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．如图小明探究电流通过导体产生热量的影响因素，初始U形细管中各液面高度相平，容器中有等量空气且密闭良好，R1＝R2＝R3，A、B接入电路中，则（　　）
A．通过R1和R2电流相等
B．右侧U形管中液面高度差较大
C．容器中电阻发热多的一侧U形管中液面高度差大
D．实验不能证明电流是产生热量的影响因素
2．某电加热器工作时，与之相连的导线温度过高。下列解决办法中切实可行的是（　　）
A．减小通过用电器的电流
B．缩短用电器工作时间
C．换用更粗的导线与之相连
D．换用更短的导线与之相连
3．如图所示是探究“影响电流热效应与哪些因素有关”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法错误的是（　　）
A．烧瓶内选用比热容较小的液体，可以使实验现象更明显
B．电阻R1产生的热量大于R2产生的热量
C．该电路可以探究电流产生的热量与电流大小的关系
D．电路串联使通过R1、R2电流相同，实验中运用了控制变量法
4．电炉工作时，电炉丝产生的热量比导线多，电炉丝热得发红，而连接电炉丝的导线不太热，根据焦耳定律分析可得，其主要原因是（　　）
A．通过电炉丝的电流较大
B．电炉丝的电阻较大
C．电炉丝通电的时间较长
D．导线的电阻较大
5．有两根电热丝、，且，若单独用烧开一壶水，所需时间为。若将这两根电热丝分别串联和并联在同一电源中烧开同一壶水，则所需的时间分别为（不计热损失）（　　）
A．、 B．、 C．、 D．、
6．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
7．家庭电路中，由于线路连接处接触不良，造成局部过热，也可能会引起火灾。下列关于接触不良处过热的原因分析正确的是（　　）
A．因电阻变大，使得通过此处电流比电路中其他部分电流小，但长时间通电造成的
B．因电阻变小，使得通过此处电流变大，长时间通电造成的
C．因电阻变小，使得此处的发热功率变大，长时间通电造成的
D．此处电流与电路中其他部分电流相等，因电阻变大，长时间通电造成的
8．如图所示是家用电吹风的工作原理图，圆弧形触片可置于A、B、C三处，电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风，下列说法正确的是（ ）
A．电风扇工作时将机械能转化为电能
B．电热丝选材时要选择导电性能好的铜丝
C．圆弧形触片置于A处时电风扇和电热丝串联
D．圆弧形触片置于B处时电吹风吹凉风
9．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
10．铭牌上均标有“ ”的下列用电器都正常工作，在相等时间内产生热量最多的是（　　）
A．电风扇 B．日光灯 C．电视机 D．电炉
11．超导是物理世界中最奇妙的现象之一、超导态中材料电阻为零，这对于众多应用科技而言具有巨大的诱惑力。在新超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就，中国物理学家被推到新超导体研究的最前沿。假如人们已研制出常温下的超导体，则下列家用电器中可以用它制作的是（　　）
A．电烙铁 B．电风扇
C．电炉的电阻丝 D．白炽灯泡的灯丝
12．物理实验中经常需要对物体加热，对下列各图的相关描述与实际相符的是（　　）
A．图甲，对正在熔化的海波继续加热，温度计的示数将保持不变
B．图乙，对正在沸腾的水继续加热，温度计的示数将不断升高
C．图丙，用相同的酒精灯给初温和质量都相同的水和煤油加热，水的温度升高得快一些
D．图丁，电阻丝阻值越小，电流产生的热量越多，瓶中煤油温度升高得越多
二、填空题
13．两个电热器的电阻之比是3∶2，如果将他们串联在一电路中，在相同的时间里，它们产生的热量之比是______。若将它们并联在同一电路中，在相同时间里，它们产生的热量之比是______。
14．某定值电阻标有“15Ω1A”字样，现在电阻两端加上3V的电压，通电1分钟电阻上产生的热量为______J。
15．甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线，输电线的纤芯用铜导线，是为了减小因电流的______效应而损失的电能。
16．如图所示是灯泡L和电阻R的I-U图像，若将两元件串联接入电路，使通过L的电流为0.15A，则电源电压是______V；若将两元件并联接在2V的电源两端，电路中的总电流为______A，通电5min电流通过电阻产生的热量为______J。
三、综合题
17．新冠疫情暴发以来，负压救护车因其作用突出，被称作“生命的摆渡车”。其最大特点是负压，即利用技术手段，使车内气压低于外界大气压，空气在自由流动时只能由车外流向车内，并利用真空泵将车内空气通入特制的电热丝容器内进行高温消毒后排出，以避免更多的人交叉感染。车上配备了呼吸机、除颤仪、心电监护仪等设备，安装了消毒灯、供氧接口等。
(1)新冠病毒可被高温杀死；电热丝高温消毒的过程，是利用了电流的______效应；
(2)车内消毒灯是利用______（选填“红外线”或“紫外线”）进行消毒的。医护人员长时间穿防护服时眼罩的______（选填“内”或“外”）表面会出现水雾；
(3)下列物体中，处于负压状态的是______。
①充完气的汽车轮胎
②万米高空飞行中的飞机机舱
③用吸管从瓶中吸饮料时吸管内部
④开着新风系统（吸入屋外空气并过滤，使洁净空气进入屋内的装置）的屋内
18．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。
19．如图所示是某温控装置的简化电路图，受控工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻R0=20）、开关、滑动变阻器R2（取值范围0-80）和热敏电阻R1组成；R1阻值随温度变化的关系如下表所示，当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流I≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路。
温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35 34
R1/Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130 150
（1）受控工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是多少______？
（2）当温度为60℃，滑动变阻器R2=50时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少______？
（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少______？
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，则R2的阻值应______。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
20．某学校开展综合实践活动，小明和几位同学一起为土鸡养殖场设计了一种小鸡孵化器的电路，如图所示。是S1、S2是温控开关，当外界温度低于设置温度时开关自动闭合，高于设置温度时开关自动断开，S1设置为37.8℃，S2设置为27.8℃；电源电压为220V且保持不变，电热丝R1=132Ω，R2=R3=88Ω，电热丝的电阻不随温度的变化而变化。闭合开关S，求：
（1）小明设计了“保温”、“加热”、“快速加热”三个状态，当孵化器内温度为30℃时，此装置处于______状态。此状态下电路中的电流是多少______；
（2）该装置在保温状态下的功率是多少______；
（3）若孵化器内空气质量为15kg，假设电热丝放出的热量全部被孵化器内的空气吸收，使空气温度从17.8℃升高到37.8℃需要多少时间______。[空气的比热容]
21．在物理学习中应该学会测量工具的使用并对基础实验有充分的了解，请按要求完成下列与实验相关的填空：
(1)读出图—1中水银体温计的示数 ________ ℃；
(2)使用电压表测量时指针在如图—2位置，原因是 ________________ ；
(3)如图—3所示探究电流磁效应的实验中，通电直导线应该沿 _____ （选填“东西”、“南北”或“任意”）方向放置在静止的小磁针上方，实验效果最好；
(4)带电物体接触验电器的金属球，如图—4金属箔片就张开是因为 _____________ ；
(5)图中开关闭合，B烧杯内温度计示数升高明显比A烧杯内温度计示数升高快，表明 _______ 相同时，电阻 ________ ，电流产生的热量越多。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A．R2和R3并联后与R1串联，由串并联电路电流的规律可知通过R1电流大于R2电流，故A不符合题意；
B．因为R1和R2的阻值相等，通过R1电流大于R2电流，相同时间内，R1产生的热量比R2多，左侧U形管内的液面高度差将会比右侧U形管内的液面高度差大，故B不符合题意；
C．容器内电阻产生的热量越多，密封容器中空气吸收的热量越多，一侧U形管中液面高度差越大，故C符合题意；
D．此实验中R1、R2的电阻和通电时间相同，通过R1电流大于R2电流，R1产生的热量大于R2产生的热量，可以得到电阻和通电时间相同，电流越大，产生的热量越多，能证明电流是产生热量的影响因素，故D不符合题意。
故选C。
2．C
【详解】
A．减小通过用电器的电流，那么加热器的实际电压就达不到额定电压，实际功率就小于额定功率，加热器不能正常工作，故A不符合题意；
B．缩短用电器工作时间，虽然可以减小电流流过导线所产生的热量，但是工作时间缩短，电流流过电热器所做的功也会减少，故B不符合题意；
C．换用更粗的导线后，导线的电阻变小，在电流、时间相同时，根据， 电流流过导线产生的热量就少，温度就不会过高，故C符合题意；
D．在实际的生产生活中，换用更短的导线不切合实际，故D不符合题意。
故选C。
3．C
【详解】
A．在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度要升高的多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显，故A正确，不符合题意；
B．由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流和通电时间是相同的，电阻R1＞R2，所以电阻R1产生的热量大于R2产生的热量，故B正确，不符合题意；
C．由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流是相同的，所以该电路不可以探究电流产生的热量与电流大小的关系，故C错误，符合题意；
D．电流热效与电流、电阻和时间有关，本实验中电路串联使通过R1、R2电流相同，控制了电流因素一样，探究其他因素对电流热效应的影响，所以采用的是控制变量法，故D正确，不符合题意；
故选C。
4．B
【详解】
电炉工作时，导线与电炉丝串联，根据串联电路电流规律，两者的电流相同，同时工作，通电时间相同，根据焦耳定律，在通电时间和电流相同时，电流通过导体产生的热量与电阻大小成正比，电炉丝热得发红，而连接电炉丝的导线不太热，是因为电炉丝的电阻较大，导线的电阻较小。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
5．D
【详解】
烧开同一壶水所需热量相同，设为Q吸，不计热损失，单独用R2烧开一壶水时
Q吸＝I2R2t＝
若将这两根电热丝串联接入电路，由串联电阻的规律，电路总电阻
R串＝R1+R2＝3R2+R2＝4R2
由可得，电热丝串联烧开同一壶水所用的时间
若将这两根电热丝并联接入电路，则电路总电阻
R并＝
类似地，电热丝并联在同一电源中烧开同一壶水所用的时间
t并=
故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
6．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。
7．D
【详解】
AB．接触不良处与电路的其他部分串联，无论电阻变大还是变小，通过此处的电流与电路中其他部分的电流相等，故AB错误；
C．电阻变小，根据P=I2R可知，此处功率变小，故C错误；
D．电阻变大，根据Q=I2Rt可得，长时间通电后，此处电阻大，造成此处过热，故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．电风扇工作时将电能主要转化为机械能，故A错误；
B．根据焦耳定律可知，电流产生的热量与导体的电阻、通电时间、电流的大小有关；选择电热丝时，电热丝要有一定的电阻值，而铜丝的导电性较好，同种情况下的电阻很小，容易造成电路短路，故B错误；
C．圆弧形触片置于A处时，电流的路径有两条，电风扇和电热丝并联，故C错误；
D．圆弧形触片置于B处时，只有电动机接入电路，电吹风吹凉风，故D正确。
故选D。
9．C
【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。
10．D
【详解】
铭牌上都标有“ ”，根据公式W=Pt可知，相同时间内它们消耗的电能相等，电风扇、日光灯、电视机把消耗电能的大部分转化为机械能、光能等，只有一小部分电能转化为内能，即Q＜W，而电炉把消耗的全部电能都转化为内能，即Q=W，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
11．B
【详解】
电烙铁、电炉丝和灯丝都是用电流的热效应工作的，电阻为零时无法将电能转化为内能，因此不能用超导体制作；而电风扇是把电能转化成机械能，因此可以用超导体制作，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
12．A
【详解】
A．海波是晶体，晶体熔化时吸收热量，但温度不变，故A符合题意；
B．液体沸腾时吸收热量，但温度不变，所以，对正在沸腾的水继续加热，温度计的示数不变，故B不符合题意；
C．因为煤油比水的吸热本领小，所以加热相同的时间时水和煤油吸收的热量相等，质量相同的水和煤油，煤油升高的温度更快，故C不符合题意；
D．图丁中两电阻丝串联，通过的电流相等，在通电时间相同时，由公式可知，电阻丝阻值越小，电流产生的热量越少，瓶中煤油温度升高得越少，故D不符合题意。
故选A。
13． 3∶2 2∶3
【详解】
[1][2]两个电热器串联在一电路中，电流处处相等，根据焦耳定律可知，在相同的时间里产生的热量之比与电阻之比相等，即电阻之比3∶2；若将它们并联在同一电路中，两端电压相同，根据可知，在相同的时间里产生的热量与电阻成反比，即为2∶3。
14．36
【详解】
电阻产生的热量为
15．热
【详解】
电流通过导体时，由于导体有电阻会产生热量，这种现象叫电流的热效应；相同规格的铜导线和其他导线相比，铜导线的电阻较小，根据可知，铜导线产生的热量较小；输电线的纤芯用铜导线，是为了减小因电流的热效应而损失的电能。
16． 4 0.35 60
【详解】
[1]小灯泡L和电阻R串联后接在某电路，使通过L的电流为0.15A，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流I=0.15A，由图象可知，它们两端的电压分别为
UL=1V，UR=3V
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压
U=UL+UR=1V+3V=4V
[2]小灯泡L和电阻R并联接在电压为2V的电源两端时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，它们两端的电压
UL实=UR实=2V
由图象可知，通过它们的电流分别为
IL=0.25A，IR=0.1A
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电路中的总电流
I=IL+IR=0.25A+0.1A=0.35A
[3]通电5min电流通过电阻产生的热量
Q=W=UR实IRt=2V×0.1A×5×60s=60J
17． 热 紫外线 内 ③
【详解】
(1)[1]电热丝高温消毒的过程，是利用了电流的热效应。
(2)[2][3]紫外线可以杀菌，医护人员长时间穿防护服时眼罩内部水蒸气遇到镜片液化成小水珠。
(3)[4]只有用吸管从瓶中吸饮料时吸管内部气压小于外界大气压，故①②④不符合题意，③符合题意。
故选③。
18． 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。
19． 33000J 6V 35℃~80℃ 减小
【详解】
解：（1）受控工作电路正常工作时，电路中的电流
R在1min内产生的热量
（2）由表可知，当温度为60℃，热敏电阻R1的阻值为，此时电路总电阻为
由题知，当衔铁恰好被吸合时，控制电路的电流为
故，控制电路的电源电压
（3）当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流I≤40mA时，衔铁被释放接通工作电路。经分析可知，当电流为50mA时，对应可控制的最高温度，当电流为40mA时，对应可控制的最低温度。
当电流为50mA时，控制电路的总电阻
若滑动变阻器接入电路阻值为最大 ，则热敏电阻值最小
由表可知，可控制的最高温度为80℃。
当电流为40mA时，控制电路的总电阻
若滑动变阻器接入电路阻值为最小值0 ，则热敏电阻值最大
由表可知，可控制的最低温度为35℃。
所以，若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是35℃~80℃。
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，即达到最高温度时热敏电阻较大，由以上的计算可知，R2的阻值应减小。
答：（1）受控工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是33000J；
（2）当温度为60℃，滑动变阻器R2=50时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是6V；
（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是35℃~80℃；
（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，则R2的阻值应减小。
20． 加热 2.5A 220W 450s
【详解】
（1）[1][2]由题知，S1、S2是温控开关，当外界温度低于设置温度时开关自动闭合，高于设置温度时开关自动断开，S1设置为，S2设置为，①当温度低于，S1、S2都闭合，短路，与并联；②当孵化器内温度为，因，故闭合、断开，为的简单电路；③当孵化器内温度高于时，、都断开，与串联，因串联总电阻大于其中任一电阻，并联总电阻小于其中任一电阻，根据可知，①为快速加热状态，②为加热状态，③为保温状态；即当孵化器内温度为时，此装置处于加热状态，由欧姆定律可得，此状态下电路中的电流
（2）[3] R1与R3串联时为保温状态，则它们的总电阻
该装置在保温状态下的功率
（3）[4]空气温度从升高到的过程中为快速加热状态，此时与并联，已知
由电阻的并联规律可得总电阻
快速加热的功率
质量为15kg的空气从升高到吸收的热量
则空气的温度从升高到需要的加热时间为
空气温度从从升高到的过程中为加热状态，加热功率为
因空气的质量不变、与前一段过程相比升高的温度相同，故吸收的热量
则空气的温度从升高到需要的加热时间为
故使空气温度从升高到需要的总时间
21． 38.8 选择的量程过大 南北 同种电荷相互排斥 电流和通电时间 越大
【详解】
(1)[1]由图像可知体温计的分度值为0.1℃，此时的温度为38.8℃。
(2)[2]由图像可知，电压表指针偏转过小，因此在使用时选择的量程过大。
(3)[3] 由于小磁针受到地磁场的作用，要指南北方向，为了观察到明显的偏转现象，应使电流产生的磁场方向为东西方向，故应把直导线南北放置。
(4)[4] 带电物体接触验电器的金属球，使金属箔片带上同种电荷，同种电荷相互排斥，金属箔片就张开了。
(5)[5][6]由图像可知，两电阻丝串联，电流和通电时间相同，B中电阻大，温度计示数升高快，说明在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页