浙教版科学九年级上册 3.6.4电能 同步练习（含答案）

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浙教版科学九上能量的转化与守恒3.6.4电能（含答案）
一、选择题
1．下列家用电器中，不是利用电流热效应工作的是（　　）
A．电热水壶 B．电烤箱 C．电饭锅 D．电视机
2．如图所示，将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，用三段阻值不同的电阻丝（R1＜R2＜R3）分别给三个烧瓶中的空气加热，通电一段时间后体积变化最大的气球是（　　）
A．A B．B C．C D．三个相同
3．将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等质量煤油中，串联接入电路，R1：R2＝2：3．通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为（　　）
A．3：2 B．2：3 C．4：9 D．9：4
4．严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴。一只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6W，则其中温挡和高温挡分别为（　　）
A．8W 12W B．8W 24W C．12W 18W D．12W 24W
5．某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，设计了如下电路图，其中正确的是（　　）
A．B． C．D．
6．用如图所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”，以下说法中错误的是（　　）
A．甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体
B．该实验装置可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
C．该实验装置还可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
D．观察温度计的示数比较电流通过导体产生的热量
7．王爷爷家的电热毯坏了，通过检查发现，是里面的电阻丝断了，为了省钱，王爷爷打算把电阻丝断头接上继续使用，孙子小明赶紧制止了他，说这样做虽然能勉强用一段时间，但很快又会在搭接处烧断，很不安全，原因是（　　）
A．电阻丝上搭接处电阻较小，造成局部过热
B．电阻丝上搭接处电阻较大，造成局部过热
C．电阻丝上搭接处电流比其他处电流小，造成局部过热
D．电阻丝上搭接处电流比其他处电流大，造成局部过热
8．如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是（　　）
A．U甲＜U乙，Q甲＜Q乙 B．U甲＜U乙，Q甲＞Q乙
C．U甲＞U乙，Q甲＝Q乙 D．U甲＞U乙，Q甲＜Q乙
9．电炉通电后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么热，其原因是（　　）
A．通过电炉丝的电流大 B．电炉丝与导线是并联的
C．电炉丝的通电时间长 D．导线的电阻远小于电炉丝的电阻
10．新的国家标准对延长线插座配用的导线横截面积要求做了修改，额定电流16A的延长线插座，导线最小横截面积由1mm2提升到1.5mm2．这样做的目的是（　　）
A．增大导线的电阻 B．减小通过导线的电流
C．增大导线两端的电压 D．减小导线的发热功率
二、填空题
11．为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝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甲、乙两套装置。已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量相等。实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过煤油升高的温度体现出来的，这种方法叫 　 　。甲装置可探究电流通过导体产生的热量与 　 　是否有关，在相同的通电时间内，温度计 　 　所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多。
12．甲、乙两只电炉标有“220V500W”和“220V1000W”字样,把它们串联在220V的电路中,在相同时间内产生热量较多的是______;将它们并联在该电路中,产生热量较多的是______。(均填“甲”或“乙”)。
13．某破壁机的简化电路如图所示，它有加热和保温打浆两个挡位，R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1的阻值为25Ω，加热功率为2000W。闭合开关S，扇形旋钮开关旋至位置 　 　时，破壁机处于保温打浆状态；R2的阻值为 　 Ω，电路处于加热状态时，1min电路产生的热量 　 　J。
三、探究题
14．某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。
（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中 　 　的散失。
（2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化ΔT和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。
根据上述实验，可以得出结论：　 　。
（3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。
电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温度ΔT/℃ 0.4 0.9 　 　 2.5 3.6
请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。
四、解答题
15．密闭的房间里有一台规格为“220V 800W”的取暖器，闭合开关使其正常工作30分钟。
（1）该取暖器消耗的电能为多少焦耳？
（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则房间里空气温度升高了多少摄氏度？[空气的比热为1000J/（kg ℃）]
16．如图所示为某款电热水龙头的电路图，a、b、c、d为四个固定触点，绕O点转动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P置于不同位置时，有冷水、温水和热水三种状态，正常工作时出温水的电功率为1100W，出热水的电功率为2200W。求：
（1）出温水时电路中的电流；
（2）出热水1分钟消耗的电能；
（3）若水龙头只能出冷水和温水，电路可能存在的故障为：　 　（写出一条即可）。
17．图甲是两挡电热锅，图乙是其内部简化电路，R1、R2均为发热体，将开关S分别置于1、2两位置时，电热锅处于不同的挡位。已知电热锅的高温挡功率为840W，R2阻值为121Ω。
求：（1）电热锅低温挡功率是多少？
（2）发热体R1的阻值是多少Ω？
（3）该正常工作，用高温挡将锅内420g初温20℃的粥温度升高60℃，至少需要多长时间？[c粥＝4×103J/（kg ℃）]。
答案
1．解：ABC、电热水壶、电烤箱、电饭锅它们工作时，将电能转化为内能，产生热量，利用了电流的热效应，故ABC不合题意；
D、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，故D符合题意。
故选：D。
2．解：由图示电路可知，三电阻丝串联接入电路，则通过三个电阻的电流I与通电时间t都相等，
由题意可知：R1＜R2＜R3，由焦耳定律：Q＝I2Rt可知：Q1＜Q2＜Q3，
c瓶中的电阻丝阻值最大，放出的热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大；
故选：C。
3．解：由图知，两电阻丝串联，所以通过两电阻丝的电流和通电时间相等，根据公式Q＝I2Rt，则产生的热量之比等于电阻之比2：3。
故选：B。
4．解：电阻丝规格相同，设R1＝R2＝R，
因电源的电压一定，由P＝可知，R越小，电功率越大，R越大，电功率越小。
所以，当S1闭合、S2接a时，R1与R2串联，电路中的总电阻最大，功率最小，电热靴处于低温挡，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，P低＝＝＝＝6W，
即：＝12W；
当S1闭合、S2接b时，R1与R2串联，电热靴处于中温挡，其功率：
P中＝＝＝×＝×12W＝8W，故CD错误；
当S1闭合、S2接c时，电路为R2的简单电路，电路的总电阻最小，电热靴处于高温挡，其功率：
P高＝＝＝12W，故A正确、B错误。
故选：A。
5．解：要探究电流通过导体产生的热量与电阻关系，需保证通过电阻的电流相同，电阻不同，因此需让不同阻值的定值电阻串联连接，故ACD错误，B正确。
故选：B。
6．解：AD、根据转换法，甲、乙两瓶中可以装质量相同的同种液体，由温度变化确定产生的热量多少，故A错误，D正确；
B、甲装置中，两电阻串联，两电阻丝的长度和横截面积相同，而材料不同，电阻不同，通过两电阻的电流和通电时间相同，故该装置用来探究电流热效应与电阻大小的关系，故B正确；
C、探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，要控制电阻和通电时间相同，以任一电阻为研究对象，通过变阻器可改变电路的电流大小，可探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，故C正确。
故选：A。
7．解：将电阻丝的两个断头接上后，接头处是两根导线相切，由于接触的部位较少，电阻较大，故A错误；
因串联电路中各处的电流相等，所以，电阻丝上搭接处的电流与其他处的电流相等，故CD错误；
由焦耳定律公式Q＝I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，
因此，电阻丝上搭接处电阻较大，造成局部过热，很快又会在搭接处烧断，故B正确。
故选：B。
8．解：由图可知，甲、乙电阻丝串联在电路中，根据串联电路的电流特点可知，通过甲、乙电阻丝的电流相等，
根据题意可知，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值，由I＝的关系公式U＝IR可知，甲电阻丝两端的电压小于乙电阻丝两端的电压，U甲＜U乙；
由焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同时间内，甲电阻丝产生的热量小于乙电阻丝产生的热量，即Q甲＜Q乙，故A正确、BCD错误。
故选：A。
9．解：电炉在使用时，电炉丝和导线是串联的，则I电炉丝＝I导线，通电时间t相同，
电炉丝热得发红，炉丝相连的导线却不怎么热，说明电炉丝产生的热量多，即Q电炉丝＞Q导线，
由Q＝I2Rt可知，R电炉丝＞R导线，即原因是导线的电阻远小于电炉丝的电阻，故ABC错误，D正确；
故选：D。
10．解：
A．延长线的材料和长度相同时，增大导线横截面积可以减小导线的电阻，故A错误；
B．通过导线的电流与插座上用电器消耗的电功率有关，无法判断通过导线电流的变化，故B错误；
C．在通过导线的电流一定时，导线的电阻减小，由U＝IR可知，可以减小导线两端的电压，故C错误；
D．在通过导线的电流一定时，导线的电阻减小，由P＝I2R可知，可以减小导线发热的功率，故D正确。
故选：D。
11．解：（1）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；所以电流通过导体产生热量的多少是通过煤油升高的温度体现出来的，这种方法是转换法；
（2）甲中两电阻串联，则两电阻中的电流相等，则可知热量应与电阻有关，根据温度计示数的变化判断吸收热量的多少，则可知探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系；
（3）在电源电压和通电时间相同的条件下：
由串并联电路的电压关系可知，串联使用时各电阻两端电压小于电源电压，并联使用时各电阻两端电压等于电源电压，由Q＝W＝t，可知各电阻并联时产生的热量多；
两电阻并联时，由Q＝W＝t可知，电压相等，R1＜R2，电阻R1产生的热量多；
所以在相同的通电时间内，温度计c所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多。
故答案为：转换法；电阻；c。
12．甲乙
由 得,电炉的电阻 ,因为甲、
乙两只电炉的额定电压相同,额定功率 ,
所以甲、乙两只电炉的电阻: ,又因为串联
电路中的电流处处相等,即通过甲、乙两只电炉的
电流: ,根据 可知,在相同时间内
产生的热量 ,故串联时产生热量较多的
是甲;将它们并联在220V电路上,根据并联电路
中各支路两端的电压相等,即
V,则两电炉的实际功率等于额定功率,即:
＝500W, 根据 Q＝W＝Pt 可
知,在相同时间内产生的热量 ,故并联
时产生热量较多的是乙。故答案为:甲乙
13．解：（1）当S闭合，扇形旋钮开关旋至2时，R1、R2并联；当S闭合，扇形旋钮开关旋至3时，M、R2并联；
因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻，所以由P＝UI＝可知，R1、R2并联时，电路中的电阻最小，电功率最大，破壁机为高温挡；M、R2并联时，加热部分的电阻最大，加热电功率最小，破壁机为保温打浆挡；因此闭合开关S，扇形旋钮开关旋至位置3时，破壁机处于保温打浆状态；
（2）加热时R1的电功率：P1＝＝＝1936W，
由电路的总功率等于各用电器电功率之和可知，加热时R2的电功率：P2＝P加热﹣P1＝2000W﹣1936W＝64W，
由P＝UI＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝756.25Ω；
（3）电路处于加热状态时，电能全部转化为内能，为纯电阻电路，则1min产生的热量Q＝W＝Pt＝2000W×60s＝1.2×105J。
故答案为：3；756.25；1.2×105。
14．解：（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中热量的散失；
（2）水的质量相同，水温变化ΔT与吸热的多少成正比，水温变化ΔT越大，电阻丝放出的热越多，即当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；
（3）不计热量损失，Q吸＝Q放，cmΔT＝I2Rt，＝ ΔT4＝＝＝1.6℃。
故答案为：（1）热量；（2）当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；（3）1.6。
15．解：（1）30分钟取暖器消耗的电能为：
W＝Pt＝800W×60×30s＝1.44×106J；
（2）取暖器放出热量的15%被空气吸收，即Q吸＝15%Q放＝15%W＝0.15×1.44×106J＝2.16×105J；
根据Q吸＝cmΔt，则：
Δt＝＝＝4.8℃。
答：（1）该取暖器消耗的电能为1.44×106J；
（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则房间里空气温度升高了4.8℃。
16．解：（1）出温水时，电路中的电流；
（2）出热水时1分钟消耗的电能：W＝P热t＝2200W×1×60s＝1.32×105J；
（3）当开关接bc位置时，此时只有R1工作；当开关在cd时，R1和R2并联接入电路，电阻比R1小，根据可知，此时功率比开关接bc位置的功率大，故此时出热水。
若水龙头只能出冷水和温水，说明cd端发生故障，可能原因为R2发生断路。
答：（1）出温水时电路中的电流为5A；
（2）出热水1分钟消耗的电能为1.32×105J；
（3）R2发生断路。
17．解：（1）由图乙可知，当开关S置于1时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路中的总功率最大，电热锅处于高温挡；
当开关S置于2时，只有R2工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电热锅处于低温挡；
低温挡的功率：P低＝＝＝400W；
（2）由于电路中的总功率等于各用电器的功率之和，所以高温挡工作时，R1的电功率：P1＝P高﹣P低＝840W﹣400W＝440W，
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝110Ω；
（3）粥吸收的热量：Q吸＝c粥mΔt＝4×103J/（kg ℃）×420×10﹣3kg×60℃＝1.008×105J，
不计热量损失，电热锅消耗的电能：W＝Q吸＝1.008×105J，
由P＝可知，至少需要加热的时间：t＝＝＝120s。
答：（1）电煮锅低温挡功率是400W；
（2）发热体R1的阻值是110Ω；
（3）该电热锅正常工作，用高温挡将锅内420g初温20℃的粥温度升高60℃，至少需要的时间为120s。
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