北师大版九年级年级全一册13.4电流的热效应（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．随着科学技术的发展，越来越多的用电器进人了我们的生活，下列用电器主要利用电流的热效应工作的是（　　）
A．油烟机
B．电火锅
C．无人机
D．电视机
2．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电饭锅 B．电视机 C．抽油烟机 D．电冰箱
3．下列用电器消耗相同的电能时产生热量最多的是（ ）
A．电水壶 B．电吹风 C．电风扇 D．洗衣机
4．2020年10月15日，《自然》杂志报道了一种可以在15℃下实现超导的新材料，向创造没有电阻的高效电力系统迈出了重要一步。超导材料可以应用在（　　）
A．电热毯 B．电动汽车动力系统 C．电热水壶 D．充电暖手宝
5．甲、乙两个电热器的电阻之比为，通电相同时间产生的热量之比为，则通过甲、乙的电流之比为（　　）
A． B． C． D．
6．一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，在额定电压下通电10min产生的热量为（　　）
A．4×102J B．2.4×104J C．2.2×103J D．1.32×105J
7．将一台“220V 100W”的电风扇、一个“220V 100W”的充电器、一个“220V 100W”的电饭锅，分别接到220V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．充电器 B．电饭锅 C．电风扇 D．一样多
8．人们把处于超导状态的导体称为超导体，超导体电阻为零，它适合做（　　）
A．电炉丝 B．电熨斗 C．输电导线 D．变阻器
9．2021年8月27日，大连金普新区凯旋国际大厦突发火灾，火灾祸及419户住户，1800余人疏散。火灾原因系电动平衡车充电器电源线插头与插座接触不良发热引燃周围木质衣柜等可燃物所致。接触处发热是因为接触处（　　）
A．电流较小 B．电流较大 C．电阻较小 D．电阻较大
10．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
11．如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R1=R3，R2=R4，R2=1.5R1，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（　　）。
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．丙、丁、乙、甲 D．甲、乙、丁、丙
12．如图，这是“探究电流通过导体产生热量与哪些因素有关”的实验，将甲和乙装置的AB、CD分别连到相同的电源上，下列分析正确的是（ ）
A．实验装置甲可用于探究“电流和通电时间一定时，电热与电阻的关系”
B．必须把甲、乙两图接在电压相同的电源两端，实验结论才具有科学性
C．探究电热与电流的关系，应选择乙装置，通电一段时间，左边U形管的高度差更大
D．实验装置乙的电路接通后，U形管的右管中液面上升比左管快
二、填空题
13．如图所示，电热膜是在绝缘聚酯薄膜表面，用金属导线将经过特殊工艺加工形成的一条条薄的粗细均匀的导电墨线连接形成网状结构。电热膜中导电墨线连接的方式是 _____联，电热膜能发热是因为电流具有 _____效应；某电热膜总功率4400W，正常工作2小时消耗电能 _____kW h。
14．家庭装修中遇到导线不够长时，有的装修师傅把两根导线连接起来使用，但连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是因为与别处相比，连接处接触电阻较______，电能转化为热的功率较______。
15．1841年英国物理学家______，通过实验得出电流通过导体时将电能转化为内能的规律。该规律的表达式为______。
16．硅、锗等半导体材料的导电能力比铜、铝等金属的要______（选填“强”或“弱”）。某些物质在温度很低时，电阻变为零，这就是超导现象。如果能制造出常温下的超导体，它可以在下列哪种情境中得到应用______（选填序号）。
①用作电吹风的电热丝 ②用作白炽灯的灯丝 ③用作输电线
三、综合题
17．2020年10月，某品牌手机发布了新一代旗舰手机，部分参数参见下图。
(1)利用超级快充技术，不考虑充电时的电能损耗，需要把这款电池从电量为0%充到100%，需要的时间是多少min？
(2)小明发现该机充电时间大概需要60min，他认为充电过程功率应该不是保持全程50W。他测量出充电过程中充电器输出的电流和电压，并绘制图像如下。请分别求出：前30分钟和后30分钟充电消耗的电能（不考虑充电时的电能损耗）。
(3)若充电的数据线的阻值为0.5Ω，计算充电前3min数据线产生的热量。据此简要解释该手机数据线为什么比其它品牌手机的数据线要粗？
屏幕尺寸 6.76英寸
电池充满电存储的能量 58608J
超级快充功率 50W
18．电饭锅是家庭常用的电器，它既有加热功能，又有保温功能。图甲所示为某型号电饭锅的简化电路图。S1是一个磁钢式开关，可以实现通断电自动控制，R1和R2均为加热电阻。把电饭锅接入220V的家庭电路中，在电饭锅工作的内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示。求：
(1)画出电饭锅加热时的等效电路图；
(2)电阻R1的阻值；
(3)电饭锅在20~30min内产生的热量。
19．请阅读短文，并回答问题：
电熨斗
生活中常用电熨斗来熨烫衣服。甲图为常见的电熨斗，它是利用电流热效应工作的。图乙是电熨斗结构图。
电熨斗中有一个双金属片制成的自动开关。双金属片是由长和宽相同的铜片和铁片组成，且两金属片被紧紧地铆在一起，受热时铜片膨胀得比铁片大，双金属片便向铁片那边弯曲，温度越高，弯曲得越显著。常温时，双金属片端点的触点与弹性铜片上的触点相接触，当电熨斗与电源接通时，电热丝发热，双金属片受热弯曲，当温度升高到设定温度时，双金属片顶端的触点与弹性铜片上的触点分离，电路断开。金属底板散热，温度降低，双金属片恢复原状，电路接通。电熨斗工作时的温度可以调节，将调温旋钮上的升降螺丝上下调节，弹性铜片上的触点随之上下移动。双金属片弯曲程度不同，金属底板温度也就不同。由于衣服的质料不同，熨烫时所需的温度也各不相同。一般来说，棉织品比化纤衣物耐高温。
（1）电熨斗通电工作，温度升高，这是通过______方式改变内能的；
（2）如图四种双金属片中符合图乙中电熨斗安装要求的是______；
A．B．C．D．
（3）下列家用电器中，装有双金属片的是______；
A．电视机 B．电饭锅 C．洗衣机 D．微波炉
（4）熨烫完化纤衣服再熨烫棉织品衣服，调温旋钮上的升降螺丝应该______（选填“向上”或“向下”或“不”）调。
20．电热毯（俗称“电褥子”）是根据电流的_______效应制成的．小亮家的电热毯通电后指示灯不亮，小亮检修时发现是电热丝断了，他把电热丝的两个断头连接起来，他发现连接处比别处更热，这是为什么？__________________
21．华为手机mte20pro的多项黑科技中一个亮点就是“华为超级快充技术”，部分参数见所示表格。
（1）利用超级快充技术，不考虑充电时的电能消耗，需要把这款电池从电量为0%充到100%，需要的时间是______s。消耗的这些电能可供一只“220V 100W”的灯泡正常工作______h，能让如图所示电能表表盘转______转；
型号 mte20pro
屏幕尺寸 6.39英寸
电池容量 57600焦耳（4200毫安时）
超级快充功率 40瓦特
防水 IP68
（2）若充电的数据线的阻值为0.5Ω，超级快充的电流是2A，则这个充电过程中数据线产生的热量是______J；
（3）某用户发现该款手机使用的充电数据线跟首通充电数据线相比，长度相同，但是要粗一些，你认为这样设计数据线的原因是______；
A．增大充电数据线电阻，减少充电过程中数据线产生的热量
B．增大充电数据线电阻，增大充电过程中数据线产生的热量
C．减小充电数据线电阻，增大充电过程中数据线产生的热量
D．减小充电数据线电阻，减少充电过程中数据线产生的热量
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．抽油烟机利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应，故A不符合题意；
B．电火锅是利用了电流的热效应，把电能转化为内能提高温度使食物成熟，故B符合题意；
C．无人机利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应，故C不符合题意；
D．电视机主要将电能转化为光能和声能，不符合电流的热效应中将电能转化为内能的特性，故D不符合题意。
故选B。
2．A
【详解】
A．电饭锅主要是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故A符合题意；
B．电视机主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意；
C．抽油烟机是利用电动机来工作的，将电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故C不符合题意；
D．电冰箱利用电动机带动压缩机来工作，将电能主要转化为机械能，故D不符合题意。
故选A。
3．A
【详解】
用电器工作时将电能转化为其他形式的能量。电水壶工作时将电能全部转化为内能；电吹风内有电动机和电热丝，工作时将电能转化为机械能和内能；电风扇和洗衣机工作时主要把电能转化为机械能，有一部分电能转化为内能。比较可知，消耗相同的电能，产生热量最多的是电水壶。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
4．B
【详解】
超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零的性质的材料。
ACD．利用电流的热效应，应该选用电阻大的材料，提高产热，故ACD不符合题意；
B．电动汽车动力系统 ，电阻为零，可以减少能量的损耗，故B符合题意。
故选B。
5．C
【详解】
甲、乙两个电热器通电相同时间产生的热量之比为，根据Q=I2Rt有
已知甲、乙两个电热器的电阻之比为，则
即通过甲、乙的电流之比为
故ABD错误，C正确。
故选C。
6．B
【详解】
在额定电压下通电10min电烙铁产生的热量
故选B。
7．B
【详解】
电风扇、充电器、电饭锅的功率虽然相等，但是电风扇主要把电能转化为机械能，充电器主要电能转化为化学能，电饭锅主要那电能转化为内能。所以在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是电饭锅。
故选B。
8．C
【详解】
A．电炉丝是利用电能转化为内能工作的，需要电阻比较大，产生的热量多，故A不符合题意；
B．电熨斗是利用电能转化为内能工作的，需要电阻比较大，产生的热量多，故B不符合题意；
C．输电导线为了减小电能的损耗，电阻越小越好，故超导体适合做导线，故C符合题意；
D．变阻器需要电阻稍微大一定的材料，故D不符合题意。
故选C。
9．D
【详解】
电动平衡车在充电时，充电电流保持不变，根据焦耳定律可知，充电电流不变，电动平衡车充电器电源线插头与插座接触不良，导致电阻增大，长时间充电时，会导致局部热量过高而引起火灾。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
10．B
【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。
11．C
【详解】
左图中，R1与R2串联，根据串联电路特点和焦耳定律Q=I2Rt可知，在电流和通电时间相同的情况下，电阻大的产生的热量多。因为
R2=1.5R1
所以
Q2>Q1
右图中，R3与R4并联，根据并联电路特点和焦耳定律公式的变形式可知，在电压和通电时间相同的情况下，电阻小的产生的热量多。因为
R1=R3，R2=R4，R2=1.5R1
则
R4>R3
所以
Q3>Q4
左图中，通过R2的电流是
所以
右图中，通过R4的电流是
所以
因为
R2=R4
且通电时间相同，所以电流大的产生的热量多。因为
I4>I2
所以
Q 4> Q 2
这样我们得出了这四个电阻产生的热量关系是
Q 3>Q 4>Q 2>Q 1
不考虑热量损失，最后根据可知，水温从高到底应该是丙、丁、乙、甲。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
12．C
【详解】
A．图甲所示装置用来探究电流产生的热量与电阻的关系，控制了电流和通电时间相同，故A正确；
B．甲、乙两图探究的是不同因素对电热的影响，电压不会影响实验结果，没有必要控制电压相同，故B错误；
CD．图乙所示装置用来探究电流产生的热量与电流的关系，控制了电阻和通电时间相同，左边电阻为5Ω，右边为两个5Ω的电阻并联，左边电阻在干路上，右边两个5Ω的支路并联，干路电流大于支路电流，根据，电阻和通电时间相同，左边的电流大，电流产生的热量更多，左侧U形管的高度差较大，相同时间内，液面上升较快；故C正确，D错误。
故选C。
13． 并 热 8.8
【详解】
[1]由图可知，各条导电墨线互不影响，可以独立工作，是并联的。
[2]电热膜发热是因为导线通电产生了热量，利用了电流的热效应。
[3]由题知，电热膜总功率为
P电热膜＝4400W＝4.4kW
电热膜正常工作2小时消耗的电能
W电热膜＝P电热膜t＝4.4kW×2h＝8.8kW h
14． 大 大
【详解】
[1]导体的电阻与导体的长度有关，导体越长，导体的电阻越大。把两根导线连接起来使用，是增大了导体的长度，因此连接处接触电阻较大。
[2]由于导线连接处与导线串联在电路中，通过的电流相等，根据P=I2R，连接处的电阻较大，电能转化为热的功率较大。
15． 焦耳 Q=I2Rt
【详解】
[1][2]电流通过导体时导体都要发热，这个现象称为电流的热效应。物理学家焦耳做了大量实验，最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即其所产生的电热与电流、电阻和通电时间的关系是Q=I2Rt。
16． 弱 ③
【详解】
[1]半导体的导电能力弱于金属导体的导电能力。
[2]超导体的电阻为0，根据焦耳定律，超导体不会将电能转化为内能，不会放热，利用电流热效应工作的用电器都不能用超导体制作，而用超导体制作输电线可以减少电能消耗。
17．(1)19.536min；(2)前30分钟：48000J，后30分钟：10608J；(3)2250J；解释见解析
【详解】
解：(1)把这款电池从电量为0%充到100%，需要的时间是
(2)前30分钟充电消耗的电能是
后30分钟充电消耗的电能是
(3)前3min数据线产生的热量是
由于超级快充功能充电电流很大，如果数据线很细，电阻R会较大，根据Q=I2Rt可知，此时数据线很容易发热，容易引起火灾，所以数据线要粗些。
答：(1)把这款电池从电量为0%充到100%，需要的时间是；
(2)前30分钟充电消耗的电能是，后30分钟充电消耗的电能是；
(3)前3min数据线产生的热量是。超级快充电流很大，如果数据线很细，电阻R会较大，根据Q=I2Rt可知，此时数据线很容易发热。
18．(1)；(2)220Ω；(3)
【详解】
解：(1) 根据可知，此电路电阻越小功率越大，此题中闭合开关S1时为并联电路，断开开关S1时为只有R1的简单电路，并联电路总电阻比简单电路电阻小，所以加热电路图为
(2)保温时为R1的简单电路，电阻相对并联时大，则通过电流小，由图乙可知，保温电流为1A，所以R1的电阻为
(3)电饭锅在20~30min内产生的热量
答：(1)见详解；
(2)电阻R1的阻值220Ω；
(3)电饭锅在20~30min内产生的热量1.32×105J。
19． 做功 C B 向下
【详解】
（1）[1]通电的电熨斗中电热丝发热，是电流做功产生的热，故电熨斗通电工作，温度升高，这是通过做功的方式改变内能的。
（2）[2]由题意知，受热时铜片膨胀得比铁片大，双金属片便向铁片那边弯曲，温度越高，弯曲得越显著。常温时，双金属片端点的触点与弹性铜片上的触点相接触，当电熨斗与电源接通时，电热丝发热，双金属片受热弯曲，当温度升高到设定温度时，双金属片顶端的触点与弹性铜片上的触点分离，电路断开。金属底板散热，温度降低，双金属片恢复原状，电路接通。由此判断，双金属片中上层为铜片，下层为铁片，故选C。
（3）[3]在所给家用电器中，只有电饭锅需要调节温度，所以应装有双金属片，故选B。
（4）[4]由于棉织品比化纤衣物耐高温，故应使温度升高，调温旋钮上的升降螺丝应向下调，这样在弹性铜片的作用下，两触点不容易分开，则最终可达到的温度会升高。
20． 热 在电流、通电时间相同时，连接处产生的热量多．
【详解】
试题分析：电热毯是根据电流的热效应制成的；由于电热丝连接处横截面积变小，电阻变大，由焦耳定律（Q=I2Rt）可知，在电流、通电时间相同时，连接处产生的热量多．
【考点定位】
焦耳定律
21． 1440 0.16 19.2 2880 D
【详解】
（1）[1]由表格数据可知，电池充满电时储存的电能W＝57600J，超级快充功率P＝40W，因不考虑充电时的电能损耗，所以，把这款电池从电量为0%充到100%时需要的时间
[2]灯泡工作的时间为
[3]消耗的电能为
W＝57600J＝0.016kW·h
消耗0.016kW·h的电能，表盘转过的次数为
n＝0.016kW·h×1200r/(kW·h)＝19.2r
（2）[4]数据线产生的热量
Q＝I2Rt″＝(2A)2×0.5Ω×1440s＝2880J
（3）[5]充电器的充电线有电阻，由焦耳定律可知，在电流和通电时间一定时，电阻越大产生热量越多，工作过程中会产生热量；在材料和长度一定时，横截面积越大电阻越小，充电线尽可能做得粗一些，目的是减小电阻，使充电过程中产生的热量少一些，故D正确。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页