江苏省大丰市万盈二中九年级物理题库全解：15.3电热器 电流的热效应

江苏省大丰市万盈二中九年级物理题库全解：15.3电热器 电流的热效应
题型归结：
本节中主要研究的是电能转化为内能的过程，电流做功放出热量与电流的平方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比，写成公式的形式为Q=I2Rt。在有些情况下电流做功与放出热量是相等的，当电能完全转化为内能时。其中涉及到的题型有对焦耳定律理解的选择（题1，3，4，8，9，10，11）和填空题（2，5，6，12）；利用焦耳定律计算的计算题（13，15）；探究影响电流做功放热因素的实验题（题14）。
例1 A 下面实验是研究电热与电流关系的是（ ）
A．把两段不同的电热丝串联后，分别放在质量和初温均相同的煤油瓶中，通电后，比较油瓶中的油柱上升的高度
B．把两根相同的电热丝放在质量和初温相同的煤油中，通过相同的电流，通电时间不同，比较煤油瓶中的油柱上升的高度
C．把两根相同的电热丝放在质量和初温相同的煤油瓶中，分别通过不同的电流，通电时间相同，比较煤油瓶中的油柱上升的高度
D．把两根不同的电热丝并联，分别放在质量和初温相同的煤油瓶中，通电时间相同，比较煤油瓶中的油柱上升的高度
命题意图 在研究电流做功放出热量与哪些因素有关时，利用了控制变量的方法。并且要知道电流做放出热量与哪些因素有关。
思路点拨 电热与电流、电阻和通电时间都有关，这里要采用控制变量的方法，保证电阻和通电时间相同，所以两根电阻丝要相同，通电时间相同，但电流不能相同。电流做功放热的多少无法直接看出，我们通过加热物体，在研究时比较煤油温度升高的多少来比较放出热量的多少。
全程精解 C
误区分析 本题中主要考查的是控制变量法。本题是通过转化的方法把电流做功放出的热量表示出来的，必须要使煤油的质量也要相同才行。
变形 B 电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这是因为（ ）
A．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大
B．铜导线的电阻小，因而产生的热量少，而电炉丝电阻大产生的热量多
C．铜导线有绝缘层，所以不怎么热
D．铜导线比电炉传热快，所以不容易热
思路点拨 根据题意，电炉的电阻丝和连接的铜导线是串联的，通过它们的电流是相等的，而电炉丝电阻要比铜导线的电阻大得多，所以在比较它们产生电热时选用含有电流I的焦耳定律表达式Q=I2Rt，因此在相等的时间内电炉丝放出的热量比铜导线大得多。
全程精解 B
误区分析 在串联电路中一般找电流，然后根据不同的物理选用合适的公式。如本题中电流相等，电阻不等，所以我们想到用Q=I2Rt来判断，如果公式选取不当，判断可能稍复杂些。
例2 B 有一台太阳能热水器，贮水量为100kg，经太阳照射数小时后，所贮水的温度从15℃升高到45℃，水吸收的热量是__________J。如采用电能加热这些水，若电能的利用率为70%，电价为0.5元/(kWh)，则需要电费_________元。
命题意图 把电流做功放出热量和物体吸热升温联系起来。
思路点拨 水吸收热量可以利用Q=cm△t求出吸收的热量，要算电费要先知道消耗的电能，水吸收的能量是有用的，通过效率可以算出总能量
全程精解 1.26×107J 5元
误区分析 本题中电流做功放出的热量没有被水全部吸收，不能误认为为效率为100%
考点链接
本节中首先要对电热器有一定的认识（题1，3，7，8，9，10）。电热的计算（2，5，6，11，12，13，15），探究电流做功放出热量的多少的实验（题4，14）
3．A （泉州市）下列家用电器中，属于电热器的是（ ）
A. 电饭煲 B. 电风扇 C. 电话机 D. 洗衣机
点拨：电热器在工作时把电能转化为热能。电饭锅是把电能转化为热能，使饭煮熟；电风扇和洗衣机主要是把电能转化为机械能；电话机把电能转化为声能。
全解：A
回味：人们使用电能的过程就是把电能转化为其他形式能的过程，各种用电器就是把电能转化为其他形式能的工具。
4．A （青岛市）将两电热丝R1、R2串联起来，接在电路中．若R1＞R2，则先被点燃的火柴是（ ）
A ．电炉丝R1上的火柴 B ．电护丝R2上的火柴
C . 两电热丝上的火柴同时被点燃 D ．无法确定
点拨：这是研究影响电热大小的因素的实验，根据焦耳定律，串联时电流相等，电阻越大，相同时间内产生的热量越多，越容易使火柴点燃。
全解：A
回味：本题中是通过火柴被点燃的先后比较相同时间内放出电热的多少的。
5．A （北京西城区）把一个阻值为10(的导体接到某电源上，通过它的电流是2A，则在10s内导体产生的热量为 J。
点拨：本题中已知电阻R，电流I和通电时间t，可以利用来Q=I2Rt计算电热。
全解：400
6．B （扬州市）额定功率为1000W的电热水壶正常时，将质量为1.5kg的水从20℃加热至100℃，耗时10min，则水要吸收 J的热量，水壶消耗电能为 ___________J，该水壶的效率为
点拨：电流做功放出热量给水吸收，水吸热可以利用Q=cmΔt来计算；本题中电流做的功全部转化为内能，所以电功等于电热，即Q=W=Pt。
全解：Q=cmΔt=4.2×103J/(kg?℃)×1.5kg×(100℃-20℃)=5.04×105J
W=Q=Pt=1000W×600s=6×105J
回味：在利用电水壶烧水时，水吸收的热量是有用的，电流做功放出的热量是总的能量。
7．（广东省） 由于电流的_____________效应，当电流通过电阻时会产生热量。一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，通过电阻丝的电流为_________A，在10min内产生的热量为________________J.
点拨：导体有电阻存在，所以有电流通过时就会产生热量，这是电流的热效应。当电流做功全部转化为内能的时候，可以利用W=UIt计算放出热量。
全解：热效应 0.6A 1.296×104J
回味：电流做功可以利用W=UIt进行计算。
训练题组
8．A 假设所有导体都没有电阻，当用电器通电时，下列说法正确的是 （ ）
A．白炽灯仍然能发光 B．电动机仍然能转动
C．电饭锅仍然能煮饭 D．电熨斗仍然能熨衣服
点拨：根据焦耳定律可以知道，电热与电流、电阻和通电时间有关，如果没有电阻，则不可能放热，所以没有电阻就不能利用电热。白炽灯利用灯丝发热而发光，电动机是把电能转化为机械能，电饭锅、电熨斗利用电热。
全解：B
回味：电热是利用电流通过电阻发热，如果没有电阻，则没有电热。
9．A 电冰箱、电视机、电风扇等用电器后面分别装有铁片或制成空格状，这样做的目的是（ ）
A．为了用电器的美观 B．为了防止用电器漏电
C．为了防止用电器聚集热量 D．为了节约用电器的制作材料
点拨：电热在实际中有利用的地方，如电饭锅，电熨斗，电烙铁等；电热也有危害的地方，如电视机、电脑等工作时发热。
全解：C
回味：我们在实际中要充分利用电热，又要防止电热给我们带来危害。
10．A 在探究实验中，用两根相同的电阻丝和一个电压不变的电源加热一杯水，则（ ）
A．将两根电阻丝串联后加热，水温升高最快
B．将两根电阻丝并后联加热，水温升高最快
C．只用其中一根电阻丝加热，水温升高最快
D．因为电源电压一样，所以哪种连接方式加热，水温升高速度都相同
点拨：利用电热丝加热时，把电能全部转化为内能，因为电压是相等的，电阻不同的连接方式电阻不同，可以利用来判断。电压相同，电阻越小，相同时间内产生的热量越多，并联电阻最小，产生热量越多。
全解：B
11．A 一台"220V 60W"的电风扇、一盏"36V 60W"的白炽灯和一只“110V 60W"的电热器各自在额定电压下工作，比较它们相同通电时间内产生的热量是 ( )
A.电风扇最多 B.电热器最多 C.白炽灯最多 D.三者一样多
点拨：电流做功的过程是把电能转化为其他形式能的过程，不同的用电器电能转化的结果不一定相同。电风扇主要是把电能转化为机械能，少量的转化为热能；电热器把消耗的电能全部转化为热能；白炽灯把电能转化为光能和热能。它们的额定功率相同，正常工作相同时间，消耗的电能相同，所以电热器产生的热量最多。
全解：B
回味：本题主要是考查的电能的转化形式不同。
12．B 小明家新买一规格为“800W”的电热水壶，他经过几次使用后发现：晚饭后烧开一壶水总比早晨烧开一壶水所用的时间长，你认为主要原因是（ ）
A．晚间电热水壶两端的电压低于早晨电热水壶两端的电压
B．晚间大气压升高，水的沸点升高，需要的热量比早晨多
C．晚间环境温度比早晨的温度偏低
D．晚间烧水时热量散失比早晨多
点拨：烧开同一壶水，所需要的热量是一定的，即电热丝放出的热量是一定的，并且同一电水壶在工作时，电阻可以认为是不变的。接在家庭电路中不同时间段时，要考虑到电压的变化。晚间用电高峰时，电网电压会降低，而早晨时用电较少，电网电压较高，所以根据可以判断出Q、R一定时，U越高，t越小。
全解：A
回味：电热水壶在工作时，电能全部转化为内能，所以电流做的功等于它所放出的热量。
13．B 小红的爸爸出国给小红带回来两个电热水壶，规格分别是“110V 500W”和“110V 1000W”，但都不能单独接在我国的家庭电路中使用。小红想，既然两个电电器的额定电压均为110V，那么把它们串联起来再接到家庭电路中就可以使用了。
（1）小红的办法是否可行？为什么？
（2）如果要单独正常使用“110V 1000W”的电热水壶，怎么办？
点拨：这两个水壶的额定电压都是110V，低于电路电压。如果利用两水壶串联，根据串联分电压，因为L1、L2的电阻不同，所以两端的电压也不同，均不为110V，所以两水壶都不能正常工作。如果要单独正常使用“110V 1000W”的电热水壶，必须要串联一个电阻与之分压，使水壶 两端的电压为110V。当电阻与电热水壶串联时，要使它们两端的电压相等，则它们的电阻也必须相等。
全解：（1）不行。
同样可以求出R2=12.1Ω

U1=IR1=6.06A×24.2Ω=147V U2=U-U1=73V
两电热水壶两端的电压都不为110V，所以都不能正常工作？
（2）要使“110V 1000W”的电热水壶正常工作必须与之串联一个电阻R3，如图连接。
因为电热水壶正常工作，
∴U3=U2=110V 串联电路中电压之比等于电阻之比。
R3=R2=12.1Ω
回味：串联电路中电流相等，在计算时一般先找电流，然后再选择公式进行判断。如本题第（1）问中，可以先算出电路中的电流然后再得出各自两端的电压，就可以得出能否正常工作。
14．（泰州市）在如图所示的实验电路中，R1、R2是两个电阻圈，R1的阻值大于R2的阻值，电阻圈上各夹一根火柴. 接通电路，一会儿观察到两电阻圈上的火柴先后被点燃，这说明电流通过电阻时会产生热，将 能转化为 能. 若继续进行以下实验：
(1) 断开开关，待两个电阻圈完全冷却，再重新各夹一根火柴，使变阻器接入电路的阻值较大. 接通电路，经历时间t1，R1上的火柴先被点燃. 这说明，在电流和通电时间相同的情况下， __________越大，产生的 越多.
(2) 断开开关，待两个电阻圈完全冷却，再重新各夹一根火柴，使变阻器接入电路的阻值较小. 接通电路，经历时间t2，R1上的火柴先被点燃，比较发现t2小于t1. 由此推理，在电阻和通电时间相同的情况下，_________越大，产生的 越多.
点拨：本题是利用转化的方法，把电热转化为使火柴点燃的时间，在工作时把电能转化为内能。通过实验可以看出，串联电流相等时，电阻越大，使火柴点燃的时间越短，即在相同时间内放出热量越多。两样可以分析出当电阻一定时，电流越大的，相同时间内放出热量 越多。
全解：电能 内能 （1）电阻 热量 （2）电流 热量
回味：电热无法直接看出是多少，但通过转化的方法把看不见的电热转化为火柴点燃，使电热更加形象化，这种方法在研究物理问题时，经常用到。
15．B 如图所示，R1=20Ω，R2=40Ω，电源电压和灯丝的电阻保持不变。
（1）当开关S1、S2都闭合时，电流表A1的示数是0.6A，小灯泡恰好正常发光，求电源电压和小灯泡的额定电压；
（2）当开关S1、S2都断开时，电流表A2的示数是0.2A，求小灯泡的实际功率；
（3）小灯泡的额定功率是多少？
点拨：这是一道电路变化的问题，当开关处于不同状态时，电路结构不同，如本题中S1、S2都闭合时是R1和L的并联电路，R2被短路；当S1S2都断开时，电路为L和R2的串联电路。根据不同的电路特点可以求出所求的物理量。
全解：（1）当S1、S2都闭合时，R1与L并联。由题意可知
U=U1=I1R1=0.6A×20Ω=12V
因为灯正常发光，所以UL额=U1=12V
（2）当S1S2都断开时L和R2串联
U2=I2R2=0.2A×40=Ω8V
所以UL实=U-U2=12V-8V=4V
PL实=UL实I2=4V×0.2A=0.8W
（3）
答：电源电压为12V，小灯泡的额定电压为12V；小灯泡的实际功率为0.8W；小灯泡的额定功率为7.2W。
回味：小灯泡的实际功率与额定功率是不同的，只有当灯两端的实际电压等于额定时，它的实际功率才等于额定功率。