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2课时　综合练习（有答案）

第2课时　综合练习
类型一　热量的计算
1．2020·安徽如图所示的电路中，电源电压U＝9 V，电阻R1＝200 Ω，R2＝100 Ω，则通电1 min该电路产生的热量为________J。
2．2020·龙东如图所示，灯L标有“4 V　2 W”，R＝20 Ω，闭合开关S时，灯L正常发光，电流表示数为________A，通电1 min电路中产生的热量为________J。(灯丝的电阻不受温度影响)
3．2020·成都小彬用如图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”，电源电压为3 V，电阻丝R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，两气球相同。闭合开关后，密闭烧瓶内的空气被加热，他观察到________气球先鼓起来。通电1 min，R2产生的热量为________J。
4．2020·宁夏小朋友在玩电动玩具车时，如果用手将其按住，不让车轮转动，很容易烧坏电动机，这是因为电动机线圈的电阻________(选填“很大”或“很小”)，此时通过电动机线圈的电流会________(选填“很大”或“很小”)，根据________知，短时间内会在线圈中产生大量的热，从而将线圈烧坏。
5．2020·天水现有两电热丝，甲标有“10 Ω　1 A”，乙标有“15 Ω　0.6 A”，把它们并联起来，通电10 s后，甲、乙两电热丝产生的总热量最多是________J。
6．2020·鞍山某品牌电热水壶上标有“220 V　1400 W”的字样，小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热，但连接的导线却不怎么热，这是因为导线的电阻比发热体的电阻________。在额定电压下，电热水壶烧水3 min，这段时间内电热水壶发热体产生的热量是________J。若发热体产生的热量全部被水吸收，能使________ kg的水的温度从20 ℃升高到100 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
类型二　电热器的多挡位问题
7．电饭锅是最常用的家用电器之一，它的保温电阻片紧贴发热盘。如图所示是其电路图，其中R1是发热盘，阻值为55 Ω，R2是保温片，阻值为1155 Ω，开关S是温控开关，闭合时加热，断开时保温。则电饭锅在额定电压下的加热功率和保温功率分别为(　　)
A．40 W　800 W B．42 W　800 W
C．880 W　40 W D．880 W　42 W
8．2019·贵阳如图所示是电加热器的电路图，电源电压保持不变，R1、R2均为发热电阻丝。通过开关S1和S2的通断组合，可得到不同加热挡位。该电加热器的最大电功率为12 W，只闭合开关S1时，电加热器的电功率是8 W，则下列判断正确的是(　　)
A．该电加热器只有两个加热挡位
B．电加热器两个发热电阻丝的阻值之比R1∶R2＝1∶3
C．电加热器功率最大时，R1与R2的电流之比为2∶1
D．该电加热器的最小电功率是8 W
9．2020·聊城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 220 V
频率 50 Hz
额定功率
高挡 1800 W
中挡 1200 W
低挡 500 W
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10 min，消耗的电能是1.08×106 J
D．若家中只接入电饭煲，在高挡正常工作10 min，电能表示数将变成7328.6 kW·h
10．2020·大连如图所示是某家用电热煮茶器的简化电路图。R1和R2均为电热丝，S为单刀双掷开关。R1的阻值是88 Ω，R2的阻值是352 Ω，电源电压是220 V。开关S接“1”时，为加热状态；开关S接“2”时，为保温状态。求：
(1)加热状态时，电路中的电流。
(2)加热状态时，通电5 min电流所做的功。
(3)保温状态时，电路消耗的总功率。
11．2019·荆门如图所示为一个电吹风的简易电路，R1、R2为发热用的电阻丝，M为带动风扇转动的电动机，开关S2上扇形的金属片可与触点1、2、3、4接通。只接通S1时，风扇吹冷风，此时电路中的电流为0.1 A；在保持S1接通的情况下，转动S2，若使S2与2、3接通，风扇吹暖风；若使S2与3、4接通，风扇吹热风。
(1)求吹冷风时，电路消耗的电功率。
(2)吹暖风时，电阻丝的热功率为吹冷风时电吹风电功率的5.5倍；吹热风时，电阻丝的热功率为吹暖风时电阻丝热功率的10倍，求R1、R2的阻值。
12．2020·广东某款电热饮水机具有加热和保温两挡，额定电压为220 V。甲是其电路原理图，S0为温控开关，R1、R2为电热丝(阻值不变)，该饮水机在额定电压下工作的电功率P与时间t的关系图像如图乙所示，求：
(1)饮水机处于加热挡阶段消耗的电能。
(2)饮水机处于保温挡时，通过R1的电流。
(3)R2的阻值。
13．2019·黄冈某型号电热水壶具有加热、保温、电动出水及干烧断电功能，其简化电路如图所示，S1是壶底温控开关，通常闭合，当壶底发热盘的温度达到120 ℃时自动断开；S2是壶壁温控开关，按下时对水加热，水烧开后自动断开，电热水壶处于保温状态；S3是电动出水开关，按下时闭合，电磁泵将水抽出。已知电热水壶的保温功率为50 W，加热功率为1000 W。
(1)电热水壶处于保温状态且不抽水时，电路中的电阻是多大？
(2)闭合S3，电磁泵两端电压为12 V，已知R3阻值为200 Ω，求电磁泵的电功率。
(3)若水烧开后，S2没有自动断开，则瓶里的水烧干后，经过多长时间，S1才会断开？[已知发热盘质量为0.5 kg，比热容为0.5×103 J/(kg·℃)。设水烧干瞬间，发热盘的温度为110 ℃，不计热损失]
1．16.2
2．0.7　168　 由图可知，R与L并联，电流表测干路电流，灯L正常发光，所以U＝UR＝UL＝4 V，由P＝UI可得，通过灯泡的电流：IL＝＝＝0.5 A，由欧姆定律可得，通过R的电流：IR＝＝＝0.2 A，由并联电路的电流特点可得，电流表示数：I＝IL＋IR＝0.5 A＋0.2 A＝0.7 A；通电1 min电路中产生的热量：Q＝W＝UIt＝4 V×0.7 A×60 s＝168 J。
3．乙　12　 图中R1与R2串联，闭合开关后，流过R1、R2的电流大小相等，通电时间相同，由于电流的热效应，R1、R2都会产生热量，R2>R1，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，Q2>Q1，右瓶中空气吸热更多，温度升高更快，乙气球体积膨胀更大，故乙气球先鼓起来；电路中电流大小：I＝＝＝0.1 A；通电1 min，R2产生的热量：Q2＝I2R2t＝(0.1 A)2×20 Ω×60 s＝12 J。
4．很小　很大　焦耳定律(或Q＝I2Rt)　
因为电动机线圈是由铜线绕制而成的，电阻很小。由欧姆定律可知，此时通过电动机线圈的电流会很大。根据焦耳定律(或Q＝I2Rt)可知，短时间内会在线圈中产生大量的热，从而将线圈烧坏。
5．135　 由I＝可得，两电热丝两端允许加的最大电压：U甲＝I甲R甲＝1 A×10 Ω＝10 V，U乙＝I乙R乙＝0.6 A×15 Ω＝9 V，因并联电路中各支路两端的电压相等，两电热丝并联时，电路中的最大电压U＝U乙＝9 V；两电热丝并联的总电阻：R＝＝＝6 Ω，通电10 s后，甲、乙两电热丝产生的总热量最多为Q＝W＝t＝×10 s＝135 J。
6．小　2.52×105　0.75　 电热水壶的发热体与连接的导线是串联的，所以通过它们的电流、通电时间都相等，但导线的电阻比电热水壶的电阻小得多，由Q＝I2Rt可知，电流通过导线产生的热量比通过发热体产生的热量小得多，所以在烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热，但连接的导线却不怎么热。
在额定电压下，电热水壶的实际功率：P＝P额＝1400 W，则3 min内发热体产生的热量：
Q＝W＝P额t＝1400 W×3×60 s＝2.52×105 J。
若发热体产生的热量全部被水吸收，
则Q吸＝Q＝2.52×105 J。由Q吸＝cmΔt可得，水的质量：m＝＝＝0.75 kg。
7．C　 加热时，只有发热盘工作，电饭锅在额定电压下的加热功率为P加热＝＝＝880 W；
保温时，开关断开，保温电阻与发热盘串联，电饭锅的保温功率为P保温＝＝＝40 W。
8．C　 由电路图可知，R1与R2并联连接，且均有一个开关单独控制，则电加热器能有：R1工作、R2工作、R1和R2同时工作三个加热挡位；故A错误；
开关S1、S2均闭合时，R1与R2并联，因并联电路中总功率等于各用电器功率之和，所以，R2的发热功率：P2＝P－P1＝12 W－8 W＝4 W，
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由P＝可得，两个发热电阻的阻值之比：
＝＝＝＝，故B错误；
由于并联电路两端的电压相等，根据P＝UI可得：＝＝＝＝，故C正确；
由于P1＝8 W，P2＝4 W，所以，该电加热器的最小电功率是4 W，故D错误。
9．D　 电饭煲工作时把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故A正确；由表格数据可知，电饭煲中挡时的功率为1200 W，低挡时的功率为500 W，且电饭煲正常工作时的电压不变，由P＝可得，电饭煲在中挡正常工作时电热丝阻值比低档正常工作时小，故B正确；由P＝可得，电饭煲在高挡正常工作10 min，消耗的电能：
W＝P高t＝1800 W×10×60 s＝1.08×106 J，故C正确；
在高挡正常工作10 min，电饭煲消耗的电能：W＝1.08×106 J＝0.3 kW·h，
由图知，电能表原来的示数为7325.6 kW·h，则电能表示数将变成7325.6 kW·h＋0.3 kW·h＝7325.9 kW·h，故D错误。
10．(1)开关S接“1”时，电路为R1的简单电路，此时为加热状态，由欧姆定律可知，电路中的电流：I1＝＝＝2.5 A。
(2)加热状态时，通电5 min电流所做的功：
W＝UI1t＝220 V×2.5 A×5×60 s＝1.65×105 J。
(3)开关S接“2”时，两电阻串联，电路中的总电阻为R＝R1＋R2＝88 Ω＋352 Ω＝440 Ω，保温状态时电路消耗的总功率：
P＝＝＝110 W。
11．(1)只接通S1时，电路为电动机M的简单电路，风扇吹冷风，则电路消耗的电功率：
P冷＝UI＝220 V×0.1 A＝22 W。
(2)在保持S1接通的情况下，使S2与2、3接通时，R1与R2串联后再与电动机M并联，电吹风吹暖风，由于电阻丝的热功率为吹冷风时电吹风电功率的5.5倍，所以两电热丝的总功率：P12＝5.5P冷＝5.5×22 W＝121 W；
由P＝可得，两电热丝的总电阻：R总＝＝＝400 Ω；
使S2与3、4接通时，R2短路，此时R1与电动机M并联，电吹风吹热风，由题知，此时电阻丝的热功率为吹暖风时电阻丝热功率的10倍，所以，R1的电功率：P1＝10P12＝10×121 W＝1210 W，
则R1的阻值：R1＝＝＝40 Ω；
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值：R2＝R总－R1＝400 Ω－40 Ω＝360 Ω。
12．(1)由图乙知，加热挡的功率为P加热＝484 W，加热时间为t＝5 min＝300 s，饮水机处于加热挡阶段消耗的电能：
W＝P加热t＝484 W×300 s＝1.452×105 J。
(2)当开关S、S0闭合时，R1与R2并联，电路中的总电阻最小，根据P＝可知，饮水机的总功率最大，此时为加热状态；当只闭合开关S时，电路为R1的简单电路，饮水机处于保温状态；根据图乙知保温挡的功率为44 W，根据P＝UI知，饮水机处于保温挡时，通过R1的电流：I＝＝＝0.2 A。
(3)因电路的总功率等于各用电器电功率之和，所以，电阻丝R2的电功率：P2＝P加热－P保温＝484 W－44 W＝440 W，因并联电路中各支路两端的电压相等，由P＝可得，电阻R2的阻值：R2＝＝＝110 Ω。
13．由图和题意可知，闭合开关S1和S2，电阻R1和R2并联，处于加热状态；只闭合开关S1时，只有电阻R2工作，处于保温状态；只闭合开关S1和S3时，电磁泵和电阻R3串联后与R2并联，电磁泵将水抽出。
(1)电热水壶处于保温状态且不抽水时，只有电阻R2工作，根据P＝可得，电路中的电阻：R2＝＝＝968 Ω。
(2)闭合S1、S3时，电磁泵和电阻R3串联，此时电磁泵两端电压为12 V，则由串联电路电压的规律可得，电阻R3两端的电压：U3＝U－U泵＝220 V－12 V＝208 V，
这一支路的电流：I＝＝＝1.04 A，
则电磁泵的电功率：
P泵＝U泵I＝12 V×1.04 A＝12.48 W。
(3)壶里的水烧干后到S1断开时，发热盘吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝0.5×103 J/( kg·℃)×0.5 kg×(120 ℃－110 ℃)＝2500 J，
壶里的水烧干后，S2没有自动断开(仍然是加热状态)，不计热损失，电流产生的热量全部被发热盘吸收，即W＝Q放＝Q吸，由P＝可得，水烧干后到S1断开所需的时间：
t＝＝＝＝2.5 s。