沪科版物理九年级全册课课练：16.4　科学探究电流的热效应（含答案）

[第十六章　第四节　科学探究:电流的热效应]
一、选择题
1.[2020·南宁] 下列家用电器主要利用电流的热效应工作的是 (　　)
A.电饭锅 B.电冰箱
C.电视机 D.电风扇
2.[2020·娄底] 下列事例属于防止电流热效应产生危害的是 (　　)
A.养鸡场使用电热孵化器孵小鸡
B.家里使用电热水壶烧水
C.小明妈妈用电熨斗熨衣服
D.电脑温度过高时,风扇会及时启动,给电脑降温
3.[2019·广西] 如图所示,两个透明容器中密闭着等量的空气,两U形管内的液面相平,电阻丝的电阻R1=R2=R3。小明用图示装置进行实验,探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关,下列说法正确的是 (　　)
A.此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
B.通过R1的电流和通过R2的电流大小相等
C.电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等
D.通电后,A管的液面将会比B管的液面高
4.均标有“220 V　750 W”字样的电饭煲、电吹风机、探照灯、电动机,它们都正常工作1 h,产生的热量最多的是 (　　)
A.电饭煲 B.电吹风机
C.探照灯 D.电动机
5.如图所示电路中,已知R1、R2为加热电阻,电源电压相等,且R16.[2020·株洲] 如图所示,长度、横截面积一样,材料不同的两个长方体电阻R1、R2串联在电路中,R1=2 Ω,R2=4 Ω,在它们表面涂上厚度一样的蜡,现在闭合开关给它们通电,过一段时间后,我们观察到 (　　)
A.R1上的蜡熔化得快
B.R2上的蜡熔化得快
C.R1、R2上的蜡熔化得一样快
D.无法比较
7.甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4,通过它们的电流之比为2∶1,通电时间之比为1∶2,则甲、乙两个电热器产生的热量之比为(　　)
A.5∶2 B.5∶4 C.2∶5 D.10∶1
8.严寒冬季,我国北方哨兵脚上穿有电热靴,靴内加热电路如图所示,电源电压恒定,S2为三挡旋钮开关(金属片M可分别拨至a、b、c处),电阻丝R1、R2的规格相同且阻值不变,b为电阻丝R1的中点。这只电热靴的低温挡为6 W,则中温挡和高温挡分别为(　　)
A.8 W,12 W B.8 W,24 W C.12 W,18 W D.12 W,24 W
二、填空题
9.[2020·内江] 最先精确地确定了电流通过导体产生的热量(电热)与电流、电阻和通电时间关系的物理学家是　　;将10 Ω的电阻丝接在3 V的电源上,5 min内产生的热量为　　　J。
10.[2020·镇江] 额定电压为220 V的家用电暖器正常工作时,通过内部电热丝的电流为5 A,则电热丝正常工作时的电阻为　　　　Ω,工作10 min产生的热量为　　　　　　J。电热丝通电后变得很烫,而连接的导线却不怎么热,这是由于导线的电阻远　　　　(选填“大于”或“小于”)电热丝的电阻。
11.如图所示是两定值电阻RA和RB中的电流与其两端电压的关系,若将两电阻并联在电压为2 V的电路中,则干路上的电流为　　　　A,通电相同时间,RA、RB产生的热量之比QA∶QB=　　　　。
12.将阻值为R甲=40 Ω和R乙=10 Ω的甲、乙两个电阻串联后接在电源上,相同时间内,两电阻中产生热量较多的是　　　　。若将两电阻并联后接在4 V的电源上,1 min内两电阻产生的总热量为　　　　J。
13.[2019·玉林] 已知电风扇线圈的电阻为20 Ω,若加在该电风扇两端的电压为220 V,此时通过的电流为1 A,则电风扇的电功率为　 　W,电风扇连续工作10 min产生的热量为　　　J。
14.家庭浴室中常用的暖灯型浴霸由四只标有“220 V　750 W”的相同规格的发热灯组成,如图果四只灯泡同时正常工作100 s,产生的热量是　　　　　　J;此过程能使浴室内10 kg空气的温度从10 ℃上升到25 ℃,空气的比热容为1.0×103 J/(kg·℃),则浴霸加热浴室内空气的能量转化率是　　　　%。
三、实验探究题
15.小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,烧瓶A中的金属丝是铜丝,电阻比较小;烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大。两瓶煤油中的温度计可以显示煤油的温度。
(1)根据　　　　　　　法的研究思想,应该保证这两个烧瓶中煤油的质量相等。
(2)该实验中,通过温度计的示数变化来比较电热丝产生热量的多少,下列实验中也用到这种思想方法的是　　　　。
A.将乒乓球靠近发声的音叉,通过乒乓球被弹开显示音叉在振动
B.让不同的纸团从相同高度同时下落,通过落地的先后判断运动的快慢
(3)实验中,小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高得快,这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越　　　　,产生的热量越多。
四、计算题
16.[2020·杭州] 如图所示电路中,电源电压恒为9 V,灯泡L的规格为“6 V　3 W”。闭合开关,灯泡正常工作。求:
(1)电阻R的阻值。
(2)灯泡工作5 min消耗的电能及电阻R产生的热量。
17.自动饮水机已经普遍用于车站、学校等公共场所,它的简化电路图如图所示,电热丝电阻分别为R1、R2,请根据说明书提供的信息计算:
饮水机参数
加热功率:1000 W
保温功率:40 W
额定电压:220 V
(1)开关S1断开时,饮水机处于　　　　(选填“加热”或“保温”)状态。
(2)求电热丝R1的阻值。
答案
1.A　 电饭锅工作时,主要将电能转化为内能,是利用电流的热效应工作的,故A符合题意;电冰箱工作时,主要将电能转化为机械能,不是利用电流的热效应工作的,故B不合题意;电视机工作时,主要将电能转化为光能和声能,不是利用电流的热效应工作的,故C不合题意;电风扇工作时,主要将电能转化为机械能,不是利用电流的热效应工作的,故D不合题意。
2.D　 用电热孵化器孵小鸡、使用电热水壶烧水、用电熨斗熨衣服,都是将电能转化为内能,属于利用电流的热效应,故A、B、C不符合题意;电脑温度过高时,风扇会及时启动,给电脑降温,是为了防止电热产生危害,故D符合题意。
3.D　 由于三个电阻相等,电阻R2与R3并联后再与R1串联,故通过电阻R1的电流是通过R2电流的2倍,因此本实验是探究电热Q与电流I是否有关,故A、B错误。由于R2与R3并联后电阻变小,故R1与R2两端的电压不相等,故C错误。电阻R1和R2阻值相等,通电时间相同,通过R1的电流大于通过R2的电流,因此电流通过R1产生的热量大于R2,因此左边气体吸收的热量大于右边吸收的热量,故A管液面将会比B管液面高,故D正确。
4.A
5.B　 电阻串联相当于增加导体的长度,电阻越串越大,即总电阻大于任何一个分电阻,电阻并联相当于增加导体的横截面积,电阻越并越小,即总电阻小于任何一个分电阻,所以A选项中电路的总电阻最小,B选项中电路的总电阻最大,电源电压一定,由Q=I2Rt=t可知,B选项中电路在相同时间内产生的热量最少。
6.B　 由图可知,该电路为串联电路;通过两个电阻的电流、通电时间相同,电阻不同,根据焦耳定律可知,电阻越大,产生的热量越多,R17.A　 两电热器产生的热量之比:===。
8.A　 两电阻丝的规格相同,即R1=R2=R;由P=可知,在U一定时,R越小,电功率越大,R越大,电功率越小。由图示电路图可知,当S2接a时两电阻丝串联,电路总电阻最大,电功率最小,电热靴处于低温挡;当S2接c时,只有电阻丝R2接入电路,电路总电阻最小,电功率最大,电热靴处于高温挡;当S2接b时,电阻丝R2与R1的右半部分接入电路,电热靴处于中温挡。已知P低温==6 W,则电热靴的高温挡为P高温==12 W,电热靴的中温挡为P中温==×=×12 W=8 W。
9.焦耳　270　 在大量实验的基础上,英国物理学家焦耳最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系,即焦耳定律。将10 Ω的电阻丝接在3 V的电源上,5 min内产生的热量为Q=W=t=×5×60 s=270 J。
10.44　6.6×105　小于　 (1)由题知,电暖器在220 V电路中工作时,通过电热丝的电流为5 A,由欧姆定律可得,电热丝正常工作时的电阻:R===44 Ω;工作10 min产生的热量:Q=I2Rt=(5 A)2×44 Ω×10×60 s=6.6×105 J。(2)电热丝和导线串联在电路中,电流相等,导线的电阻比电热丝的电阻小得多,由Q=I2Rt知,相同时间内电流通过导线产生的热量远小于电热丝产生的热量。
11.0.6　2∶1
12.甲　120
已知R甲>R乙,两个电阻串联后,通过它们的电流相等,根据焦耳定律Q=I2Rt,相同时间内,甲电阻产生的热量较多。两电阻并联,Q甲===24 J,Q乙===96 J,甲、乙两电阻总共产生的热量:Q=Q甲+Q乙=24 J+96 J=120 J。
13.220　1.2×104
14.3×105　50
四只灯泡同时正常工作时的总功率:P=P额×4=750 W×4=3000 W;它们同时正常工作100 s产生的热量:Q=W=Pt=3000 W×100 s=3×105 J。
浴室内空气吸收的热量:Q吸=cmΔt=1.0×103 J/(kg·℃)×10 kg×(25 ℃-10 ℃)=1.5×105 J;浴霸加热浴室内空气的能量转化率:η=×100%=×100%=50%。
15.(1)控制变量　
(2)A
(3)大
16.(1)由电路图知,L与R串联,电压表测灯泡两端的电压,闭合开关,灯泡正常发光,由串联电路特点和P=UI可得,此时电路中电流:I=IR=IL===0.5 A,因串联电路中电源电压等于各用电器两端电压之和,所以,电阻R两端电压:UR=U-U额=9 V-6 V=3 V,由欧姆定律得,电阻R的阻值:R===6 Ω。
(2)由P=可得,灯泡工作5 min消耗的电能:W=P额t=3 W×5×60 s=900 J;电阻R产生的热量:Q=I2Rt=(0.5 A)2×6 Ω×5×60 s=450 J。
17.(1)保温
(2)当开关S1闭合时,R1短路,此时饮水机处于加热状态,电阻R2===48.4 Ω,
当开关S1断开时,饮水机处于保温状态,两电阻串联,总电阻R===1210 Ω,
则R1=R-R2=1210 Ω-48.4 Ω=1161.6 Ω。