北京课改版物理九年级全一册同步练习：11.4 电流的热效应 第1课时　基本应用（有答案）

四、电流的热效应
第1课时　基本应用
知识点 1　电流的热效应
1．电流通过导体时，______________，这种现象叫作电流的热效应。
2．[2019·北京] 下列用电器中，利用电流的热效应工作的是(　　)
A．计算器　 B．电热水壶　 C．收音机　 D．电冰箱
知识点 2　电热的影响因素
3．下面是小宇同学在实验室中探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验记录，其中有不完整的地方，请你帮他填写完整。
[课题] 探究电流产生的热量与哪些因素有关。
[装置及原理] 小宇组装了如图所示的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大。通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高、体积膨胀，玻璃管中的液柱上升，煤油温度升高得越多，玻璃管中的液柱上升得越________。
[实验过程] (1)接通电路一段时间，比较两瓶的玻璃管中的液柱哪个上升得高，实验结果是________瓶玻璃管中的液柱上升得高，这表明电阻越大，电流产生的热量越多。
(2)在两玻璃管中的液柱降回原来的高度后，调节滑动变阻器，增大电流，重做上述实验，通电时间与前次相同。在两次实验中，比较甲瓶(或乙瓶)玻璃管中的液柱哪次上升得高。实验结果是第二次实验中玻璃管中液柱上升得较________，这表明电流越大，电流产生的热量越多。
(3)通电时间越长，玻璃管中的液柱上升得越高，实验表明电流产生的热量越________。
4．电流通过导体产生的热量跟____________成正比，跟导体的________成正比，跟____________成正比，这个规律叫作焦耳定律。
知识点 3　焦耳定律的应用
5．某阻值为4 Ω的定值电阻，通过它的电流为0.5 A，则1 min内电阻产生的热量是(　　)
A．2 J　　 B．30 J　　 C．60 J　　 D．120 J
知识点 4　电热的利用和防止
6．电热器是利用电流的____________制成的加热设备，它的发热体是由____________、__________的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。
7．下列事例中，目的是防止电热造成危害的是(　　)
A．用电褥子取暖
B．高空飞行员穿电热保温装备
C．收音机、电视机的机壳上开有许多小孔
D．用电热器烧水
8．许多小汽车后挡风玻璃内壁上都平行地装有若干条金属丝，金属丝通电后可以(　　)
A．加热取暖
B．不让车后的行人看见车内乘客
C．防止后挡风玻璃积灰
D．消除附着在后挡风玻璃内壁上的小水珠
9．小明观察家中的电视机、电风扇、电烙铁和节能灯四种电器，发现它们上面都标有“220 V　40 W”的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生热量最多的是(　　)
A．电视机 B．电风扇 C．电烙铁 D．节能灯
10．关于电流通过导体时产生的热量，下列说法中正确的是(　　)
A．根据Q＝I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B．根据Q＝t可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C．根据Q＝UIt可知，相同时间内产生的热量与电阻无关
D．根据Q＝I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
11．旧白炽灯在工作时，容易在灯丝最细处熔断，这是因为与相同长度的灯丝较粗处相比，灯丝最细处(　　)
A．电功率最大 B．电流最大
C．电阻最小 D．电压最小
12．把两根不同的电阻丝并联接在同一电路中，在相同时间内放出热量较少的是(　　)
A．电流较小的 B．电阻较小的
C．电压较小的 D．无法判断
13．如图所示的电路，电源电压为12 V恒定不变，电阻R1＝20 Ω，R2＝60 Ω。当S断开时，电流表的示数为________A；当S闭合时，电流表的示数为________A，电路1 min内产生的热量为________J。
　14．额定电压为12 V的小型电动机正常工作时，测得通过电动机的电流是0.5 A，工作10 min，消耗的电能为________J。在这 10 min 内，该电动机线圈产生的热量是360 J，则电动机线圈的电阻是________Ω。
15．小华想探究“电流通过导体产生的热量跟电阻大小是否有关”。实验桌上有三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量和初温都相同的煤油、完全相同的温度计，其中两个烧瓶内分别装有阻值为5 Ω的电阻丝，第三个烧瓶内装有阻值为10 Ω的电阻丝。实验桌上还有满足实验要求的电源、开关、滑动变阻器和导线若干。小华选取合适的器材，设计了如a)所示的实验装置。
　
(1)实验中需要控制的变量是____________________和____________。
(2)其中甲烧瓶中装有5 Ω的电阻丝，则乙烧瓶中电阻丝的阻值应为________Ω。
(3)实验中是通过比较温度计示数的变化量来判断电流通过导体产生热量多少的，这种研究问题的方法是____________。
(4)学习了本节内容后，小华上网查找资料发现了如下应用：为避免因线路结冰而倒杆断线，提高电网对极端气候、重大自然灾害的抵御能力，国家电网公司2008年重点科技减灾防灾项目——直流熔冰装置研制成功。该装置需要1×104～2×104 kW的功率，最大熔冰电流可达6000 A，最长熔冰距离可达200公里。位于某电网线路上相距几十公里的A、B两地之间的输电线路和固定在B地的熔冰装置如图(b)所示。熔冰装置上的“＋”“－”是两个接线端(进行熔冰时输电线上的高压交流电已切断)。
①该熔冰装置的工作原理是利用电流的________效应，在熔冰过程中能量的转化是将电能转化为________(选填“内能”或“机械能”)。
②若要对A、B两地之间的“2”和“3”两根输电线进行熔冰，如何操作才是切实可行的(　　)
A．分别将“2”和“3”两根输电线单独接在电源“＋”“－”两个接线端上
B．将“2”和“3”两根输电线并联后接在电源“＋”“－”两个接线端上
C．将“2”和“3”两根输电线串联后接在电源“＋”“－”两个接线端上
16．2020·乐山改编如图所示，在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。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＝2R2＝20 Ω，电源电压U＝6 V。闭合开关后，问：
(1)甲管中液面比乙管中液面上升得快还是慢？
(2)当滑动变阻器滑片P移至最右端时，在1 min内电流通过电阻丝R1产生的热量是多少？
考|　　题|　　展|　　示
17．2020·北京某同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻及通电时间是否有关。他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，以及阻值为R1和R2的电阻丝(R1(1)该实验探究的问题是电流通过导体产生的热量与________是否有关。
(2)该实验中，电流通过导体产生热量的多少用______________________________来反映。
1．导体会发热　
2．B　 计算器工作时主要把电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作的，选项A错误；电热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，选项B正确；收音机工作时主要把电能转化为声能，不是利用电流热效应工作的，选项C错误；电冰箱工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，选项D错误。
3．高　(1)甲　(2)高　(3)多　
4．电流的平方　电阻　通电时间
5．C
6．热效应　电阻率大　熔点高
7．C　8.D　9.C　10.D　
11．A　 灯丝最细处与相同长度的灯丝较粗处相比，其电阻最大，又因为电流相等，由P＝I2R可知，灯丝最细处的电功率最大，容易熔断。
12．A　 两根电阻丝并联，根据Q＝W＝UIt可知，电压和通电时间相同，电流小的产生的热量少。
13．0.6　0.8　576
当开关S断开时，I1＝＝＝0.6 A；当开关S闭合时，电流表A的示数为I＝I1＋I2＝I1＋＝0.6 A＋＝0.8 A，电路1 min内产生的热量：Q＝W＝UIt＝12 V×0.8 A×60 s＝576 J。
14．3600　2.4
电动机是非纯电阻用电器，即电动机消耗的电能并不是全部转化成热量，故计算电动机消耗的电能时需要根据W＝UIt计算，而计算产生的热量则需要根据Q＝I2Rt计算。
15．(1)通过电阻丝的电流　通电时间
(2)10　(3)转换法
(4)①热　内能　②C
(1)要研究电流通过导体产生的热量跟电阻大小的关系，应保持通过电阻丝的电流和通电时间相同，而电阻的大小不同。(2)若甲烧瓶中装有5 Ω的电阻丝，则乙烧瓶内应装有10 Ω的电阻丝。(3)实验中要通过比较温度计示数的变化量来判断电流通过导体产生热量的多少，这种研究问题的方法是转换法。(4)①熔冰装置是利用电流的热效应来实现熔冰的，熔冰装置在熔冰过程中能量的转化是将电能转化为内能。②由题意可知，A、B两地相距几十公里，用同一个熔冰电源，不可能把两条电线单独接在电源两极上，也不可能将它们并联，因此，只能将“2”和“3”两根输电线串联后接在电源“＋”“－”两个接线端上，故只有C方法是可行的。
16．(1)两电阻串联，通过的电流和通电时间相等，又因为R1＝2R2，由焦耳定律Q＝I2Rt得，左瓶中产生的热量多，故甲管中液面比乙管中液面上升得快。
(2)当滑动变阻器的滑片P移至最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，R1、R2串联，此时电路中的电流：I＝＝＝0.2 A，
1 min内电流通过电阻丝R1产生的热量：
Q＝I2R1t＝(0.2 A)2×20 Ω×60 s＝48 J。
17．(1)电阻　(2)温度计示数的变化量
(1)该实验中两段电阻丝串联，通过的电流、通电时间相同，电阻丝的阻值不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量与电阻是否有关。(2)在探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻及通电时间是否有关的实验中，利用转换法，将电流通过导体产生热量的多少用温度计示数的变化量来反映。