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．下表是小明家电饭煲铭牌的部分信息，小明家电能表的示数如图所示。把电饭煲接在家庭电路中使用时，下列说法错误的是（　　）
额定电压 220V
频率 50Hz
额定功率 高挡 1800W
中挡 1200W
低挡 500W
A．电饭煲是利用电流的热效应工作的
B．电饭煲在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小
C．电饭煲在高挡正常工作10min，消耗的电能是1.08×104J
D．若家中只接入电饭煲，在高挡正常工作10min，电能表示数将变成7328.6kW·h
2．一台电动机正常工作时，加在线圈两端的电压为220V，流过线圈的电流是5A，线圈的电阻是10Ω。这台电动机正常运转5分钟产生的热量是（　　）
A．3.3×105 J B．1.1×103 J C．7.5×104J D．250J
3．如图所示是某同学设计的探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　）
A．通电一段时间，两个透明容器中空气内能增大是通过做功的方式改变的
B．通电一段时间，两个U 形管中液面高度的变化不同说明电流通过导体产生的热量与电阻有关
C．若要探究电流通过导体产生的热量与电流的关系， 右侧透明容器中应接入阻值是 5Ω的电阻
D．若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，右侧透明容器中应接入阻值是 10Ω的电阻
4．下列家用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　）
A．洗衣机 B．电风扇 C．电饭锅 D．电视机
5．电蚊拍灭蚊时，蚊子碰到金属网形成闭合电路，蚊子往往会被烧毁。下列说法不合理的是（　　）
A．蚊子是可以导电的 B．电蚊拍电压降低烧毁效果变差
C．蚊子烧毁是因为电流的热效应 D．烧毁时可能没有电流通过蚊子
6．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
7．以下四个用电器中，利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A．电风扇 B．空调 C．电视机 D．电水壶
8．下列不属于用电器的是
A．电冰箱 B．电饭锅 C．电风扇 D．干电池
9．如图是一个电加热器的工作原理图，其中R1和R2是阻值不变的发热电阻；表格中是它的部分参数。当电加热器正常工作时，下列说法正确的是（　　）
额定电压 220V
额定加热功率 990W
额定保温功率 110W
A．只闭合开关S，加热器的功率为990W
B．开关S闭合，S1由断开到闭合，电路中电流变大，R2消耗的功率变小
C．加热器在保温状态下工作5min，产生3.3×104J的热量
D．电阻R1与R2的阻值之比为1:8
10．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
11．如图所示是电阻甲和乙的U-I图像，下列说法正确的是（　　）
A．甲的电阻值保持10Ω不变
B．甲乙串联接在电源上，当通过电流为0.15A时，此时电源电压为3V
C．甲乙并联在电压为2V电源上时，电路的总功率为0.6W
D．甲、乙串联通过电路中电流为0.2A时，经过1s电阻甲产生的热量为0.6J
12．如图所示，为“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的一个实验电路图，你认为该电路最适合探究的问题是（　　）
A．探究电流产生的热量与通电时间是否有关？ B．探究电流产生的热量与电流大小是否有关？
C．探究电流产生的热量与电阻大小是否有关？ D．探究电流产生的热量与温度的高低是否关？
二、填空题
13．如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更______（填“大”或“小”）的。
14．某手机电池容量为4200 mAh，，电池电压为3.7 V。用一个标有“输出5 V 4 A”的快速充电器，将手机电池从零电量充满。充电效率为84%，需要______min。快充充电线比普通手机充电线要粗一些，这是因为正常工作时，通过快充充电线的______较大。
15．如图所示，电源电压4V保持不变，灯泡标有“4V 2W”字样，R=10Ω。当开关S闭合时，电流表的示数为___________A，电阻R在lmin内产生的热量为__________J。
16．请写出：①欧姆定律的表达式________，②焦耳定律的表达式________。
三、综合题
17．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。
18．小英家6月底电能表的示数如图甲所示，7月底表盘示数如图乙所示：
（1）由图可知她家7月份用电器消耗的电能为___________kW h；此电子式单相电能表在她家现在已经接入用电器的总功率为1600W，则最多还可以连接___________W的用电器同时工作。
（2）将铭牌已模糊的电热水壶单独接在该电能表上正常工作14min，电能表指示灯闪烁了1120次，则电热水壶的额定功率是___________W。如果电热水壶中装有5L的水，则14min后，能将初温为20℃的水温度升高到___________℃（假设电热水壶产生的热量没有损失），这相当于完全燃烧___________m3的天然气放出的热量。[天然气的热值q=4.2×107J/m3，水的比热容c水=4.2×103J/(kg ℃)]。
（3）电热水壶的工作原理是：电流的___________。
19．如图甲是一种家用电热器。当它接通电源之后，周围的导体会被加热，沿导热管与金属散热片将热量散发出去，温度达到85℃时，它就会自行断电。可使用的寿命非常的长，适合用在客厅以及卧室当中，老人小孩也可以使用，具有安全、无尘的优点。图乙是其简化的电路图，已知R1＜R2，电暖器的部分参数如表中所示。
额定电压 220V
功率选择 一档 968W
二档 1210W
三档 2178W
（1）闭合开关S，要让电暖器处于第二档工作，则应再将开关_____闭合。
（2）R1和R2的阻值分别为多少？_______
（3）若室内空气质量为50kg，用该电暖器的第三档正常工作10min，放出热量的50%被室内空气吸收，那么可使室内气温升高多少？[假设空气的比热容为1.1×103J/（kg ℃）]__________
20．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，铜的导热系数常温下才400W/mK。石墨烯具有非常良好的光学特性，看上去几乎是透明的。石墨烯是己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。
2018年，22岁中国科学家——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‘魔法角度’1.1°叠加之后，零阻力的材料得出来了，可以在常温下实现超导”。请根据上述材料，回答下列问题：
（1）石墨烯是一种导体，零阻力是指________为零，这种现象叫做超导现象。
（2）曹原研究的超导石墨烯最适合用来制作________
A．电动机内部导线 B．保险丝 C．电炉丝 D．电热毯内部导线
（3）用超导石墨烯制作成电缆输电可以大大降低能量损耗，己知从A地到B地输电导线长为10km，此导线电阻1Ω/km，输电电流为200A，若用超导石墨烯代替输电导线，输电10min可节约________电能。
21．呼和浩特市共享单车的投放，为呼和浩特市市民的出行提供了极大的便利．小董同学通过手机扫码，解锁了一辆电动自行单车，如果她骑行电动自行单车在平直的乡间小路上做直线运动，且以恒定的功率行驶．通过收集数据，得到如图所示的v-t图像．在第16s时速度达到10m/s，然后以10m/s做匀速直线运动．已知小董质量为50kg，电动自行单车质量为10kg，骑行时所受阻力恒为人和车总重的1/15．求
（1）在0~16s时间内，单车通过的路程___________80m（选填“大于”或“等于”或“小于”），这段时内，电动机对单车产生的牵引力__________单车所受的阻力（选填“大于”或“等于”或“小于”）．
（2）电动自行单车做匀速直线运动时，加在电动机上的电压为50V，通过的电流10A．电动机提供的电功率多大_____？该电动机的效率为多少____？（不计机械摩擦损失）电动机线圈电阻是多少____？
（3）在0~16s时间内，单车通过的路程______．（提示:能量守恒．动能计算公式为0.5mv2，m表示质量，v表示速度）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A．电饭煲是利用电流的热效应工作的，将电能转化为内能，故A正确，A不符合题意；
B．根据可知，中挡功率比低温挡高，故中挡的电阻比低温挡的电阻小，故B正确，B不符合题意；
C．电饭煲在高挡正常工作10min，消耗的电能是
故C错误，C符合题意；
D．若家中只接入电饭煲，在高挡正常工作10min，电能表示数将变成
故D错误，D符合题意。
故选CD。
2．C
【详解】
电动机正常工作时，将电能转化为机械能，同时由于线圈发热产生热量，根据焦耳定律可知
故选C。
3．C
【详解】
A．通电一段时间后，透明容器中的电阻丝发热产生热量，热量通过热传递的方式传递给容器内的空气，使得空气内能增大，故A错误；
B．要探究电流产生的热量与电阻的关系，应控制两电阻丝中电流的大小相同，而由图中可知，左侧电阻丝中的电流为干路电流，右侧容器中的电阻丝中的电流为支路电流，流过两电阻丝的电流不同，通电一段时间后，两个U形管中液面高度的变化不同，无法说明电流通过导体产生的热量与电阻有关，故B错误；
C．若要探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，应控制电阻大小不变，故右侧透明容器中应接入阻值是5Ω的电阻，此时两容器中的电阻阻值相同，而流过两电阻丝的电流大小不同，故可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，故C正确；
D．若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，则应控制两电阻中电流的大小相同，同时使两电阻丝的阻值不同，故右侧透明容器中接入阻值不为5Ω的电阻丝，同时断开右侧阻值为10Ω的电阻丝，与左侧容器中的电阻丝串联即可，不一定非要接入阻值为10Ω的电阻丝，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．洗衣机工作时将电能主要转化为机械能，没有利用电流的热效应工作，故A不符合题意；
B．电风扇工作时将电能主要转化为机械能，没有利用电流的热效应工作，故B不符合题意；
C．电饭锅主要是利用电流的热效应将饭煮熟的，故C符合题意；
D．电视机工作时，电能主要转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故D不符合题意。
故选C。
5．D
【详解】
A．由题意可知，蚊子碰到金属网形成闭合电路，说明蚊子是可以导电的，故A不符合题意；
B．电蚊拍电压降低，在电阻一定时，电流会变小，所以烧毁效果变差，故B不符合题意；
C．蚊子烧毁是因为电流通过时会发热，因此利用了电流的热效应，故C不符合题意；
D．烧毁时有电流通过蚊子，所以才会形成闭合电路，从而通过电流的热效应使蚊子被烧毁，故D符合题意。
故选D。
6．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。
7．D
【详解】
A．电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意；
B．空调主要是把电能转化为机械能，不是利用电流热效应，故B不符合题意；
C．电视机工作时将电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作，故C不符合题意；
D．电水壶工作时主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D符合题意。
故选D。
8．D
【详解】
电冰箱、电饭锅、电风扇都需要用电来工作，是消耗电能的，属于用电器，故ABC不符合题意；
干电池是提供电能的，是电源，不是用电器，故D符合题意．
9．C
【详解】
A．只闭合开关S，电路中R1、R2串联，闭合开关S和S1时，只有R2工作，根据公式可知，总电压U一定，由于R1、R2串联的总电阻比R2的电阻大，所以只闭合开关S时电功率小，为保温挡，功率为110W，闭合开关S和S1时为加热挡，功率为990W，故A错误；
B．开关S闭合，S1由断开到闭合时，总电阻变小，所以总电流变大，即通过R2的电流变大，根据可知，R2的功率变大，故B错误；
C．加热器在保温状态下工作5min产生的热量
故C正确；
D．处于加热挡时R2单独工作，所以R2的电阻
保温挡时R1、R2串联，电路中的总电阻
则R1的电阻
电阻R1与R2的阻值之比为
故D错误。
故选C。
10．C
【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。
11．C
【详解】
A．由甲和乙的U I图像可知，甲的电流与电压成正比，根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变，乙电阻的阻值是变化的，当U甲=2V时，对应的电流为0.1A，所以甲电阻的阻值
故A错误；
B．甲、乙串联在电路中，当电路电流为0.15A时，由串联电路的电流特点知两电阻的电流均为0.15A，由图可知，U甲=3V，U乙=1V，串联电路的总电压等于各电阻两端电压之和，电路两端的总电压
U=U甲+U乙=3V+1V=4V
故B错误；
C．甲、乙并联在电压为2V的电源上，由并联电路的电压特点知，两灯泡两端的电压为2V，由图像可知，I甲=0.1A，I乙=0.2A，故干路电流
I总=I甲+I乙=0.1A+0.2A=0.3A
电路的总功率
P=UI总=2V×0.3A=0.6W
故C正确；
D．甲电阻的阻值为20Ω，通过甲电阻的电流为0.2A，经过1s甲电阻产生的热量
Q=I12Rt=(0.2A)2×20Ω×1s=0.8J
故D错误。
故选C。
12．C
【详解】
电流产生的热量与通过导体的电流大小、导体的电阻大小和通电时间有关。由实验电路图可知：两电阻丝串联，故通过两电阻丝的电流和通电时间都相同，所以该电路最适合探究的问题：探究电流产生的热量与电阻大小是否有关。故C正确，符合题意，ABD错误，不符合题意。
故选C。
13． 热效应 90 大
【详解】
[1]封口机是利用电流的热效应工作的，在电流通过时，电路中的电阻发热温度升高从而达到工作目的。
[2]10s内，封口机产生的热量
[3]封口时把塑料袋烫坏是因为封口时产生的热量太多，据知，在电压和时间相同时，电阻越大，产生的热量越少，所以应将发热电阻换成阻值更大。
14． 55.5 电流
【详解】
[1]手机电池充满电需要的电能为
设需要充电时间为t1，则
代入数据
解得
[2]快充充电线的电流比普通手机电流要大，所以充电线要粗一些，使得导线电阻要小一些，可以减小电流热效应产生的热量。
15． 0.9 96
【详解】
[1]由电路图知，灯泡与电阻R并联连接，电流表测干路电流，电源电压为4V，则灯泡正常发光。据欧姆定律知，通过灯泡及电阻R的电流分别为
，
则干路的电流，即电流表的示数
I=IL+I1=0.5A+0.4A=0.9A
[2]电阻R在1min内产生的热量
Q=I12Rt=(0.4A)2×10Ω×60s=96J
16．
【详解】
[1]欧姆定律指的是导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。表达式是。
[2]焦耳定律指的是电流通过导体时产生的热量与电流的平放成正比，与导体的电阻、通电时间成正比，故表达式为。
17． A 详见解析 0.102
【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。
18． 140 600 1500 80 0.03 热效应
【详解】
（1）[1]由图知，小英家7月份所有用电器消耗的电能为
[2]由电能表的参数可知，工作电压为U=220V，允许通过的最大电流为I=10A，根据得，电能表允许用电器工作的最大总功率为
已知她家现在已经接入用电器的总功率为1600W，则最多还可以同时连接用电器的功率为
（2）[3]3200imp/(kW h)表示用电器每消耗1kW h的电能，电能表指示灯闪烁3200次，则电能表指示灯闪烁了1120次时，电热水壶消耗的电能为
根据，电热水壶的额定功率为
[4]由题知水的体积为
根据得，水的质量为
由题知，电热水壶产生的热量没有损失，则水吸收的热量为
由得水升高的温度为
则水的末温为
[5]由题知，根据得，需要完全燃烧天然气的体积为
（3）[6]电热壶工作时把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的。
19． S1 R1的阻值为40Ω，R2的阻值为50Ω 可使室内气温升高11.88℃
(1)[1]由题可知，R1＜R2，分析电路图，得出闭合开关S和S2、闭合开关S和S1、将开关全闭合时的电路组成、电路中电阻大小，利用得出相应的功率大小，从而得出电暖器处于哪一档。
(2)经分析，电暖器第二档时，电路中只有R1，电暖器第一档时，电路中只有R2，利用求其电阻值。
(3)根据W＝P高t可求产生的热量，根据Q吸＝ηW可得空气吸收的热量，根据可得房间的空气温度升高多少℃。
【详解】
解：(1)由题可知，R1＜R2；闭合开关S、S2时，R2单独接入电路，电路中电阻最大，根据可知，功率最小，电暖器处于第一档；闭合开关S、S1时，R1单独接入电路，电路电阻较大，根据可知，功率较大，电暖器处于第二档；闭合开关S、S1、S2时，R1、R2并联，电路中电阻最小，根据可知，功率最大，电暖器处于第三档。
(2)电暖器第二档功率P2＝1210W，由可得，R1的阻值为
R2的阻值为
(3)已知电暖器处于第三档时P3＝2178W，正常工作时间
t＝10min＝600s
由可得电暖器的“高温”档正常工作10min放出的热量
W＝P高温t＝2178W×600s＝1.306×106J
由可得空气吸收的热量
Q吸＝ηW＝50%×1.306×106J＝6.534×105J
由可得，房间空气升高的温度
答：(1)应再将开关S1闭合；
(2)R1的阻值为40Ω，R2的阻值为50Ω；
(3)可使室内气温升高11.88℃。
20． 电阻 A 2.4×108J
本题考查超导材料、新型材料
【详解】
(1)[1]电阻是指导体对电流的阻碍作用，而超导现象是导体的电阻变为零，那么导体对电流的阻碍作用为零，即电阻为零。
(2)[2]因为超导材料的电阻为零，电流热效应就不会发挥作用了，故利用电流的热效应来工作的保险丝、电炉丝、电热毯内部导线都不能采用超导材料，而电动机内部导线用超导材料，可避免电流热效应带来的能耗，从而提高电动机制输出效率，所以A符合题意
(3)[3]由题意知，A、B段输电导线的电阻
R=10km×1Ω/km=10Ω
输电10min节约的电能
21． 大于 大于 500W 80% 1Ω 85m
【详解】
（1）在v-t图像上，图线与时间轴所围图形的面积表示通物体过的路程，
由图像知，图线与时间轴所围图形（图中红线部分）的面积大于；这段时间内，电动自行车做加速运动，处于非平衡状态，电动机对单车产生的牵引力大于单车所受的阻力；
（2）电动机提供的电功率：；由题知，骑行时单车所受阻力：，因为电动车做匀速直线运动，所以牵引力，电动机的机械功率：，电动机的效率：；电动机线圈的发热功率：P热=P电-P机械=500W-400W=100W，根据得，线圈的电阻：；
（3）由于骑行过程中要克服地面的阻力做功，所以，电动机输出的机械能一部分会转化为单车的动能，另一部分会转化为内能，根据能量守恒可知，，即：，解得s=85m．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页