡亮度与原来的那只灯泡亮度基本一样,说明小科的猜想是 (填“正确”或“错误”)的。
(2)请你设计一个方案,验证小华的猜想是否正确。
简要做法: ; 如何判断: 。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 C
【解析】【分析】根据控制变量法,串并联电路的电压和电流规律及分析即可。
【解答】A.探究电流产生的热量与电流大小的关系时,应控制电阻和通电时间相同,电流不同,Ⅰ图两个电阻串联,电流是相同的,故A错误;
B.探究电流产生的热量与电阻大小的关系时,应控制电流和通电时间相同,电阻不同,而乙和丁的电阻是相同的,故B错误;
CD.使用装置Ⅰ、Ⅱ同时实验时,体积变化最大的说明温度高,产生的热量最多;
在串联电路中,用电器两端的电压之和等于电源电压,并联电路中,各支路两端的电压等于电源电压,故Ⅱ中的每个电阻两端的电压都要高于Ⅰ中的每个电阻两端的电压;在这两个实验中,电流产生的热量Q=I2Rt=t , 通电时间相同,故Ⅱ中的R1产生的热量最多,故体积变化最大的气球是丙气球,故C正确,D错误。
故选C。
2.【答案】 C
【解析】【分析】分析图象可知,图中两个量(x,y)之间成正比关系,看选项中哪两个量的关系与图象中的相符即可。
【解答】根据图像可知,图象中两个量之间表示的关系是正比关系。
A.根据公式Q=cm△t可知,质量相同的不同物体升高到相同的温度时,吸收的热量(y)与比热(x)的关系成正比,题目没有限制质量相同,故A错误;
B.一定量的稀盐酸中加入锌粒,产生氢气质量(y)与锌粒质量(x)的关系,开始成正比,最后保持不变,故B错误;
C.根据W=Fs可知,恒力对物体所做功与物体在力的方向上所通过距离成正比,故C正确;
D.根据Q=I2Rt可知,当时间和电阻相同时,电流产生的热量与电流的平方成正比,与电流不成正比,故D错误。
故选C。
3.【答案】 C
【解析】【分析】(1)甲图中,两灯串联,乙图中两灯并联,根据公式 可求甲乙两图中灯L1两端的电压之比。
(2)在甲图中,首先根据U总=U1+U2计算出二者的电压之比,再根据“串联电路电压与电阻成正比”计算二者的电阻之比;
(3)根据公式分别计算出串联和并联时的总功率,然后做比即可;
(4)在串联电路中,电功率与电阻成正比,据此分析计算。
【解答】甲图中,灯L1的功率 ,
乙图中,灯L1的功率;
所以 ,
解得: ,故A正确不合题意;
在甲图中,L1和L2串联,
根据U=U1+U2可知:;
则;
在串联电路中,电压与电阻成正比,
即 , 故B正确不合题意;
在甲图中消耗的总功率 ,
在乙图中消耗的总功率 ,
所以 ,故C错误符合题意;
在甲图中,灯L2两端的电压为U2 , 两灯串联,
因为U=U1+U2 ,
所以: ,
所以 ,
因为串联电路中电压与电阻成正比,
所以 ,故B正确不合题意。
在甲图中,灯泡L1与L2串联,
因为串联电路中功率与电阻成正比,
所以 ,故D正确不合题意。
故选:D。
4.【答案】 A
【解析】【分析】(1)根据电路电流的大小变化分析灯泡亮度的变化;哪个灯泡的额定电流小,哪个灯泡先正常发光。
(2)灯泡的亮度取决于实际功率的大小,根据“串联电路中功率与电阻成正比”判断;
(3)根据比较灯泡电阻大小;
(4)根据欧姆定律计算出两个灯泡的电压,从而确定哪个灯泡可能被烧坏。
【解答】根据图片可知,当滑片从a向b端移动时,它的阻值减小,则通过灯泡的电流增大,因此两个灯泡都变亮。L1的额定电流为: , L2的额定电流为: , 则L1先正常发光,故A正确;
灯泡L1的电阻为: , 灯泡L2的电阻为: , 则两个灯泡的电阻相等。故C错误;
在串联电路中,功率与电阻成正比,因为两个灯泡的电阻相同,所以它们的实际功率相同,即亮度相同,故B错误;
如果两个灯泡都不损坏,那么根据“串联电路电压与电阻成正比”可知,它们的电压都是总电压的一半,即都是9V。因为9V>6V,所以灯泡L1先被烧毁,故D错误。
故选A。
5.【答案】 D
【解析】【分析】根据题目描述分析包含的物理原理即可。
【解答】A.根据“强静磁场会吸引铁质物品”可知,铁在磁场里会被磁化,故A正确不合题意;
B.根据“变化磁场会使携带的金属中产生感应电流”可知,磁能生电,故B正确不合题意;
C.根据“从而使金属发热而灼伤病人”可知,电能可以转化为热能,故C正确不合题意;
D.题目中没有涉及磁极之间相互作用规律,故D错误符合题意。
故选D。
6.【答案】 D
【解析】【分析】“理想实验”虽然也叫做“实验”,但它同前面所说的真实的科学实验是有原则区别的,真实的科学实验是一种实践的活动,而“理想实验”则是一种思维的活动;前者是可以将设计通过物化过程而实现的实验,后者则是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”.
【解答】A、①实验是为了验证焦耳定律的影响因素,采用了转换法观察实验,可以直接得出电流的产热与电阻有关;故A错误;
B、②是验证可燃物燃烧的条件,可以直接得出可燃物燃烧需要温度达到着火点;故B错误;
C、③对比两边的气泡数量的多少,可以得出叶片的下表面气孔比上表面气孔多;故C错误;
D、④牛顿第一定律的适用条件是理想状态下的,实验不可能完成,采用的是推理的方式得出实验结论的;故D正确;
故答案为:D。
7.【答案】 D
【解析】【分析】根据焦耳定律Q=I2Rt分析即可。
【解答】电熨斗和导线串联,则通电时间和电流大小相等,而导线的电阻远远小于电熨斗,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,则导线产生的热量远远小于电熨斗,所以温度升高到的不明显,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
8.【答案】 C
【解析】【分析】分析各个选项中是利用电热还是防止电热即可。
【解答】烘干物品的电烘箱、电热取暖器内的吹风机,都是利用电热的,故A、D不合题意;
电脑机箱的铭牌,与电热利用和防止无关,故B不合题意;
电视机上的散热窗,防止电热对电器元件造成损伤,故C符合题意。
故选C。
9.【答案】 C
【解析】【分析】根据各个用电器的能量转化过程分析判断。
【解答】根据W=Pt可知,三个用电器的额定功率相等,工作时间相等,则消耗的电能相等。电风扇将电能转化为风能和热能,电视机将电能转化为光能和热能,电熨斗将电能全部转化为热能,则产生热量最大的是电熨斗,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
10.【答案】 B
【解析】【分析】根据各个用电器的能量转化过程分析。
【解答】电熨斗、电水壶和电烙铁,都是将电能转化为热能,故A、C、D不合题意;
洗衣机的主要结构为电动机,将电能转化为机械能和内能,故B符合题意。
故选B。
11.【答案】 C
【解析】【分析】根据电功率的意义分析。
【解答】灯泡的亮度由它的实际功率决定,即功率越大,它的亮度越大。这两盏灯的额定电压不同,但是它们的额定功率相等,则正常发光时,它们的亮度相同,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
12.【答案】 A
【解析】【分析】根据对探究焦耳定律的实验过程、现象和结论的认识判断。
【解答】①食盐溶液为导体,在烧瓶内加入食盐溶液后,两根电阻丝被短路,不能正常发热,故①错误;
②根据V=Sh可知,玻璃管内径可以再小一些,那么液柱上升的高一些,则实验现象更明显,故②正确;
③探究导体产生的热量与电阻的关系时,控制电流和时间相同,使用了运用了控制变量法;电流产生的热量看不见,将其转化为液柱的高度变化,则使用了转换法,故③正确;
④通过此实验研究只能得到电阻越大,电流越大,时间越长,电流产生的热量越多,而不能得到定量的结论,故④错误;
⑥在研究电阻大小因素时,实验装置的电路设计成申联电路为了控制电流和通电时间大小相等,故⑥错误。
那么正确的是②③。
故选A。
二、填空题
13.【答案】 (1)串联
(2)加热
【解析】【分析】(1)在电路中,如果用电器首尾相连,只有一条通路,那么为串联;如果用电器并排连接在两点间,有多条通路,那么它们为并联;
(2)首先确定串并联关系,然后根据公式比较电功率的大小,从而判断所处的状态。
【解答】(1)当开关转至ac位置时,如下图所示:
两个电阻首尾相连,只有一条通路,则二者为串联。
(2)当开关转至ac位置时,两个电阻串联,此时总电阻R串;
当开关转至db时,只有电阻R2工作,此时总电阻为R2;
则R串>R2;
根据公式得到,电功率P串即前者为保温档,后者为加热档。
因此可实现加热功能。
三、解答题
14.【答案】 (1)没有秤量物体时,压力传感器受到的压力为0,
由表格数据可知压力传感器的电阻R=30Ω,
压力传感器R消耗的电功率:;
(2)当重300牛的学生站在踏板上时,
由杠杆平衡条件得:F×AO=F′×BO,
F×20cm=300N×5cm;
解得:F=75N;
由表格数据可知,当压力增大50N时压力传感器的电阻减小3Ω,
则75N时压力传感器的电阻等于27Ω减去3Ω的一半,
即 ,
此时通过压力传感器R的电流:;
(3)左或A
【解析】【分析】(1)没有秤量物体时,压力传感器受到的压力为0,由表格数据可知压力传感器的电阻,根据 求出R消耗的电功率;
(2)当重300牛的学生站在踏板上时,根据杠杆的平衡条件求出压力传感器受到的压力.由表格数据可知,当压力增大50N时压力传感器的电阻减小3N,据此求出此时对应的电阻,利用欧姆定律求出通过压力传感器R的电流;
(3)电子秤的电池使用较长时间后,电源电压会降低,会造成电路中的电流变小,根据欧姆定律可知,压力传感器的电阻变大,要想减小压力传感器的电阻,应增大压力,根据杠杆的平衡条件判断踏板触点移动的方向。
【解答】(3)电子秤的电池使用较长时间后,电源电压会降低,会造成电路中的电流变小,
根据欧姆定律可知,压力传感器的电阻变大。要想减小压力传感器的电阻,应增大压力,
根据杠杆平衡条件可知,应把踏板触点B向左或A方向移动。
四、实验探究题
15.【答案】 (1)错误
(2)关闭家里的空调等大功率用电器,观察台灯亮度是否变化;若台灯亮度变亮,则小华的猜想是正确的;若台灯亮度不变,则小华的猜想是错误的
【解析】【分析】(1)两只新灯泡还未使用过,它们灯丝的横截面积比正在使用的灯泡大而电阻小。根据 可知,如果小柯的猜想正确,那么这两个灯泡的亮度应该大于使用中的灯泡,而实际亮度却基本相同,这说明小科的看法错误。
(2)根据小华的猜想可知,电路负荷变大,灯泡变暗,如果他的猜想正确,那么电路负荷减小后,灯泡的亮度应该增大,据此设计实验进行验证即可。
(
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
) (
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
) (
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
【解答】(1)他在爸爸的指导下用新的相同规格的灯泡替代原来的灯泡,观察到新的灯泡亮度与原来的那只灯泡亮度基本一样,说明小科的猜想是错误的。
(2)简要做法:关闭家里的空调等大功率用电器,观察台灯亮度是否变化;
判断方法:若台灯亮度变亮,则小华的猜想是正确的;若台灯亮度不变,则小华的猜想是错误的。