沪科版物理九年级上学期 16.4 电流的热效应 同步练习
一、单选题
1．两根导线的电阻之比是3：4，通过的电流之比是4：3，在相同时间内两根导线中产生的热量之比为（ ）
A．1：1 B．4：3
C．3：4 D．16：9
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】解：
由题意可知，R1：R2=3：4，I1：I2=4：3，t1：t2=1：1；
由Q=I2Rt可得，在相同时间内产生的热量之比：
故选B．
【分析】知道两导体的电阻之比和通过的电流之比，根据焦耳定律求出相同时间内产生的热量之比．
2．（2018九上·右玉月考）给电炉通电后电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不是很热，主要原因是（ ）
A．通过电炉丝的电流比通过导线的电流大
B．通过电炉丝的电流比通过导线的电流小
C．导线的电阻比电炉丝的电阻小，相同时间内产生的热量少
D．电炉丝的电阻比导线的电阻小，相同时间内产生的热量少
【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】解：电炉在使用时，电炉丝和导线串联，I电炉丝=I导线，通电时间t相同，
由于Q=I2Rt和R电炉丝＞R导线可知：
电流产生的热量关系是Q电炉丝＞Q导线，
从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象．
故选C．
【分析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻大小和通电时间成正比．
电炉丝和连接的导线串联在电路中（通过的电流相等），通电时间是相同的，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，据焦耳定律分析判断．
3．（2016九下·盱眙开学考）下列情况中，属于防止电热危害的是（ ）
A．电脑机箱内有小风扇
B．微波炉的门用玻璃做
C．洗衣机的外壳用塑料做
D．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
【答案】A
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】解：A．电脑机箱内有小风扇是为了及时将电脑产生的热散掉，属于防止电热危害，符合题意．
B．微波炉的门用玻璃做是便于观察微波炉内的食物，与电热无关，不符合题意；
C．塑料是绝缘体，洗衣机的外壳用塑料做，是为了防止发生触电事故，与电热无关，不符合题意；
D．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次防止家电受潮，再次使用时被损坏，是利用电热，不符合题意．
故选A．
【分析】任何导体中有电流时，导体都要发热，这种现象叫做电流的热效应，是电能转化为内能．
4．两根阻值比为R1：R2=1：2的电阻丝通过的电流之I1：I2=2：1，在相同的时间内，它们所放出的热量之比Q1：Q2为（ ）
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．4：1
【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】根据焦耳定律公式 知：在相同的时间内 故选C
【分析】利用焦耳定律 进行计算即可求出。
5．下图是探究电流通过导体时产生热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，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是 （ ）
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小
【答案】B
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】甲图中通过左右两容器中5Ω电阻的电流大小不一样，所以是探究电流产生热量与电流的关系，A不符合题意；
由并联分流可知甲实验中，通过左侧电阻电流大，由焦耳定律 可知加热相同时间后，左侧容器中空气吸收的热量多，B符合题意；
乙实验中通过两电阻电流相同，是研究电流产生热量和电阻的关系，C不符合题意；
乙实验中通过两电阻电流相同，由焦耳定律 可知加热相同时间后，右侧容器中吸收的热量多，气体温度升高，体积膨胀，右侧液面的高度差比左侧大，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】焦耳定律探究的电流通过导体产生的热的影响因素，产生的热和电流有关，和电阻大小有关，和通电时间有关。
6．对焦耳定律的理解，下列说法正确的是（ ）
A．电流做了多少功就有多少电能转化为内能
B．电流通过电阻产生的热量与电流成正比
C．用电器两端的电压越大，产生的热量越多
D．通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】根据焦耳定律 可知：A、电流通过导体做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能，故A错误；B、由焦耳定律可知，电流通过电阻产生的热量与电流的二次方成正比，故B错误；C、用电器两端的电压越大，电流在相等时间内产生的热量越多，故C错误；D、由焦耳定律可知，由于通电时间和电阻不确定，则通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多，故D正确。故选D．
【分析】电流做功的过程实质上是电能转化为其它形式能的过程。焦耳定律的内容：电流通过导体时所产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
7．小明仔细观察家中的电视机、电风扇、白炽灯和节能灯四种电器，发现它们上面都标有“220V 40W“的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是（ ）
A．电视机 B．电风扇 C．白炽灯 D．节能灯
【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】解：因为各用电器的额定功率相同，由W=Pt可得，若工作相同时间，消耗的电能相同；电视机工作时将大部分电能转化为声能、光能；电风扇工作时消耗电能，大部分转化为机械能；白炽灯工作时将消耗的电能大部分转化为内能；节能灯工作时将电能大部分转化为光能．故选C．
【分析】根据电视机、电风扇、白炽灯和节能灯这三种用电器工作时的能量转化情况分析判断．
8．标有“220V100W”的甲灯和“220V40W”字样的乙灯（不考虑温度对灯丝电阻的影响），它们的电阻（ ）
A．甲灯大 B．乙灯大 C．一样大 D．无法判断
【答案】B
【知识点】电功率与电能、时间的关系
【解析】【解答】解：由灯泡的铭牌参数可知，甲乙两灯泡的额定电压相等，甲灯泡的额定功率大于乙灯泡的额定功率，
由P=的变形式R=可知，甲灯泡的电阻小于乙灯泡的电阻，故ACD错误，B正确．
故选B．
【分析】由灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率，根据P=判断两电阻的大小关系．
9．教室中的饮水机在加热过程中，电能主要转化为（ ）
A．机械能 B．内能 C．化学能 D．光能
【答案】B
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】解：饮水机属于电热器，在工作时主要将电能转化为内能，用来给水加热．
故选B．
【分析】电热器在工作时，主要将电能转化为内能，结合选项中的能量可做出判断．
10．（2018九上·潘集模拟）有些家用电器在使用过程中，温度过高会损坏电器。下列家用电器中要防止电热产生危害的是（ ）
A．电饭煲 B．电热水器 C．电熨斗 D．电风扇
【答案】D
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】有些电器是应用电热，有些电器却要防止电器过多发热，如：电饭煲、电热水器、电熨斗都是应用电热，而电风扇要防止过热而对电风扇造成危害，D符合题意。
故答案为：D．
【分析】电动类用电器产生的热对用电器有害.
11．（2016·邯郸模拟）下图是探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关的实验装置.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可以反映密闭空气温度的变化.下列做法中也用到类似方法的是（ ）
A．在探究电阻中的电流跟其两端的电压的关系时，保持电阻不变来研究电流和电压的关系
B．将发声的音叉靠近乒乓球，乒乓球被弹开说明音叉在振动
C．两个电阻并联时，可用并联的总电阻来代替两个电阻
D．通过改变溶剂、温度测定物质溶解的多少，研究影响物质溶解性的因素
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由题意可知，此实验是通过U形管中液面高度的变化来反映密闭空气温度的变化的，所用的方法是转换法；A选项用的是控制变量法；B选项用的是转化法；C选项用的等效代换法；D选项用的是控制变量法；B符合题意.
故答案为：B.
【分析】理解控制变量法、转换法等物理研究方法的定义，此实验是通过U形管中液面高度的变化来反映密闭空气温度的变化的，所用的方法是转换法.
12．（2017九上·遂溪月考）在探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关的实验中，某同学将两只阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的装置．已知R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量相等，下列有关此探究活动的各种表述，正确的是（ ）
A．在相同的通电时间内，电阻丝R1产生的热量较多
B．此装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻大小是否有关
C．R1、R2并联是为了控制电流大小一定
D．电流通过导体产生的热量的多少是通过电阻大小来体现的
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】解：A、由焦耳定律可知，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，故电阻丝R2产生的热量较多，A错误，不合题意；
B、两电阻串联，则两电阻中的电流相等，电阻不同，所以探究的是热量与电阻大小的关系；B正确，符合题意；
C、R1、R2串联是为了控制电流大小一定，C错误，不合题意；
D、当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而使温度计示数上升，因此可根据温度计示数的大小可知温度升高的多少，D错误，不合题意；
故答案为：B．
【分析】A、由焦耳定律可知，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；
B、探究电流通过导体产生的热量与电阻大小是否有关时，要控制通电时间相等、电流相等 ；
C、电路中两个电阻是逐个顺次连接在电路中的，串联电路中电流处处相等；
D、电流通过导体产生的热量不易直接观察出来，要用转换法来体现，温度计的示数可以体现出产生热量的多少 .
13．用“220V，800W”的电热壶烧水．若不考虑能量损失，当把它接入110V的电源上时，用32min可将一壶水烧开，若将该壶接在220V电源上时，烧开同样一壶水所用时间为（ ）
A．12min B．16min C．24min D．8min
【答案】D
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】烧开同样一壶水消耗的电能相等，设电热壶的电阻为R，根据 得：
则有： ，即 故选D．
【分析】电热水壶的原理是将电能转化为内能，在110V的电压下将水烧开和在220V的电压下烧开一壶水消耗的电能相等，根据 得出等式即可求出。
14．（2017九上·龙岗期末）如图所示是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析正确的是（ ）
A．甲、乙两次实验都应用了控制变量法
B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的
【答案】A
【知识点】焦耳定律；电流的热效应
【解析】【解答】解：A、Q与I、R及t有关，甲实验电阻丝串联，电流和通电时间相等，是探究电热与电阻关系的；乙实验中右侧电阻丝并联一个电阻丝后与左侧电阻丝串联，电阻和通电时间相等，是探究电热与电流关系的，都用到控制变量法，故A正确．
B、甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧电阻产生热量多；则右侧容器内空气吸收的热量多，故B错误；
C、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误；
D、实验装置是利用U型管中空气的热胀冷缩来反映热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映，故D错误．
故选A．
【分析】由焦耳定律Q=I2Rt可知，Q与I、R及t有关，所以应采用控制变量法进行分析、判断．
二、实验题
15．如图甲是一种新型插座，它能即时显示接在该插座上的用电器的工作电压和所耗电费等。小明将装有质量为2kg、初温为10℃水的电水壶插在该插座上。这时插座屏幕上的显示如图乙所示；当水烧开至100℃时，插座屏幕上的显示如图丙所示。则这段时间内水吸收的热量为 J，电水壶的实际功率为 W，电水壶在烧水过程中的效率为 ％。（电费单价：0.5元/ kW·h；c水=4200J/（kg ℃） ）
【答案】7.56×105；1500；70％
【知识点】热量的计算；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】水吸收的热量为：Q吸 =cm△t=4.2×103 J/（kg ℃）×2kg×（100℃-10℃）=7.56×105 J；
由图乙、丙结合题意可得，这段时间内消耗的电能为：W=0.15元/0.5元/kW h=0.3kW h=1.08×106 J，
由图乙、丙可知，电水壶的加热时间：t=14：32：23-14：20：23=12min=720s，
则电水壶的实际功率为：P实 =W/t=1.08×106J/720s=1500W；
电水壶在烧水过程中的效率：η=Q吸/W=7.56×105J/1.08×106J×100%=70%。
故答案为：7.56×105；1500；70％。
【分析】利用水的比热容、质量和温度差计算吸热的多少，利用电能和时间的比值计算电功率，利用吸热和消耗的电能的比值计算电热效率。
三、填空题
16．如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物。已知电源电压80V，电压表示数60V，线圈电阻1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈的电流2A，在10s内电动机将重物提升了40m，此过程中消耗电能 J，电流通过线圈产生的热量 J。
【答案】1200；60
【知识点】电功的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】电动机消耗电能计算公式为W=UIt=60V×2A×10s=1200J；电动机线圈产生的热量公式为Q=I2Rt=（2A）2×1.5Ω×10s=60J。
故答案为：1200；60.
【分析】根据电压、电流和时间的乘积计算消耗的电能，利用焦耳定律计算产生的热的多少。
17．某家用电热水壶的额定功率是1.5kW，正常工作3min，该电热水壶消耗的电能是 J，不计热量损失，可将1.5L初温为20℃的水加热到 ℃.[ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg·℃）.结果保留一位小数]
【答案】2.7×105；62.9
【知识点】热量的计算；电功的计算
【解析】【解答】正常工作3min电热水壶消耗的电能：W=Pt=1500W×180s=2.7×105J；水的质量为m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×1.5×10-3kg/m3=1.5kg，所以加热到的温度为：t=Q/cm-t0=（2.7×105J/（4.2×103J/（kg·℃）×1.5kg））+20℃= 62.9℃。
故答案为：2.7×105；62.9。
【分析】根据电功率和用电器的工作时间，计算消耗的电能，根据水的密度和体积计算质量，利用水吸热的多少、质量和比热容计算温度差。
18．据报道，南宁市区日产3 000 t生活垃圾，而“垃圾是放错位的资源”，利用垃圾发电可缓解城市垃圾过多带来的问题．若完全燃烧1 t的生活垃圾可发电210 kW·h.则完全燃烧3 000 t生活垃圾可发电 kW·h，这些电能可供功率为1 kW的空调正常工作 h，可以使 kg的水温度升高60 ℃.[不计热量损失，水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)]
【答案】6.3×105；6.3×105；9×106
【知识点】热量的计算；电功的计算；电功率的计算
【解析】【解答】若完全燃烧1t的生活垃圾可发电210kW h，
则完全燃烧3000t生活垃圾可发电W=210kW h×3000t=6.3×105kW h；
根据P=W/t，得t=W/P=6.3×105kW h/1kw=6.3×105h；
根据比热容公式Q=cm△t，
9×106
故答案为：6.3×105；6.3×105；9×106。
【分析】根据电能和电功率计算时间，根据水的比热容、吸热的多少和温度差计算水的质量。
19．电阻两端的电压为20V，通过导体的电流为0.2A，通电时间为1min，电流产生的热量为 J.
【答案】240
【知识点】电功的计算
【解析】【解答】已知导体两端电压，通过导体的电流和通电时间，电流产生的热量：
Q=W=UIt
=20V×0.2A×60s
=240J．
故答案为：240.
【分析】根据电压、电路和时间计算用电器产生的热量。
四、计算题
20．小阳学了电路知识之后，对电路很有兴趣．看到家里的电吹风，便把它拆开来研究，并画出了如下电路图（图甲）．他认为当只闭合开关S1时，电吹风吹冷风；当S1和S2都闭合时，电吹风吹热风．小智看了他画的电路图觉得有问题：如果仅闭合S2 ， 会出现电热丝R工作而电动机不工作的现象，从而使电吹风的塑料外壳过热造成损坏．小智认为只要把其中一个开关移到干路上，就能做到电热丝R工作时，电动机就一定在工作，从而保证塑料外壳不会因操作失误而损坏．请分析回答下列问题：
（1）你认为小智应该把开关 （S1/S2）移到干路上，才能符合安全要求．
（2）铭牌上吹热风时功率已模糊不清（图乙），他俩合作测量吹热风时的功率．他们让其他用电器都停止工作，只接通电吹风，电吹风处于正常工作且吹热风，观察到电子式电能表（图丙）在5分钟内闪烁了160次，吹热风时的功率是多少瓦？
（3）用此电吹风吹头发5分钟，电吹风正常工作并且吹热风时，电热丝R产生的热量是多少焦耳？
【答案】（1）S1
（2）600W
（3）4×105J
【知识点】电能表参数的理解；电功率的计算
【解析】【解答】（1）要做到电热丝R工作时，电动机就一定在工作，从而保证塑料外壳不会因操作失误而损坏，根据图只要把S1移到干路上就可．（2）解：其他用电器都停止工作，只接通电吹风，电吹风处于正常工作且吹热风，5分钟内消耗的电能：W＝ ＝0.05 kW h，
所以吹热风时的功率：P＝ ＝0.6kW＝600W；（3）解：由题吹热风时的功率：P＝PR+PM ， 所以PR＝P﹣PM＝600W﹣20W＝580W，5分钟电热丝R产生的热量：
Q＝W＝PRt＝580W×300s＝1.74×105J
【分析】并联电路中的某一用电器要先工作，所以干路上要有开关，根据电能表的转盘转数可以计算消耗的电能，利用电能和时间的比值可以计算电功率的大小，利用电功率和时间的乘积计算消耗的电能。
21．图甲是某新型电热水壶的内部简化电路，其中R1是加热管，R2是可调式限流电阻，只有加热管放出的热量能被水吸收。S1是一个防干烧开关（或称“温控开关”），S2、S3是手动开关，调节S2、S3可以使电热水壶分别处于加热或保温状态。图乙是该电热水壶的铭牌。
（1）由该电热水壶的铭牌可知，加热管R1的阻值为多少？
（2）假设当电热水壶处于保温状态时水温保持60℃恒定，此时水每秒向外界散热55J，那么可调电阻R2的阻值为多少？
（3）如果环境温度降低，为了使电水壶保温时的水温仍恒定在60℃，应将可调电阻R2的阻值如何调节？请简述理由。
【答案】（1）解：根据表中数据可知，电热水壶的额定功率为880W，由 可知，
（2）解：当开S1、S3闭合、S2断开时，两电阻串联，电路处于保温状态； 由于水每秒向外界散热55J，则由W=Pt可知，水壶处于保温状态时加热管R1的功率： ； 由P=I2R可知，电路中的电流： ； 此时电路中的总电阻： ，
则可调电阻R2的阻值：R2=R总-R1=220Ω-55Ω=165Ω
（3）环境温度降低，散热加快（单位时间内散热更多或散热功率变大），为了恒温，R1的功率需要调大，流过R1的电流需增大，故R2的阻值需减小。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【分析】利用用电器的电压和电功率可以计算电阻的大小，利用电能和时间的比值计算电功率，根据电功率和电阻可以计算电流。
1 / 1沪科版物理九年级上学期 16.4 电流的热效应 同步练习
一、单选题
1．两根导线的电阻之比是3：4，通过的电流之比是4：3，在相同时间内两根导线中产生的热量之比为（ ）
A．1：1 B．4：3
C．3：4 D．16：9
2．（2018九上·右玉月考）给电炉通电后电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不是很热，主要原因是（ ）
A．通过电炉丝的电流比通过导线的电流大
B．通过电炉丝的电流比通过导线的电流小
C．导线的电阻比电炉丝的电阻小，相同时间内产生的热量少
D．电炉丝的电阻比导线的电阻小，相同时间内产生的热量少
3．（2016九下·盱眙开学考）下列情况中，属于防止电热危害的是（ ）
A．电脑机箱内有小风扇
B．微波炉的门用玻璃做
C．洗衣机的外壳用塑料做
D．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
4．两根阻值比为R1：R2=1：2的电阻丝通过的电流之I1：I2=2：1，在相同的时间内，它们所放出的热量之比Q1：Q2为（ ）
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．4：1
5．下图是探究电流通过导体时产生热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，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是 （ ）
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小
6．对焦耳定律的理解，下列说法正确的是（ ）
A．电流做了多少功就有多少电能转化为内能
B．电流通过电阻产生的热量与电流成正比
C．用电器两端的电压越大，产生的热量越多
D．通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多
7．小明仔细观察家中的电视机、电风扇、白炽灯和节能灯四种电器，发现它们上面都标有“220V 40W“的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是（ ）
A．电视机 B．电风扇 C．白炽灯 D．节能灯
8．标有“220V100W”的甲灯和“220V40W”字样的乙灯（不考虑温度对灯丝电阻的影响），它们的电阻（ ）
A．甲灯大 B．乙灯大 C．一样大 D．无法判断
9．教室中的饮水机在加热过程中，电能主要转化为（ ）
A．机械能 B．内能 C．化学能 D．光能
10．（2018九上·潘集模拟）有些家用电器在使用过程中，温度过高会损坏电器。下列家用电器中要防止电热产生危害的是（ ）
A．电饭煲 B．电热水器 C．电熨斗 D．电风扇
11．（2016·邯郸模拟）下图是探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关的实验装置.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可以反映密闭空气温度的变化.下列做法中也用到类似方法的是（ ）
A．在探究电阻中的电流跟其两端的电压的关系时，保持电阻不变来研究电流和电压的关系
B．将发声的音叉靠近乒乓球，乒乓球被弹开说明音叉在振动
C．两个电阻并联时，可用并联的总电阻来代替两个电阻
D．通过改变溶剂、温度测定物质溶解的多少，研究影响物质溶解性的因素
12．（2017九上·遂溪月考）在探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关的实验中，某同学将两只阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的装置．已知R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量相等，下列有关此探究活动的各种表述，正确的是（ ）
A．在相同的通电时间内，电阻丝R1产生的热量较多
B．此装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻大小是否有关
C．R1、R2并联是为了控制电流大小一定
D．电流通过导体产生的热量的多少是通过电阻大小来体现的
13．用“220V，800W”的电热壶烧水．若不考虑能量损失，当把它接入110V的电源上时，用32min可将一壶水烧开，若将该壶接在220V电源上时，烧开同样一壶水所用时间为（ ）
A．12min B．16min C．24min D．8min
14．（2017九上·龙岗期末）如图所示是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析正确的是（ ）
A．甲、乙两次实验都应用了控制变量法
B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的
二、实验题
15．如图甲是一种新型插座，它能即时显示接在该插座上的用电器的工作电压和所耗电费等。小明将装有质量为2kg、初温为10℃水的电水壶插在该插座上。这时插座屏幕上的显示如图乙所示；当水烧开至100℃时，插座屏幕上的显示如图丙所示。则这段时间内水吸收的热量为 J，电水壶的实际功率为 W，电水壶在烧水过程中的效率为 ％。（电费单价：0.5元/ kW·h；c水=4200J/（kg ℃） ）
三、填空题
16．如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物。已知电源电压80V，电压表示数60V，线圈电阻1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈的电流2A，在10s内电动机将重物提升了40m，此过程中消耗电能 J，电流通过线圈产生的热量 J。
17．某家用电热水壶的额定功率是1.5kW，正常工作3min，该电热水壶消耗的电能是 J，不计热量损失，可将1.5L初温为20℃的水加热到 ℃.[ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg·℃）.结果保留一位小数]
18．据报道，南宁市区日产3 000 t生活垃圾，而“垃圾是放错位的资源”，利用垃圾发电可缓解城市垃圾过多带来的问题．若完全燃烧1 t的生活垃圾可发电210 kW·h.则完全燃烧3 000 t生活垃圾可发电 kW·h，这些电能可供功率为1 kW的空调正常工作 h，可以使 kg的水温度升高60 ℃.[不计热量损失，水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)]
19．电阻两端的电压为20V，通过导体的电流为0.2A，通电时间为1min，电流产生的热量为 J.
四、计算题
20．小阳学了电路知识之后，对电路很有兴趣．看到家里的电吹风，便把它拆开来研究，并画出了如下电路图（图甲）．他认为当只闭合开关S1时，电吹风吹冷风；当S1和S2都闭合时，电吹风吹热风．小智看了他画的电路图觉得有问题：如果仅闭合S2 ， 会出现电热丝R工作而电动机不工作的现象，从而使电吹风的塑料外壳过热造成损坏．小智认为只要把其中一个开关移到干路上，就能做到电热丝R工作时，电动机就一定在工作，从而保证塑料外壳不会因操作失误而损坏．请分析回答下列问题：
（1）你认为小智应该把开关 （S1/S2）移到干路上，才能符合安全要求．
（2）铭牌上吹热风时功率已模糊不清（图乙），他俩合作测量吹热风时的功率．他们让其他用电器都停止工作，只接通电吹风，电吹风处于正常工作且吹热风，观察到电子式电能表（图丙）在5分钟内闪烁了160次，吹热风时的功率是多少瓦？
（3）用此电吹风吹头发5分钟，电吹风正常工作并且吹热风时，电热丝R产生的热量是多少焦耳？
21．图甲是某新型电热水壶的内部简化电路，其中R1是加热管，R2是可调式限流电阻，只有加热管放出的热量能被水吸收。S1是一个防干烧开关（或称“温控开关”），S2、S3是手动开关，调节S2、S3可以使电热水壶分别处于加热或保温状态。图乙是该电热水壶的铭牌。
（1）由该电热水壶的铭牌可知，加热管R1的阻值为多少？
（2）假设当电热水壶处于保温状态时水温保持60℃恒定，此时水每秒向外界散热55J，那么可调电阻R2的阻值为多少？
（3）如果环境温度降低，为了使电水壶保温时的水温仍恒定在60℃，应将可调电阻R2的阻值如何调节？请简述理由。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】解：
由题意可知，R1：R2=3：4，I1：I2=4：3，t1：t2=1：1；
由Q=I2Rt可得，在相同时间内产生的热量之比：
故选B．
【分析】知道两导体的电阻之比和通过的电流之比，根据焦耳定律求出相同时间内产生的热量之比．
2．【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】解：电炉在使用时，电炉丝和导线串联，I电炉丝=I导线，通电时间t相同，
由于Q=I2Rt和R电炉丝＞R导线可知：
电流产生的热量关系是Q电炉丝＞Q导线，
从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象．
故选C．
【分析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻大小和通电时间成正比．
电炉丝和连接的导线串联在电路中（通过的电流相等），通电时间是相同的，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，据焦耳定律分析判断．
3．【答案】A
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】解：A．电脑机箱内有小风扇是为了及时将电脑产生的热散掉，属于防止电热危害，符合题意．
B．微波炉的门用玻璃做是便于观察微波炉内的食物，与电热无关，不符合题意；
C．塑料是绝缘体，洗衣机的外壳用塑料做，是为了防止发生触电事故，与电热无关，不符合题意；
D．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次防止家电受潮，再次使用时被损坏，是利用电热，不符合题意．
故选A．
【分析】任何导体中有电流时，导体都要发热，这种现象叫做电流的热效应，是电能转化为内能．
4．【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】根据焦耳定律公式 知：在相同的时间内 故选C
【分析】利用焦耳定律 进行计算即可求出。
5．【答案】B
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】甲图中通过左右两容器中5Ω电阻的电流大小不一样，所以是探究电流产生热量与电流的关系，A不符合题意；
由并联分流可知甲实验中，通过左侧电阻电流大，由焦耳定律 可知加热相同时间后，左侧容器中空气吸收的热量多，B符合题意；
乙实验中通过两电阻电流相同，是研究电流产生热量和电阻的关系，C不符合题意；
乙实验中通过两电阻电流相同，由焦耳定律 可知加热相同时间后，右侧容器中吸收的热量多，气体温度升高，体积膨胀，右侧液面的高度差比左侧大，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】焦耳定律探究的电流通过导体产生的热的影响因素，产生的热和电流有关，和电阻大小有关，和通电时间有关。
6．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】根据焦耳定律 可知：A、电流通过导体做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能，故A错误；B、由焦耳定律可知，电流通过电阻产生的热量与电流的二次方成正比，故B错误；C、用电器两端的电压越大，电流在相等时间内产生的热量越多，故C错误；D、由焦耳定律可知，由于通电时间和电阻不确定，则通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多，故D正确。故选D．
【分析】电流做功的过程实质上是电能转化为其它形式能的过程。焦耳定律的内容：电流通过导体时所产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
7．【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】解：因为各用电器的额定功率相同，由W=Pt可得，若工作相同时间，消耗的电能相同；电视机工作时将大部分电能转化为声能、光能；电风扇工作时消耗电能，大部分转化为机械能；白炽灯工作时将消耗的电能大部分转化为内能；节能灯工作时将电能大部分转化为光能．故选C．
【分析】根据电视机、电风扇、白炽灯和节能灯这三种用电器工作时的能量转化情况分析判断．
8．【答案】B
【知识点】电功率与电能、时间的关系
【解析】【解答】解：由灯泡的铭牌参数可知，甲乙两灯泡的额定电压相等，甲灯泡的额定功率大于乙灯泡的额定功率，
由P=的变形式R=可知，甲灯泡的电阻小于乙灯泡的电阻，故ACD错误，B正确．
故选B．
【分析】由灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率，根据P=判断两电阻的大小关系．
9．【答案】B
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】解：饮水机属于电热器，在工作时主要将电能转化为内能，用来给水加热．
故选B．
【分析】电热器在工作时，主要将电能转化为内能，结合选项中的能量可做出判断．
10．【答案】D
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】有些电器是应用电热，有些电器却要防止电器过多发热，如：电饭煲、电热水器、电熨斗都是应用电热，而电风扇要防止过热而对电风扇造成危害，D符合题意。
故答案为：D．
【分析】电动类用电器产生的热对用电器有害.
11．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由题意可知，此实验是通过U形管中液面高度的变化来反映密闭空气温度的变化的，所用的方法是转换法；A选项用的是控制变量法；B选项用的是转化法；C选项用的等效代换法；D选项用的是控制变量法；B符合题意.
故答案为：B.
【分析】理解控制变量法、转换法等物理研究方法的定义，此实验是通过U形管中液面高度的变化来反映密闭空气温度的变化的，所用的方法是转换法.
12．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】解：A、由焦耳定律可知，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，故电阻丝R2产生的热量较多，A错误，不合题意；
B、两电阻串联，则两电阻中的电流相等，电阻不同，所以探究的是热量与电阻大小的关系；B正确，符合题意；
C、R1、R2串联是为了控制电流大小一定，C错误，不合题意；
D、当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而使温度计示数上升，因此可根据温度计示数的大小可知温度升高的多少，D错误，不合题意；
故答案为：B．
【分析】A、由焦耳定律可知，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；
B、探究电流通过导体产生的热量与电阻大小是否有关时，要控制通电时间相等、电流相等 ；
C、电路中两个电阻是逐个顺次连接在电路中的，串联电路中电流处处相等；
D、电流通过导体产生的热量不易直接观察出来，要用转换法来体现，温度计的示数可以体现出产生热量的多少 .
13．【答案】D
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】烧开同样一壶水消耗的电能相等，设电热壶的电阻为R，根据 得：
则有： ，即 故选D．
【分析】电热水壶的原理是将电能转化为内能，在110V的电压下将水烧开和在220V的电压下烧开一壶水消耗的电能相等，根据 得出等式即可求出。
14．【答案】A
【知识点】焦耳定律；电流的热效应
【解析】【解答】解：A、Q与I、R及t有关，甲实验电阻丝串联，电流和通电时间相等，是探究电热与电阻关系的；乙实验中右侧电阻丝并联一个电阻丝后与左侧电阻丝串联，电阻和通电时间相等，是探究电热与电流关系的，都用到控制变量法，故A正确．
B、甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧电阻产生热量多；则右侧容器内空气吸收的热量多，故B错误；
C、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误；
D、实验装置是利用U型管中空气的热胀冷缩来反映热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映，故D错误．
故选A．
【分析】由焦耳定律Q=I2Rt可知，Q与I、R及t有关，所以应采用控制变量法进行分析、判断．
15．【答案】7.56×105；1500；70％
【知识点】热量的计算；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】水吸收的热量为：Q吸 =cm△t=4.2×103 J/（kg ℃）×2kg×（100℃-10℃）=7.56×105 J；
由图乙、丙结合题意可得，这段时间内消耗的电能为：W=0.15元/0.5元/kW h=0.3kW h=1.08×106 J，
由图乙、丙可知，电水壶的加热时间：t=14：32：23-14：20：23=12min=720s，
则电水壶的实际功率为：P实 =W/t=1.08×106J/720s=1500W；
电水壶在烧水过程中的效率：η=Q吸/W=7.56×105J/1.08×106J×100%=70%。
故答案为：7.56×105；1500；70％。
【分析】利用水的比热容、质量和温度差计算吸热的多少，利用电能和时间的比值计算电功率，利用吸热和消耗的电能的比值计算电热效率。
16．【答案】1200；60
【知识点】电功的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】电动机消耗电能计算公式为W=UIt=60V×2A×10s=1200J；电动机线圈产生的热量公式为Q=I2Rt=（2A）2×1.5Ω×10s=60J。
故答案为：1200；60.
【分析】根据电压、电流和时间的乘积计算消耗的电能，利用焦耳定律计算产生的热的多少。
17．【答案】2.7×105；62.9
【知识点】热量的计算；电功的计算
【解析】【解答】正常工作3min电热水壶消耗的电能：W=Pt=1500W×180s=2.7×105J；水的质量为m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×1.5×10-3kg/m3=1.5kg，所以加热到的温度为：t=Q/cm-t0=（2.7×105J/（4.2×103J/（kg·℃）×1.5kg））+20℃= 62.9℃。
故答案为：2.7×105；62.9。
【分析】根据电功率和用电器的工作时间，计算消耗的电能，根据水的密度和体积计算质量，利用水吸热的多少、质量和比热容计算温度差。
18．【答案】6.3×105；6.3×105；9×106
【知识点】热量的计算；电功的计算；电功率的计算
【解析】【解答】若完全燃烧1t的生活垃圾可发电210kW h，
则完全燃烧3000t生活垃圾可发电W=210kW h×3000t=6.3×105kW h；
根据P=W/t，得t=W/P=6.3×105kW h/1kw=6.3×105h；
根据比热容公式Q=cm△t，
9×106
故答案为：6.3×105；6.3×105；9×106。
【分析】根据电能和电功率计算时间，根据水的比热容、吸热的多少和温度差计算水的质量。
19．【答案】240
【知识点】电功的计算
【解析】【解答】已知导体两端电压，通过导体的电流和通电时间，电流产生的热量：
Q=W=UIt
=20V×0.2A×60s
=240J．
故答案为：240.
【分析】根据电压、电路和时间计算用电器产生的热量。
20．【答案】（1）S1
（2）600W
（3）4×105J
【知识点】电能表参数的理解；电功率的计算
【解析】【解答】（1）要做到电热丝R工作时，电动机就一定在工作，从而保证塑料外壳不会因操作失误而损坏，根据图只要把S1移到干路上就可．（2）解：其他用电器都停止工作，只接通电吹风，电吹风处于正常工作且吹热风，5分钟内消耗的电能：W＝ ＝0.05 kW h，
所以吹热风时的功率：P＝ ＝0.6kW＝600W；（3）解：由题吹热风时的功率：P＝PR+PM ， 所以PR＝P﹣PM＝600W﹣20W＝580W，5分钟电热丝R产生的热量：
Q＝W＝PRt＝580W×300s＝1.74×105J
【分析】并联电路中的某一用电器要先工作，所以干路上要有开关，根据电能表的转盘转数可以计算消耗的电能，利用电能和时间的比值可以计算电功率的大小，利用电功率和时间的乘积计算消耗的电能。
21．【答案】（1）解：根据表中数据可知，电热水壶的额定功率为880W，由 可知，
（2）解：当开S1、S3闭合、S2断开时，两电阻串联，电路处于保温状态； 由于水每秒向外界散热55J，则由W=Pt可知，水壶处于保温状态时加热管R1的功率： ； 由P=I2R可知，电路中的电流： ； 此时电路中的总电阻： ，
则可调电阻R2的阻值：R2=R总-R1=220Ω-55Ω=165Ω
（3）环境温度降低，散热加快（单位时间内散热更多或散热功率变大），为了恒温，R1的功率需要调大，流过R1的电流需增大，故R2的阻值需减小。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【分析】利用用电器的电压和电功率可以计算电阻的大小，利用电能和时间的比值计算电功率，根据电功率和电阻可以计算电流。
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