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．下列家用电器中，不属于电热器的是（　　）
A．电热毯 B．电风扇 C．电饭锅 D．电熨斗
2．人类进入电气化时代的重要标志是大规模使用电能。电能无法从自然界直接获取，它通常通过发电机由其他形式的能转化而来，最终通过各种用电器转化为其他形式的能。电能的生产、输送和利用，极大地促进了经济社会发展和人类文明的进步。如图为远距离输电示意图，I为输电电流，r为输电线总电阻，U为用户端的电压，则因输电线发热而损耗的电能为（t为通电时间）（　　）
A．I2rt B． C．UIt D．UIt+I2rt
3．如图所示为“探究焦耳定律”实验装置，甲、乙两个相同的玻璃瓶中密封了初温相同、质量相同的煤油，串联接入电路通电一段时间后，测得甲玻璃瓶中温度比乙玻璃瓶中温度高，下列说法正确的是（　　）
A．通过温度计示数的变化来判断产生热量的多少，这种方法是控制变量法
B．该装置是为了探究电流通过导体时产生热量与电阻大小的关系
C．通过甲瓶中电阻丝的电流比通过乙瓶中的电流的大
D．如果电阻丝的材料、横截面积相同，则甲瓶中电阻丝比乙瓶中电阻丝短
4．将两根电热丝R1和R2串联起来，接在如图所示的电路中通电，若R1＞R2则（　　）
A．甲火柴先被点燃 B．乙火柴先被点燃
C．两根火柴同时被点燃 D．无法比较
5．如图所示是“探究电流通过导体时产生热量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，下列说法错误的是（　　）
A．本实验利用了转换法，将电流通过电阻产生热量的多少转换成U形管液面高度差的变化
B．利用任意一个容器中的电阻都可以探究电流通过电阻产生的热量与时间的关系
C．图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1︰2
D．图乙所示装置中，通电一段时间后两容器内电阻产生的热量之比为2︰1
6．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
7．如图所示，将锡纸条的中间剪掉一些（如图乙所示），已知ab、bc、cd长度相等，ab段较细，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火，如图甲所示。关于该实验的分析正确的是（　　）
A．ab段的电阻小于cd段的电阻
B．ab段产生的热量最少
C．用普通纸代替锡纸也能着火
D．该实验能说明短路带来的危害
8．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
9．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
10．一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
11．一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
12．下列常用物理量与对应单位及符号正确的是（　　）
A．电功-（W） B．电功率-（J） C．电能-（kW·h） D．电热-（kW）
二、填空题
13．如图所示的电能表示数是 _____kW h；根据参数分析，此电能表所在电路中同时使用的用电器总功率不能超过 _____W；若单独使用一个电热水壶烧水时，5min内转盘正好转过300圈，则该电热水壶的电功率是 _____W；电热水壶是利用电流的 _____效应工作的。
14．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。
15．某电动机的额定电压为220V，正常工作时的电流为10A，电动机线圈电阻为5Ω，则该电动机的电功率为___________W，100s的时间电流经过线圈产生的热量为________J。
16．某同学在检修一只标有额定值为“220V 800W”的电炉时，发现电炉丝断了一小截，他用相同长度、相同材料但较细的电炉丝补接上，再接入220V的原电路中使用，那么它的实际功率将______（选填“低于”、“等于”或“高于”）额定功率；将电炉通过导线接到电路里，电炉丝热得发红而导线却几乎不热，说明电流通过导体时产生的热量跟导体的______有关。
三、综合题
17．某家用电热水壶有加热和保温两挡，其加热和保温时的功率分别为1100W和110W，内部简化电路如图所示。R1和R2为阻值不变的发热电阻，R1阻值为44Ω，求（1个标准大气压下）：
（1）当开关S1、S2均闭合时，电热水壶处于_______（选填“加热”或“保温”）挡。
（2）该电热水壶在保温50min的过程中所消耗的电能_______。
（3）电阻R2的阻值_______。
（4）假设水壶产生的热量都能被水所吸收，将初温为20℃的1kg水加热至沸腾，电热水壶需要多长时间_______？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
18．阅读短文，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，双金属片和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)下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、洗衣机 C、电饭锅 D、微波炉
(4)将调温旋钮上的升降螺丝下调时，弹簧铜片的弹性势能( )
A．增大 B．减小 C．不变 D．以上都有可能
(5)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______（选填“向上”或“向下”或“不”）调。
19．某型号电饭煲的工作原理图如图甲所示，R1和R2为阻值不等且不变的电热丝，S是手动开关，S1是自动控制开关。该电饭煲有“加热”和“保温”两档，额定电压是220V，在正常工作一段时间内，它的电功率随时间变化的图像如图乙所示。
（1）当电饭煲处于“加热”档时，开关S1的状态是______的（选填“断开”或“闭合”）；
（2）电阻R2的阻值______；
（3）电饭煲处于“加热”档时，工作10min产生的热量为多少焦耳______。
20．为了节约能源保护环境，电动汽车进入了越来越多的家庭。某课外小组通过调研得知电池容量为60kW·h，电动汽车充电桩消耗电能功率为6.6kW。经工作人员测试，单台充电桩充满60kW·h电池总耗时为10h，充电桩端供电电压220V，输入电流30A。如图甲所示，充电桩正在为一辆电动汽车充电，充电时发现充电线发热明显，其过程可以等效为图乙所示的电路，R热表示充电线发热时的等效电阻。大家对于充电过程中的能量转移和工作效率很感兴趣。求：
（1）请你回忆滑轮组机械效率的相关知识，尝试计算这个充电电路工作时的效率η（结果保留1位小数）；
（2）充电线上损失的电压；
（3）若能量损耗均为充电线发热所致，请计算充电线发热时的等效电阻（结果保留2位小数）；
（4）如果充电桩功率不变，尝试用学过的电学知识提出进一步提高电能使用效率的方案。
21．阅读下列短文，回答问题。
负压式救护车
2020 年 2 月 5 日下午，经过 11 天加班赶产的 20 辆负压救护车，在安徽芜湖全部完工并顺利交付。这批负压救护车将由安徽省经信厅统一调配，发往疫情形势严重地区，用于感染者的安全隔离与转运，后经国内汽车厂家的合作，“负压救护车”的产能进一步提升。截至 2 月 15 日，累计 360 辆负压救护车交付湖北抗疫一线使用。那么，什么是负压式救护车？这种救护车较常见的救护车又有何区别呢？其实，这种车最大的特点是负压。所谓负压，就是利用技术手段，使车内气压低于外界大气压，这样空气在自由流动时只能由车外流向车内，并且可以利用真空泵将车内的空气通入特制的电热丝容器内进行高温消毒后排出，在救治和转运传染病人时可以最大限度地减少交叉感染的几率。车上还配备了呼吸机、除颤仪、心电监护仪等全套抢救设备，安装了消毒灯、中心供氧接口等，后期清创缝合手术和心肺复苏等抢救都可以在救护车上进行，这在普通救护车上是难以实现的。
(1)相比较于普通救护车，“抗击疫情”中使用负压式救护车的最大好处是_________；
(2)在利用电热丝高温消毒的过程中，是将____________能转化成 ________能；
(3)负压救护车内安装了消毒灯、中心供氧接口等设备，消毒灯是利用________（选填“红外线”或“紫外线”）进行消毒的；
(4)负压空间的产生主要是通过排风机向车外空间主动排风，以及舱室的密封处理实现的。若车内气压为外界标准大气压的 90%，车顶的面积大约为 4m2，车顶受到的内外压力差为 ________N；（标准大气压为 1.01×105Pa）
(5)若车载排风机每 t 时间段排出空气的体积为 V，每立方米这样的空气的动能是E。若该排风机的效率为 η，则该排风机的功率的表达式为 ________。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
电热器是利用电流的热效应工作的，把电能转化为内能。
A．电热毯是将电能转化为内能的用电器，属于电热器，故A不符合题意；
B．电风扇是将电能主要转化为机械能的用电器，不属于电热器，故B符合题意；
C．电饭锅是将电能转化为内能的用电器，属于电热器，故C不符合题意；
D．电熨斗是将电能转化为内能的用电器，属于电热器，故D不符合题意。
故选B。
2．A
【详解】
由题知，输电电流为I，输电线总电阻为r，通电时间为t，输电导线上发热而损耗的电能
W损=Q=I2rt
故选A。
3．B
【详解】
A．两瓶中的液体，温度示数高，说明电阻丝产生的热量多，所以通过温度计示数变化，就能判断电流产生热量的多少，这种方法是转换法，故A错误；
B．该装置中电流和通电时间都相等，但两电阻丝的阻值不同，故可探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故B正确；
C．根据串联电路电流规律，电流处处相等。两电阻丝串联，因此流过两电阻丝的电流相等，故C错误；
D．甲瓶温度计示数比乙瓶高，说明甲瓶电阻丝产生的热量多，又因两电阻丝串联，电流相等，且通电时间也相等，故根据可知，甲瓶电阻丝的阻值大，如果电阻丝的材料、横截面积相同，则甲瓶中电阻丝比乙瓶中电阻丝长，故D错误。
故选B。
4．A
【详解】
R1和R2串联所以电流相等，因为R1＞R2根据公式得在一定时间内R1产生的热量多，所以甲火柴先被点燃。
故选A。
5．D
【详解】
A．本实验中电流通过导体时产生热量的多少不能直接看出来，实验利用U形管液面高度差的变化来反映电流通过电阻产生热量的多少，这是转换法，故A正确，不符合题意；
B．任意一个容器中的电阻一定，通过的电流一定，改变通电时间，就可以探究电流通过电阻产生的热量与时间的关系，故B正确，不符合题意；
C．图甲中，两电阻串联，通过的电流相同，通电一段时间后，根据可知，左右两边容器内电阻产生的热量之比是1︰2，故C正确，不符合题意；
D．图乙所示装置中，右侧容器中两电阻并联，在和左侧容器中的电阻串联，，通电一段时间后，根据可知，两容器内电阻产生的热量之比为4︰1，故D错误，符合题意。
故选D。
6．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。
7．D
【详解】
A．由图中可知，ab段与bc段的长度相同，而ab段的横截面积较小，故可知ab段的电阻大于bc段的电阻，故A错误；
B．因锡纸条中各处的电流相同，且通电时间相同，故由Q=I Rt可知，ab段横截面积最小，电阻最大，产生的热量最多，故B错误；
C．因普通纸不容易导电，是绝缘体，故用普通纸接在电源两极时没有电流流过，不会着火，故C错误；
D．用锡纸条将电源正负极直接相连后，此时电路中的电流过大，电流的热效应使得锡纸条温度升高，达到锡纸条的燃点后会被点燃，说明在电路中，短路会造成电路中电流过大从而容易引起火灾，故D正确。
故选D。
8．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。
9．D
【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。
10．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。
11．B
【详解】
在额定电压下通电10min电烙铁产生的热量
故选B。
12．C
【详解】
A．电功的国际单位是焦耳，符号J，故A错误；
B．电功率的国际单位是瓦特，符号是W，故B错误；
C．电能的单位由焦耳和千瓦时，符号分别是J和kW·h，故C正确；
D．电热的国际单位是焦耳，符号是J，故D错误。
故选C。
13． 202.1 4400 1200 热
【详解】
[1]如图所示电能表的示数是2021，最后一位是小数，单位是kW h，故读数为：202.1kW h。
[2]由图知，电能表的工作电压是220V，电能表平时工作允许通过的最大电流为20A，他家同时使用的用电器最大总功率
P最大＝UI最大＝220V×20A＝4400W
[3]“3000r/kW h”表示每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转3000r。电热水壶烧水时工作5min电能表的转盘转300r，消耗的电能
电热水壶的电功率
[4]电流的热效应是指电流通过导体时产生热量的现象。电热水壶是利用电流的热效应工作的。
14． 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
15． 2.2×103 5×104
【详解】
[1]由题意可知，电动机的额定电压为220V，正常工作时的电流为10A，根据可知，该电动机的电功率为
该电动机的电功率为。
[2]电流为10A，电动机线圈电阻为5Ω，通电100s，根据焦耳定律可知，这段时间电动机线圈产生的热量为
这段时间电动机线圈产生的热量为5×104J。
16． 低于 电阻
【详解】
[1]根据题意，由于导体电阻大小与长度、横截面积、材料和温度等有关，他用相同长度、相同材料但较细的电炉丝补接上，在长度、材料和温度相同时，横截面积越小电阻越大，所以电阻丝总电阻会变大，由，电压一定时，实际功率会变小，即低于额定功率。
[2]根据焦耳定律可得，在电流与通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与电阻的大小成正比，电炉丝的电阻比导体电阻要大得多，所以电炉丝热得发红而导线却几乎不热，故电流通过导体时产生的热量跟导体的电阻有关。
17． 加热 3.3×105J 396Ω 305.5s
【详解】
解：（1）当开关S1、S2均闭合时，R2被短路，电路中只有R1工作，当开关S1闭合，S2断开时，R1、R2串联；根据
可知，电源电压一定时，总电阻越大，总功率越小，故当开关S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，总电阻最大，总电功率最小，为保温挡。
当开关S1、S2均闭合时，R2被短路，电路中只有R1工作，此时电阻最小，此时的电功率最大，电热水壶处于加热挡；
（2）电热水壶在保温50min的过程中所消耗的电能
（3）当开关S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，电热水壶处于保温挡，电阻R1、R2的总阻值
当只有R1工作，为加热档，则加热电阻R1的阻值为
则电阻R2的阻值
（4）1个标准大气压下，水的沸点是100℃，将初温为20℃的1kg水加热至沸腾，水吸收的热量
假设水壶产生的热量都能被水所吸收，则
电热水壶加热需要的时间
答： （2）该电热水壶在保温50min的过程中所消耗的电能为3.3×105J；
（3）电阻R2的阻值为396Ω；
（4）假设水壶产生的热量都能被水所吸收，将初温为20℃的1kg水加热至沸腾，电热水壶需要的时间为305.5s。
18． 做功 C C A 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]根据题意知道，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，图C符合要求。
(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C。
(4)[4]由于弹性势能的大小与物体弹性形变的程度有关，则当将调温旋钮上的升降螺丝下调时，弹簧铜片的形变程度变大，所以其弹性势能增大。
故选A。
(5)[5]由于棉织品比化纤衣物耐高温，所以，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。
19． 闭合
【详解】
（1）[1]当开关S1闭合时，两电阻并联，并联后的电阻小于任意一个电阻，根据可知，总电阻越小，电源电压一定，电路的总功率越大，故当S1闭合时，为加热档。
（2）[2]当只有R2工作时，为保温档，此时的功率为100W，则此时的电阻为
（3）[3]由图像知，保温档的功率为900W，电饭煲处于“加热”档时，工作10min产生的热量为
20．（1）90.9%；（2）20V；（3）0.67Ω；（4）见详解
【详解】
解：（1）电桩正在为一辆电动汽车充电，有用功为电池容量为W有=60kW·h。总功为电动汽车充电桩消耗电能为
则这个充电电路工作时的效率为
（2）充电线上损失的电能为
则充电线上损失的电压为
（3）充电线发热时的等效电阻为
（4）根据W总=W有+Q，降低热量Q，可通过减小充电桩电阻减少热量损失，或提高充电电压降低电流，可通过减小电流来减小热量。
答：（1）这个充电电路工作时的效率是；
（2）充电线上损失的电压是20V；
（3）充电线发热时的等效电阻是0.67Ω；
（4）可通过减小充电桩电阻减少热量损失，或提高充电电压降低电流，可通过减小电流来减小热量。
21． 在救治和转运传染病人时可以最大限度地减少交叉感染的几率 电能 内能 紫外线
【详解】
(1)[1]车内气压低于外界大气压，这样空气在自由流动时只能由车外流向车内，在救治和转运传染病人时可以最大限度地减少交叉感染的几率。
(2)[2][3]通过电流做功将电能转化为内能，升高温度，从而杀灭病毒。
(3)[4]紫外线具有杀菌消毒的特点，所以是利用紫外线消毒。
(4)[5]车顶外部所受大气压力为
车顶内部所受气体压力为
内外压力差为
(5)[6]则在t时间段内排出空气的总动能为VE，排风机做功，其有用功转化为空气的动能，所以在t时间段内排风机的有用功为VE，排风机的效率为η，根据效率公式可得
解得，根据功率公式可得
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