苏科版物理九年级下册课课练：15.3 电热器　电流的热效应　第1课时　焦耳定律（含答案）

[第十五章　三、电热器　电流的热效应　第1课时　焦耳定律]
一、选择题
1.[2020·福建]下列家用电器中,利用电流热效应工作的是 (　　)
A.电风扇 B.电视机
C.电热水壶 D.电冰箱
2.电熨斗通电一段时间后变得很烫,而连接电熨斗的导线却不怎么热,这主要是因为 (　　)
A.导线的绝缘皮隔热
B.导线散热比电熨斗快
C.导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻
D.通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
3.计算电流通过电风扇产生的热量,下列公式选用正确的是 (　　)
A.UIt B.t
C.I2Rt D.以上公式都可以
二、填空题
4.2018年,中国的青年博士曹原实现了石墨烯在室温下超导的重大突破.如图图果用这种常温下的超导材料制成输电线,由于没有电流的　　　　效应而产生的能量损失,能极大提高输电效率.
5.[2021·连云港]某电热器接入220 V的电路中正常工作时,其电热丝的阻值为110 Ω,则通过该电热丝的电流为　　　　A,10 s内该电热丝会产生　　　　J的热量.
6.一只标有“6 V　3 W”字样的小灯泡,接在电源电压为12 V的电路中,为使其正常发光,应
　　　　(选填“串”或“并”)联一个电阻,该电阻通电20 s产生的热量是　　　　J.(小灯泡灯丝电阻不变)
7.有两个电阻R1=6 Ω、R2=8 Ω,若将它们串联在电路中,加在两电阻两端的电压之比U1∶U2=　　　　,它们在相同时间内产生的热量之比Q1∶Q2=　　　　;当把R1、R2并联在某一电路中时,通过两电阻的电流之比I1∶I2=　　　　,它们在相同时间内产生的热量之比Q'1∶Q'2=　　　　.
8.规格都是“220 V　500 W”的一台洗衣机、一个电热水壶、一盏舞台灯,它们各自正常工作相同时间,消耗的电能　　　　(选填“相同”或“不相同”),其中　　　　产生的热量最多.标有“220 V　500 W”的电热水壶正常工作0.2 h,电流通过电热水壶产生的热量为　　　　J,电流做的功为　　　　J.
9.一台线圈电阻为0.3 Ω的电动机,接在电压恒为12 V的电源上时,通过电动机的电流为0.5 A,在5 min内电流通过电动机产生的热量是　　　　J,转化成的机械能是　　　　　　J,则电动机的效率是　　　　(精确到0.1%).
10.[2020·泰州]如图图所示是小明探究“影响电流热效应的因素”的实验装置,在甲、乙两瓶中装入质量和初温均相同的煤油,R1、R2采用如图图图所示连接方式的目的是 　.
闭合开关一段时间后,乙瓶中温度计的示数较高,由此说明通电导体产生的热量与　　　　有关.小华用相同装置(煤油质量也相等)同时进行实验,细心的小红看到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中,小华这一组的煤油升温比小明的快,比较发现:小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小,根据这一现象,小红　　　　(选填“能”或“不能”)初步判断出通电导体产生热量与通过导体的电流有关.
三、解答题
11.[2020-2021学年·兴化期末]小明选取了如图图甲所示的实验器材,探究电流产生的热量与哪些因素有关.
(1)本实验是通过比较　　　　　　　　　　　来比较电热的多少.
(2)为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系,小明连接了如图图图甲所示的电路,他这样做的好处是　　　　　　　　　　,同时所选电阻丝的阻值应　　　　(选填“相等”或“不等”).
(3)为了探究电流产生的热量与电流大小的关系,小明仍然用如图图图甲所示的电路,闭合开关,读出电流表示数I1,通电30 min,观察并记录A瓶中温度计示数的变化;小明接下来的操作应该是:断开开关,待煤油温度下降到室温,通过　　　　　　　　　　　,使电流表示数为I2,通电
　　　　min,观察并记录　　　　瓶中温度计示数的变化,最终得出结论.
(4)实验结束后,小明发现用电阻丝对煤油加热时,观察温度计示数变化的过程非常耗时,为了减少实验的时间,他提出了如图图下改进的设想:
设想一:将煤油换成水来做实验;
设想二:通过加热空气来做实验.
①根据所学知识,其他同学经过讨论,断定设想一是错误的,你认为他们判断的依据是 　 .
②为了验证设想二,其他同学设计了下面的实验:两个透明的容器中密闭了等量的空气(如图图图乙所示),通过两个U形管中液面的高度差反映密闭空气温度的变化.若将两根电阻丝串联后,通电一段时间,U形管中液面如图图图乙所示,则RC　　　　RD.
12.[2020-2021学年·邗江区期末改编]近来网上热卖的空气炸锅,可以不用或少用油炸制食品.空气炸锅实际是利用风扇将电热管产生的热量吹向食品进行加热,其内部电路原理如图图所示,相关参数如图图下表所示.求:
额定电压 220 V
电源频率 50 Hz
热风功率 1210 W
冷风功率 110 W
(1)热风加热时电路中的总电流.
(2)热风加热1 min,整个电路消耗的电能.
(3)正常工作时电热管R的电阻.
(4)图中电动机线圈的电阻为10 Ω,热风加热1 min,电流通过电动机线圈产生的热量是多少,电流通过电热管R产生的热量是多少.
13.为了探究电流产生的热量跟什么因素有关,王军设计了如图图所示的甲、乙两个装置.他将两段阻值不同的电阻丝(R1(1)甲装置可探究电流产生的热量与　　　　是否有关.
(2)在这个实验中,电流产生热量的多少是通过　　　　　　　　　　　　　　体现的,这种研究方法叫　　　　　法.
(3)在装置甲、乙的两次实验中,比较相同时间内气球a与c体积的变化情况可探究电流产生的热量与　　　　的关系.
(4)若甲、乙两装置同时实验,在相同的通电时间里,a、b、c、d四个气球膨胀的程度从大到小的排列顺序是　　　　　　　　　　.
(5)小明做该实验用的实验装置如图图所示,请说明选用该装置的优点: 　 .
答案
1.C　2.C
3.C　 电功的计算公式:W=UIt是用来计算用电器消耗电能多少的;焦耳定律公式:Q=I2Rt是用来计算电流产生热量多少的;电风扇的电动机是非纯电阻性用电器,工作时将电能转化为机械能和内能,其产生的热量只能用Q=I2Rt来计算.用电器如图图果将电能只转化为内能,则Q=W=UIt=I2Rt=t是通用的.
4.热
5.2　4.4×103　 根据欧姆定律的计算公式I=可得,通过该电热丝的电流为I===2 A;根据焦耳定律Q=I2Rt可得,10 s内该电热丝产生的热量:Q=I2Rt=(2 A)2×110 Ω×10 s=4400 J.
6.串　60　 由题知,电源电压大于灯泡的额定电压,所以,为使该灯泡正常发光,应串联一个电阻分压,由串联电路的电压特点可得,灯泡正常发光时串联电阻R两端电压:UR=U-UL=12 V-6 V=6 V,因串联电路中各处的电流相等,所以,由P=UI可得,电路中的电流:I=IL===0.5 A,由I=可得,串联电阻的阻值:R===12 Ω;该电阻通电20 s所产生的热量:Q=I2Rt=(0.5 A)2×12 Ω×20 s=60 J.
7.3∶4　3∶4　4∶3　4∶3
8.相同　电热水壶　3.6×105　3.6×105
三者电功率相同,则工作相同时间,依据W=Pt,可知消耗的电能相同.由于三者中只有电热水壶是将电能全部转化为内能,所以电热水壶产生的热量最多.电热水壶正常工作0.2 h产生的热量与电流做的功相同:Q=W=Pt=500 W×0.2×3600 s=3.6×105 J.
9.22.5　1777.5　98.8%　 在5 min内电流通过电动机产生的热量:Q=I2Rt=(0.5 A)2×0.3 Ω×5×60 s=22.5 J,电动机消耗的电能:W电=UIt=12 V×0.5 A×5×60 s=1800 J,转化成的机械能:W机械=W电-Q=1800 J-22.5 J=1777.5 J,则电动机的效率:η=×100%=×100%=98.8%.
10.控制电流和通电时间相同　电阻　能
由图可知,两电阻串联,目的是控制R1和R2中的电流相同,而且还可以控制通电时间相同;乙瓶中电热丝阻值较大,温度计的示数较高,说明在电流与通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量越多,说明通电导体产生的热量与电阻的大小有关.由题意可知,小华和小明用相同的装置做实验,可知加热的电阻阻值相同;但小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小,由欧姆定律可知,小华做实验时电路中的电流较大,此时小华这一组的煤油升温比小明的快,说明在通电时间和电阻大小相同的情况下,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多,即小红可以初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关.
11.(1)温度计示数的变化
(2)控制电流及通电时间相等　不等
(3)移动滑动变阻器的滑片　30　A
(4)①水的比热容比煤油大,同等条件下水吸热升温更慢　②<
(1)选取两个相同玻璃瓶,装入相同质量,相同温度的煤油并插上温度计的目的是显示电流产生热量的多少,所以本实验是通过比较温度计的示数变化来比较电热的多少;
(2)为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系,应控制两煤油瓶中通过电阻丝的电流相等,通电时间相同,只有电阻大小不同;
(3)为了探究电流产生的热量与电流大小的关系,应控制电阻丝的电阻不变,通电时间相同,只有电流大小不同,所以应移动滑动变阻器的滑片,改变电流的大小,通电时间仍为30 min,并且仍记录A瓶中的温度计示数变化;
(4)①观察温度计示数变化的过程非常耗时,为了减少实验的时间,应选升温更快的物质,而水的比热容比煤油的大,升温更慢,所以设想一是错误的;②两根电阻丝串联后,通电一段时间,说明通过两电阻的电流相等,通电时间相同,由图可知D电阻丝对应的U形管两侧液面的高度差更大,说明D电阻丝产生的热量多,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,RD>RC.
12.(1)由表格数据可知,热风功率P热=1210 W,
根据P=UI可得,热风加热时电路中的总电流:I1===5.5 A.
(2)热风加热1 min=60 s,整个电路消耗的电能:
W=P热t=1210 W×60 s=7.26×104 J.
(3)冷风功率为P冷=110 W,即电动机的功率为P电=110 W,热风功率为电动机和电热管的功率之和,则电热管的功率:P=P热-P电=1210 W-110 W=1100 W.
正常工作时电热管的电阻:
R===44 Ω.
(4)电动机工作时通过它的电流:
I2===0.5 A,
1 min=60 s内,电流通过电动机线圈产生的热量:
Q放=R线圈t'=(0.5 A)2×10 Ω×60 s=150 J.
电流通过电热管R产生的热量:
Q放'=W'=Pt'=1100 W×60 s=6.6×104 J.
13.(1)电阻　(2)气球膨胀程度的大小　转换　(3)电流　(4)cdba
(5)温度计能准确地反映温度的变化