北京课改版九全物理 第11章 4 电流的热效应 能力（含解析）

北京课改版九全物理 第11章 4 电流的热效应 能力
一、单项选择题（共3小题；共12分）
1. 下列家用电器中，主要利用电流热效应工作的是
A. 电风扇 B. 电饭锅 C. 电冰箱 D. 洗衣机
2. 小军在检修一只 瓦的电炉时，发现电炉丝断了一小截，他用一段较细一些但由同种材料制成的电炉丝将残缺部分补接至原长，这样再接入原电路中使用时，其实际发热功率将
A. 大于 瓦 B. 等于 瓦 C. 小于 瓦 D. 无法判断
3. 如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟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， 形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是
A. 该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系
B. 将左边容器中的电阻丝换成 的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系
C. 该实验装置是利用 形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少的
D. 通电一段时间后，左侧 形管中液面的高度差比右侧的大
二、双项选择题（共1小题；共4分）
4. 小明想探究“电流通过导体产生的热量多少与导体的电阻大小是否有关”。他连接了如图所示的电路进行实验，甲、乙两个烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油，煤油中都各自浸泡着一段电阻丝，阻值分别为 和 ，分别用插有温度计的橡胶塞封闭烧瓶，煤油中的电阻丝通过橡胶塞上的接线柱与电路相连，温度计可以测量煤油的温度。下列说法中正确的是
A. 实验中通过观察温度计示数变化大小来判断电流通过导体产生热量的多少
B. 为实现实验目的，两个烧瓶内的电阻丝 和 的阻值应相等
C. 为实现实验目的，两个烧瓶内的电阻丝 和 阻值应不相等
D. 为实现实验目的，应将 和 改为并联
三、填空题（共1小题；共4分）
5. 如图是探究电流通过导体时产生热量与 的关系，当通过 的电流是 时， 内电流通过 产生的热量是
四、实验题（共4小题；共38分）
6. 实验桌上有两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相同、初温相同的煤油，完全相同的温度计 和 ，烧瓶内还分别装有阻值不同且不变的电阻丝 和 （）。小亮将它们与滑动变阻器、学生电源、开关及导线连接组成如图所示的电路，探究“电流通过电阻产生的热量跟什么因素有关。”
（1）小亮探究的是当 和通电时间一定时，电流产生的热量跟 的关系。
（2）请你利用所学知识判断，闭合开关 ，通电一段时间后， （选填“”或“”）温度计的示数升高较多，请你说明理由： 。
（3）请你列举一个与此实验现象相关的生活实例： 。
7. 如图所示，在研究电热与哪些因素有关的实验中，同学们猜想电热可能与电流大小、电阻大小以及通电时间长短有关。
（1）左侧密闭容器内电阻丝阻值为 ，右侧密闭容器外部，将一个阻值为 的电阻与这个容器内的电阻丝并联，目的是使通过左右两密闭容器内电阻丝的 不同，右侧容器内电阻丝的阻值应为 ，才能符合实验研究的要求。
（2）在第（）问实验中测得，左侧容器内电阻丝的电流大小为 ，则通过右侧密闭容器中的电阻丝电流大小为 ； 形管中液面高度差反映密闭空气温度的变化，左侧 形管中液面高度差大于右侧 形管中液面高度差，说明： 。
（3）本实验是研究电流的 效应，从能量转化的角度分析，是 能转化为 能。
8. 图甲、乙两透明密闭容器中都有一段电阻丝，内有质量相等的空气， 形管中液面高度的变化可以反映密闭容器中空气温度的变化。
（1）此实验是为了研究电流产生的热量与 的关系，将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在 容器中产生的热量较多。
（2）在电路中串联一个滑动变阻器，再接入原电路，可以探究电流产生的热量与 的关系。
9. 小明要用如图所示的实验器材探究“电流、通电时间一定时，电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。
（1）请用笔画线代替导线，把电路连接完整；
（2）电流通过导体产生热量的多少不易直接测量，因此，在这个实验中是通过 显示电流产生热量的多少的，这种方法叫 法；
（3）在相同时间内， （选填“甲”或“乙”）容器内的电阻丝放出的热量较多。
五、科普阅读题（共1小题；共6分）
10. 阅读下文，回答文后问题。
导体中的电流看不见也摸不着，那么怎样才能知道导体中有没有电流呢 小明进行了大胆的猜想，电流通过各种导体会不会发生一些现象呢 会发生什么现象 他进行了一些实验：给小灯泡通电，小灯泡发光一会儿后，用手摸摸灯泡，觉得它比不发光时热；他又给一段电阻丝通电，发现电阻丝通电一会儿后热得发红。他又做了大量实验发现：一切导体有电流通过时，都要发热，这种现象叫电流的热效应。他找到了这种判断导体中是否有电流的方法。
小明又在网上看到了一个户外爱好者的取火“神器”，仔细研究之后，自己动手试了试，他将口香糖的锡纸剥下来，剪成中间窄、两端宽的形状，将锡纸两端搭在电池的正负极，由于电池被短路，电流较大，电流具有热效应，过一会儿，锡纸中间部分燃烧起来，如图所示。
（1）小明找到判断导体中有电流的方法，其依据是 。
A．电流的热效应
B．电流的化学效应
C．电流的磁效应
（2）下列家用电器主要利用电流的热效应工作的是 。
A．洗衣机
B．电饭锅
C．电风扇
D．空调
（3）锡纸从中间窄的地方开始燃烧是因为最窄处电阻 （选填“大”或“小”）。
六、简答题（共1小题；共13分）
11. 灯泡中的灯丝为什么常在刚通电瞬间熔断
七、计算题（共3小题；共39分）
12. 张芳在实践活动中设计的模拟调光灯电路如图所示，她选用的电源电压恒为 ，小灯泡上标有“”滑动变阻器上标有“”字样。若不考虑温度对灯丝电阻的影响，闭合开关 后，求：
（1）小灯泡正常发光时的阻值；
（2）当滑动变阻器的滑片 置于中点时，电压表的示数及电路消耗的总功率；
（3）张芳用某一定值电阻 替换下灯泡 ，当滑片移到 端时， 消耗的电功率为 ，求此时通过 的电流大小。
13. 如图所示的电路中，电源电压恒为 ，电阻 的阻值为 ，闭合开关 ，电流表示数为 。求：
（1）电阻 两端的电压 ；
（2）电阻 的阻值；
（3）电路工作 秒钟，电流通过电阻 和 产生的总热量 。
14. 如图所示将一个小电动机接在电路中工作时，电压表示数为 ，电流表示数为 ，该电动机在 时间内把质量 的物体提升 ，（ 取 请计算：
（1）这段时间内电动机消耗的电能；
（2）这段时间内电动机对物体所做的功；
（3）电动机线圈的电阻。
答案
第一部分
1. B
【解析】电流热效应指电流可以产生热量，即用于加热的用电器，故B正确。
2. C
【解析】电阻丝阻值的大小与电阻丝的材料、长度相同、横截面积有关；当烧断后用一截同种材料但较细的电炉丝接入电路中时，电阻丝的横截面积减小，电路中的总电阻变大；
由电功率公式 可知：在电压不变时，电路中总电阻越大，电炉的实际功率越小。
3. D
【解析】A选项：装置中一个 的电阻与两个 的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即 ，两个 的电阻并联，根据并联电路的电流特点知 ，两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即 ，所以右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，故A错误；
B选项：将左边容器中的电阻丝换成 的电阻丝后，左右容器中的电阻和电流都不同，没有控制好变量，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误；
C选项：该实验装置是利用 形管中空气的热胀冷缩来反应热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过 形管液面高度差的变化来反映，故C错误；
D选项：由 可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，左侧 形管中液面的高度差更大，故D正确。故选D。
第二部分
4. A， C
【解析】实验中通过瓶内温度计示数变化的大小，来判断电流产生热量的多少，温度计示数变化大的瓶内的电阻丝产生的热量多，故A正确；因为研究的是电流通过导体产生的热量多少与导体电阻的关系，所以应控制电流和通电时间相同，让电阻不同，故B不正确，C正确；若改为并联，因两电阻阻值不同，则不能保证通过两电阻的电流相同，故D不正确。
第三部分
5. 电流；
【解析】由图可知， 与 的阻值相等，
由并联电路干路电流等于各支路电流之和可知，通过两电阻的电流不同，
所以，实验是探究的是电流通过导体时产生热量与电流的关系；
通过 的电流是 时， 内电流通过 产生的热量：
。
第四部分
6. （1） 电流；电阻
【解析】由电路连接图可知，阻值不同的电阻 和 串联在一起，因此这里探究的是在电流、通电时间一定时，电流产生的热量跟导体电阻大小的关系。
（2） ；电阻丝 、 串联，通过它们的电流相等，通电时间相同，，根据焦耳定律 ，可知电流通过电阻丝 比通过电阻丝 产生的热量多，从而使装有电阻丝 的烧瓶中的煤油吸热更多，所以温度计 示数升高较多
（3） 给电炉通电，电炉丝烧得发红，而与电炉丝串联的导线几乎不发热
【解析】例如在实际生活中，电炉工作时，电炉丝热得发红，而与它串联在一起的导线几乎不发热。
7. （1） 电阻；
（2） ；当电阻相同时，电流越大，产生的热量越多
（3） 热；电；内
8. （1） 电阻；乙
（2） 电流
9. （1） 如图所示
【解析】物理核心索养要求我们在物理实验探究中具有分析论证的能力，会使用各种方法和手段分析，处理信息，描述、解释实验探究结果和变化趋势；具有合作与交流的意愿与能力，能准确表述，评估和反思实验探究过程与结果。因为探究“电流，通电时间一定时，电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，需要控制通过导体的电流相同，所以两电阻丝应串联，滑动变阻器“一上一下”串联在电路中。
（2） 形管内液面高度差；转换
【解析】电流通过导体产生的热量不能用眼睛直接观察，可通过 形管内液面高度差判断产生热量的多少，应用了转换法。
（3） 乙
【解析】根据公式 得，在电流、通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多，因为乙容器内的电阻较大，所以乙容器内的电阻丝放出的热量较多。
第五部分
10. （1） A
【解析】通过阅读材料可知，小明找到判断导体中有电流的方法，其依据是电流的热效应。
（2） B
【解析】电饭锅是利用电流的热效应工作的，工作时将电能转化为内能，故选B。
（3） 大
【解析】由影响导体电阻大小的因素可知，锡纸最窄的地方，电阻大，由 可知，在电流 和通电时间 相同的情况下，最窄的地方产生的热量多。
第六部分
11. 白炽灯的灯丝通常在刚通电瞬间被烧断，这是由于通电瞬间灯丝的温度低，电阻小，通过灯丝的电流大，单位时间内产生热量会多，所以白炽灯容易在开灯瞬间烧断灯丝。
第七部分
12. （1）
【解析】由电路图可知，灯泡 与滑动变阻器 串联，电压表测灯泡 两端的电压。
由 可得，小灯泡正常发光时的电阻：
；
（2）
【解析】当滑动变阻器的滑片 在中点时，接入电路的电阻 ，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
，
则电压表的示数：
，
电路消耗的总功率：
；
（3）
【解析】定值电阻 替换下灯泡 后，当滑片移到 端时， 与滑动变阻器的最大阻值串联，
此时电路中的电流：
，
消耗的电功率：
，
整理可得：，
解得：，
由串联电路的特点和欧姆定律可得，此时通过 的电流：
。
13. （1）
【解析】电阻 两端的电压 ：。
（2）
【解析】电阻 两端的电压 ：，
电阻 的阻值：。
（3）
【解析】电路工作 秒钟，电流通过电阻 和 产生的总热量 ：。
14. （1）
【解析】这段时间内电动机消耗的电能：
；
（2）
【解析】这段时间内电动机对物体所做的功：
；
（3） 电动机线圈的电阻为
【解析】由于 ，
则电流通过线圈产生的热量：，
由 可得，线圈的电阻：
。
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