北师大版九年级年级全一册13.4电流的热效应 同步练习（有解析）

北师大版九年级年级全一册 13.4 电流的热效应
一、单选题
1．如图所示，阿里公司的数据运行服务器浸泡在装有冷却液的容器中。冷却液直接吸收服务器通电工作产生的热量，再进入外循环冷却，之后再送回服务器所在容器。以下分析正确的是（　　）
A．此冷却液属于导电性能强的材料 B．此冷却液的比热容应该很小
C．服务器的内能不会发生转移 D．冷却液有效减小电热产生的危害
2．下列四种用电器中。利用电流热效应工作的是（　　）
A．电冰箱 B．电视机 C．电脑 D．电热水壶
3．如图所示，电阻为R的某型号风扇，连接在电压为U的电路上，若通过的电流为I，工作时间为t。则计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是（　　）
A．UIt B．t C．I2Rt D．都可以
4．甲，乙两个电热器的电阻之比为3∶2，通电相同时间产生的热量之比为8∶3．则通过甲、乙的电流之比为（ ）
A．3∶2 B．2∶3 C．3∶4 D．4∶3
5．下列设备中利用电流热效应工作的是（　　）
A．电热毯 B．电风扇 C．电动车 D．电脑
6．甲、乙两只电热杯及其铭牌如图所示，若它们的电阻不随温度的变化而改变，则下列说法中正确的是（　　）
A．甲的电阻小于乙的电阻
B．两电热杯均正常工作时，相同时间内消耗的电能一样多
C．若将乙接在电压为110V的电路中，它的实际功率为250W
D．若将两电热杯串联后接在电压为220V的电路中，相同时间内甲产生的热量较多
7．将“220V100W”的电风扇和“220V100W”的电烙铁分别接人家庭电路中，正常工作相同时间，关于两者消耗的电能和产生的热量，下列说法正确的是（　　）
A．消耗的电能和产生的热量都一样多
B．消耗的电能一样多，但产生的热量不一样多
C．消耗的电能不样多，但产生的热量一样多
D．清耗的电能和产生的热量都不一样多
8．将规格都是“220V 200W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列有关电流通过它们产生热量的说法中正确的是（　　）
A．电风扇产生的热量最多 B．电视机产生的热量最多
C．电烙铁产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多
9．某同学仔细观察家中的电视机、电风扇、电烙铁和节能灯四种电器，发现它们上面都标有“220V 40W”的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是（　　）
A．电烙铁 B．电视机 C．电风扇 D．节能灯
10．如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。四个相同的透明容器中密封着质量相等的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。下列说法正确的是（　　）
A．图甲装置可以用来探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系
B．图中透明容器和U形管是利用连通器原理工作的
C．观察图乙中的实验现象，可知d容器中电阻丝的阻值较大
D．图乙实验中，通电一段时间U形管两侧液面高度差为零一定是电路断路
11．有一只电烙铁（内部可看成电阻丝），如果在同一个家庭电路里，要使它在相同的时间内产生的热量少些，下面几种改装方法可行的是（　　）
A．把电阻丝剪去一小段 B．更换一根较粗的电阻丝
C．与电阻丝串联一个电阻 D．与电阻丝并联一个电阻
12．下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　）
A．收音机 B．电视机 C．电饭锅 D．电冰箱
二、填空题
13．小力利用如图所示的装置探究电阻产生的热量与电流的关系，已知定值电阻，经过相同的时间，左边形管液面高度差比右边形管液面高度差_______（选填“大”或“小”）；若通过的电流为，通电时间为时，则产生的电热为 _______。
14．电炉通电后电炉丝发热逐渐变红，此过程______能转化为______能，电炉丝热的发红而导线却几乎不发热，原因是导线的电阻远远______（选填“大于”或“小于”）电炉丝的电阻。
15．如图所示，是物理兴趣小组发明的泡沫切割器，主要由输出电压为3V的电源和阻值为的电热丝构成。则该切割器在正常工作时通过电热丝的电流是______A，电热丝1min时间内放出的热量是______J。
16．一些火灾因线路故障而引起，当线路连接处接触不良时，该处的阻值将变大，该处消耗的电功率将______（选填“变大”或“变小”），会产生局部过热，引发火灾。
三、综合题
17．阅读下列材料，回答问题：
2018年，22岁中国科学家一曹原，因为石墨烯正式成为了“2018年度世界十大科学家之首”。22岁的少年曾提出问题，却被很多的科学家无视，他的坚持最后得到结果“两层石墨烯，旋转到特定的1.1°叠加之后，零阻力的材料得出来了，可以在常温下实现”。世界为之震惊，世界在此领域最大突破，打破世界107年的魔咒。他的科学，在短短的九个月，形成初步的商业化，手机充电可以缩短到16分钟，每年为全球省几千亿资金。
人民日报披露一重大消息：浙江大学高分子科学与工程学系高超团队，再次有了一个更大的突破，研制出了一种新型石愚烯﹣铝电池：它的正极是石墨烯薄膜，负极是金属铝。经测试，它在25万次充放电循环后仍能保持91%的容量；同时其倍率性能优异，快速充电可1.1秒内充满电。
石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料。石墨烯具有非常良好的光学特性，看上去几乎是透明的。石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，可以弯曲，石墨烯的结构非常稳定，石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形。
（1）石墨烯是一种导体，零阻力是指______为零，这种现象叫做______现象；
（2）若这种阻力得以实现，它可运用于生活中的很多方面，下列哪个不是这种零阻力的运用______；
A．输电线路B．电热毯C．电动机D．电池
（3）关于石墨烯材料的应用不合适的是______。
A．电脑CPU散热片B．镜子的反射膜C．折叠手机屏D．切割机刀片
18．学校的温热饮水机，其铭牌如下表所示。图是饮水机简化电路的示意图，S是用感温材料制造的温控开关，R1是定值电阻，R2是供加热的电阻丝。 [水的比热容，水的密度ρ水=1×103kg/m3，取g=10N/kg]
额定电压 220V 环境温度 10℃-38℃
额定功率 50Hz 环境湿度 ≤90%
加热功率 550W 耗电量 0.8
制热水能力 ≥90℃ 5L/h 防触电类 I类
（1）电热丝是利用电流的_______效应工作的。分析电路图可知，当温控开关S_______（选填“闭合”或“断开”）时，饮水机处于加热状态；
（2）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流有多大( )？电阻丝R2的阻值有多大？( )
（3）正常工作时，该饮水机将热水罐中0.6kg、18℃的水加热至93℃，用时6min。请用这些数据及题目中的信息，计算该饮水机加热状态时的效率；( )
（4）如果要使电阻丝R2在保温状态时的功率是加热状态时的四分之一，定值电阻R1的阻值应是多大？( )
19．如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120W。
(1)要送冷风，选择开关应放在______位置；要送热风，选择开关应放在______位置（填“A”、“B”或“C”）；
(2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电8min电流所做的功为______J；
(3)若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560W，则电热丝R的阻值为______Ω，通过电热丝的电流______A，5min电流通过电热丝产生的热量______J。
20．如图所示是小明利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路，L为“220V 22W”的照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭，电磁铁A的线圈电阻忽略不计。控制电路中，电源电压为4.5V。R1为阻值18Ω 的定值电阻。R2为光敏电阻，其阻值会随着光强的变化如下表所示。
光强 E/cd 1 2 3 4 5 6
电阻 R2/Ω 72 36 24 18 14．4 12
(1)灯L正常工作时，通过它的电流是多少____？
(2)当光强为8cd 时，灯会自动熄灭，此时 R2 阻值为多少____？1分钟内R1上产生的热量为多少_____？
(3)小明想让光强为6cd 时，灯就能自动熄灭，小明的方案是__________。
21．科普阅读题
灯泡的变迁
1879年，爱迪生以一只钨丝电灯泡引领人类开启了崭新的“光明时代”；一个多世纪以后，白炽灯将广阔的照明舞台让给新的主角—LED灯。
爱迪生尝试对1600多种不同的耐热材料进行试验，最终制成了钨丝灯泡，就是传统意义上的“白炽灯”。因为细微的电阻差别造成钨丝上各段温度不同，在电阻较大的地方，较高的温度使钨丝升华变快，造成钨丝变细，同时电阻进一步增大，最终令钨丝烧断。虽然后来多数的电灯泡内用注入惰性气体来减慢钨丝的升华，但一般白炽灯寿命也就1000小时左右。使用白炽灯时，有95%的电能转化为内能，只有5%的电能转为光能。同时废弃的白炽灯还会对环境造成污染，因此各国都制订了淘汰白炽灯的时间表，中国也在2017年停止销售白炽灯泡。
站在白炽灯这个“巨人”的肩膀上，1939年“荧光灯”正式诞生，荧光灯的原理是：利用荧光粉把低压汞蒸气放电过程中产生的紫外线转变成可见光。荧光灯发光时产生的热只是相同亮度的白炽灯的六分之一。同时，荧光灯可以使光色近似日光色或其他各种光色，使用寿命也比白炽灯长，是一种良好的室内照明光源。缩小荧光灯灯管直径可以制成“节能灯”，“节能灯”达到同样光能输出的前提下，耗电量只有白炽灯用电量的20%，从而可以节约大量的照明电能和费用。
进入21世纪，LED灯成为照明舞台上新的主角。LED光源属于固体冷光源，用环氧树脂封装，不存在灯丝发光易烧、光衰等缺点。研究数据表明，LED光源电光转换率接近100%，下面的数据表给出了不同面积的房间用不同种类灯照明时的功率需求情况，从表中可以明显看出在相同照明效果下，使用LED灯比白炽灯节能80%以上。
LED灯功率/W 白炽灯功率/W 节能灯功率/W 适用房间面积
3 25 9 3-5
6 40 18 8-9
更有研究数据表明，LED灯寿命分别是荧光灯和白炽灯的10倍和100倍，且照明效果更加稳定。此外，LED光源光谱中没有红外线和紫外线，而且废弃物可回收，没有污染，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）白炽灯泡的钨丝最后烧断的原因是( )
A．灯丝细的地方比粗的地方电阻大，升温快
B．灯丝细的地方比粗的地方电流大，电流的热效应更明显
（2）LED灯和白炽灯相比较，他们的优势是____________________（写出一条即可）
（3）如果晚上学习时使用的LED台灯功率是6W，根据文中所给的数据通过计算说明，每晚三小时学习时间，LED灯比白炽灯节约__________kW·h电能。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．服务器浸泡在冷却液中，如果导电性强，会引起服务器短路，应选择绝缘性好的材料，故A错误；
B．冷却液选择比热容大的，在质量相同时，改变相同的温度，相比比热容小的物质吸收的热量更多，故应选择比热容大的物质。故B错误；
C．冷却液的作用是将服务器的内能通过热传递转移走，内能减小，温度降低，保护服务器，故C错误；
D．由于电流的热效应，电流通过导体时一般都会发热，设备内能增加，温度升高，冷却液通过热传递将热量带走，防止因温度过高而损坏，可以保护设备。故D正确。
故选D。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．电冰箱是将电能转化为电动机的机械能，通过做功发生物态变化工作的，不是利用电流的热效应来工作的，故A不符合题意；
B．电视机将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，故B不符合题意；
C．电将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，故C不符合题意；
D．电水壶工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的; 故D符合题意。
故选D。
3．C
【解析】
【详解】
电功的计算公式：W=UIt是用来计算用电器消耗电能的，焦耳定律公式：Q=I2Rt是用来计算电流产生热量的；用电器如果将电能只转化为内能，则
是通用的，而电动机是非纯电阻电路，工作时将电能转化为机械能和内能，计算产生热量只能用Q=I2Rt来计算。综上所述，故ABD错误，C正确。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
由焦耳定律Q=I2Rt可知，通过甲、乙的电流之比
故选D。
5．A
【解析】
【详解】
电流流过导体时导体发热，这种现象是电流的热效应，利用电流热效应工作的用电器把电能转化为内能；电风扇、电动车工作时把电能转化成机械能；电脑工作时电能转化成光、机械能、内能、磁能等多种形式的能量，不是利用电流热效应工作的；电热毯工作时把电能主要转化为内能，它是根据电流的热效应工作的。
故选A。
6．D
【解析】
【详解】
A．两电加热器均正常工作时的功率和额定功率相等，根据
P=UI=
的变形式
可知，甲的功率较小 ，其电阻较大，故A错误；
B．两电加热器均正常工作时的功率和额定功率相等，由图知甲的额定功率较小，根据W=Pt可知，相同时间内甲消耗的电能较少，故B错误；
C．乙的电阻
将乙接入110V的电路中，它的实际功率
故C错误；
D．两电加热器串联后接在220V的电路中时通过它们的电流相等，甲的电阻大，由P=I2R可知，甲的实际功率较大，相同时间内甲产生的热量较多，故D正确。
故选D。
7．B
【解析】
【详解】
电风扇和电烙铁都在额定电压下工作，实际功率相同都是100W，相同时间内电流通过两个电器做的功以及消耗的电能一样多；电风扇工作时，电能转化成内能和机械能，电烙铁工作时，电能全部转化成内能，电器转化成的内能越大，产生的热量越多，因此相同时间内，电烙铁产生的热量最多，故ACD错误，B正确。
故选B。
8．C
【解析】
【详解】
一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入家庭电路中，家庭电路的电压是220V，三种用电器的实际功率
P=P额=200W
又因为W=Pt，所以通电时间相同，三种用电器消耗的电能相同；因为电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能，电视机将一部分电能转化为光能，电烙铁将电能全部转化为内能。所以产生热量最多的是电烙铁。
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
因各用电器的额定功率相同，由W=Pt可得，若工作相同时间，消耗的电能相同；电烙铁工作时将消耗的电能转化为内能；电视机工作时将大部分电能转化为声能、光能；电风扇工作时消耗电能，大部分转化为机械能；节能灯工作时将电能大部分转化为光能。BCD不符合题意；A 符合题意。
故选A。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法。电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。图甲装置中，容器中的两个电阻为研究对象，根据串联和并联电路电流特点可知， 左边容器中通过电阻的电流大于右边容器中电阻的电流，而烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，所以此装置可以用来探究电流通过电阻丝产生的热量与电流的关系，故A错误；
B．上端开口、底部连通的容器是连通器，而透明容器和U形管密封良好，所以透明容器和U形管不是连通器，故B错误；
C．乙图中，根据串联电路的电流特点可知，通过容器内两电阻丝的电流和通电时间相等，右侧U形管中液柱上升幅度更大，根据转换法可知，右侧电阻丝产生的热量多，由Q＝I2Rt可知，装置d容器内电阻大，故C正确；
D．图乙实验中，通电一段时间U形管两侧液面高度差为零，有可能是电路断路，也有可能是两电阻产生的热量相等，故D错误。
故选C。
【点睛】
本题探究导体产生的热量与什么因素有关，考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律及焦耳定律的运用。
11．C
【解析】
【详解】
AB．电烙铁属于电热器，工作时把电能转化为内能，所以有W=Q=I2Rt，根据欧姆定律，有推导式。因此在同一个家庭电路里，要使它在相同的时间内产生的热量少些，可以增大电阻的阻值。把电阻丝剪去一小段、更换一根较粗的电阻丝，都是让电阻丝的阻值变小，故AB不符合题意；
CD．由焦耳定律Q=I2Rt可知，可以与电阻丝串联一个电阻，电路总电阻变大，通过电阻丝的电流变小，相等时间内产生的热量减少。若与电阻丝并联一个电阻，由于并联电路各支路独立工作，互不影响，所以对电阻丝产生热量的多少无影响。故C符合题意，D不符合题意。
故选C。
12．C
【解析】
【详解】
A．收音机利用电能转化为声能，故A不符合题意；
B．电视机主要是利用电能，将电能转化为光能，故B不符合题意；
C．电饭锅是将电能转化为内能，且利用产生的内能工作的，故C符合题意；
D．电冰箱通过压缩机制冷，而压缩机将电能转化为机械能，故D不符合题意。
故选C。
13． 大 50
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由实验装置图知道，三个电阻的阻值相等，都为10Ω，通电时间相等，与并联后与串联，所以通过的电流大于通过的电流，根据焦耳定律可知，左边电热丝产生的热量大于右边电热丝产生的热量，左边形管液面高度差比右边形管液面高度差大。
[2]与并联，且，根据并联电路的电压特点和欧姆定律知道，，根据串联和并联电路的电流特点知道
所以
电阻产生的热量
14． 电 内 小于
【解析】
【详解】
[1][2]电炉通电后电炉丝发热逐渐变红，是因为电流流过电炉丝时产生热效应，电流做的功转会变成热量，即电能转化为内能。
[3]根据焦耳定律
因为电炉丝和导线串联，所以电流相同，通电时间也相同，但是导线电阻很小，因此产生的热量相比电炉丝很小，所以导线几乎不发热。
15． 0.5 90
【解析】
【分析】
【详解】
[1]切割器在正常工作时通过电热丝的电流
[2]电热丝1min时间内放出的热量
16．变大
【解析】
【详解】
根据公式P=I2R可知，电路电流不变时，电阻变大，消耗的电功率将变大。
17． 电阻 超导 B B
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]零阻力是指电阻为零，这种现象是超导现象。
(2)[3]电热毯是利用电流的效应工作，当电阻为0时，电流通过，无法发热，所以不能用在电热毯上，而输电线路、电动机、电池用上这种材料，可以避免不必要的能耗，所以B选项正确。
(3)[4]石墨烯材料有较好的热传导性能，是已知强度最高的材料之一，且有很好的韧性，所以可用于电脑CPU散热片上、折叠手机屏上及切割机刀片上。但石墨烯几乎是透明的，即几乎不反射光，所以不能用在镜子的反射膜上。故应选B。
18． 热 闭合 2.5A 88Ω 95.45% 264Ω
【解析】
【详解】
（1）[1][2]电流通过导体时会产生热量，这种现象叫做电流的热效应，电热丝就是利用电流的热效应工作的；由电路图可知，当温控开关S闭合时为R2的简单电路，由可知，此时电功率最大，处于加热状态。
（2）[3][4]在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流为
电阻丝R2的阻值为
（3）[5]水吸收的热量为
加热状态的电能为
该饮水机加热状态时的效率为
（4）[6]保温状态时的功率为
当温控开关S断开时，R1与R2串联，电路处于保温状态，电阻的总阻值为
值电阻R1的阻值为
19． B A 5.76×104J 110 2 1.32×105J
【解析】
【详解】
(1)[1][2]送冷风只有电动机工作，所以开关应放到B位置；送热风时电动机和加热丝同时工作，开关应放到A处位置。
(2)[3]根据得
(3)[4][5][6]电热丝和电动机并联，电热丝的额定电压为220V，电热丝的功率为
根据得
电热丝的电流
电热丝产生的热量
20． 0.1A 9Ω 30J 减小R1的阻值或增加电源电压
【解析】
【详解】
(1)[1]灯L正常工作时，通过它的电流是
(2)[2]由表格数据分析知，光敏电阻R2的阻值与光强成反比，则当光强为8cd 时，R2的阻值为
[3]当光强为8cd 时，根据串联电路分压的规律可得，R1分得的电压为
即
1分钟内R1上产生的热量为
(3)[4]小明想让光强为6cd 时，灯就能自动熄灭，此时光敏电阻的阻值较高，根据欧姆定律可知，如果不调节R1的阻值，电路中的电流减小，控制电路的电流达不到电磁铁断开的电流，故应减小R1的阻值，使控制电路的电流达到电磁铁断开的电流；或者增加电源电压，使使控制电路的电流达到电磁铁断开的电流。
21． A 详见解析 0.102
【解析】
【详解】
(1)[1]由材料可知，白炽灯泡的灯丝细的地方比粗的地方电阻大，产生的热量多，升温较快，钨丝最后烧断；
(2)[2]由材料可知，LED灯电光转换率高，更节能；
(3)[3]白炽灯功率比LED灯功率高
ΔP=P2-P1=40W-6W=34W=0.034kW，
则3小时节约的电能为
W=ΔPt=0.034kW×3h= 0.102kW·h。
答案第1页，共2页
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