3.6电能（第3课时）同步练习（含解析）

3.6电能（第三课时）
一、选择题
1．王老师以电池和口香糖锡纸为材料制作取火工具：取口香糖锡纸，中间剪掉一些（如图甲所示）。将锡纸条两端分别接在电池的正负极，很快发现锡纸条ab段先冒烟着火（如图乙所示）。已知ab和bc长度相等，则通电时，与bc段相比，ab段的（　　）
A．电流较大 B．电压较大
C．产热较少 D．电功率较小
2．焦耳24岁时，首先把电阻丝放入玻璃管内，做成一个电热器，然后把电热器放入一个玻璃瓶中，瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时，从插在水中的温度计可随时观察到水温的变化，同时，他用电流表测出电流的大小，焦耳把实验做了一次又一次，获取大量数据，归纳得出焦耳定律。下列有关说法错误的是（ ）
A．焦耳定律只适用于电能全部转化为内能的电路
B．焦耳通过实验得到电流产生的热量与电流的二次方、导体电阻、通电时间成正比
C．焦耳实验时用温度计示数变化来比较电阻丝放出热量的多少，属于转换法
D．科学教材上研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验与焦耳所做实验很大的不同是没有获取大量的数据得到关系式
3．某电饭锅具有高温挡和低温挡两个工作挡位，其简化电路如图甲所示，，高温挡的功率为，单独接在家庭电路中，仅用低温挡工作一段时间后，电能表转盘转过44转，则（　　）
A．这段时间长为3分钟 B．低温挡时的功率为
C．低温挡时的电流为 D．的电阻为
4．将电热毯内断了的电热丝的两个断头接上，再将该电热毯接入电路中，电热丝的接头处很容易烧焦，其原因是（　　）
A．接头处的电阻变大
B．接头处的电流大于电热丝其它部分的电流
C．接头处的电阻变小
D．接头处的电流小于电热丝其它部分的电流
5．图甲是一种多档位加热杯垫，图乙是其内部简化电路图，电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合S1和S2时，对电路的分析正确的是（　　）
A．R1和R2串联
B．R1两端的电压小于R2两端的电压
C．此时电路处于保温档
D．流过R1的电流大于流过R2的电流
6．小科利用如图所示装置来研究电热与哪些因素有关。实验初始U形管两侧液面相平，电阻阻值如图所示。下列说法中，不正确的是（　　）
A．该装置可以探究电热与电流的关系
B．通电相同时间后，左侧U形管液面高度差比右侧小
C．容器内选用比热容较小的液体，可使实验现象更明显
D．若通过的电流为1A，通电1min，则电流通过做功为150J
7．如图甲是一种新型的生活小家电——蒸蛋器，它能最大程度保证鸡蛋的营养成分不被破坏和流失。图乙为它的原理图，每次使用时需向蒸蛋器内加入一定量的水，当水烧干后，温控开关自动断开，鸡蛋即可蒸熟。下列有关说法中不正确的是（　　）
A．该发热器是利用电流的热效应工作的
B．该发热器正常工作时的电阻为121Ω
C．指示灯正常工作时，通过指示灯的电流为0.01A
D．蒸鸡蛋时发热器消耗的电能等于鸡蛋增加的内能
8．如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是阻值分别为22欧和44欧的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。则以下说法正确的是（　　）
A．接冷水, 开关S接触2、3触点
B．接温水, 开关S接触1、2触点.
C．接热水, 开关S接触3、4触点
D．水龙头在温水挡工作时的功率是2200 瓦
9．利用如图所示装置探究电流热效应跟哪些因素有关，甲、乙两瓶中煤油的质量与初温都相同，瓶中电阻丝的大小关系为，以下说法不正确的是（ ）
A．将该装置中煤油换成水，会让实验现象更明显
B．该装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关
C．在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过细玻璃管液面高低变化体现出来的
D．在相同的通电时间内，甲温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量较多
10．如图甲是一种电热膜，工作时能自动控温。其构造是在绝缘薄膜表面，将多条薄的导电墨线两端与金属导线相连，如图乙。该电热膜的额定电压为220V，导电墨线电阻随温度变化图象如图丙，有关电热膜说法正确的是（　　）
A．导电墨线间以串联的方式连接
B．若实际电压小于220V时，温度稳定后的实际功率可能大于额定功率
C．工作时通过导电墨线的电流始终不变
D．当温度到达并继续升温时，发热功率会急剧减小
二、填空题
11．某家庭电路中安装的电能表如图所示，当电路中只有一个标有“220V 1210W”的电烤箱工作时，电能表指示灯2min内闪烁了100次，电烤箱消耗的电能是 J；此时家庭电路的实际电压是 V。
12．如图电路电源电压为6V，电阻R的阻值是，闭合开关S，当电动机被卡住时，电流表的示数为0.5A；当电动机正常转动时，电流表的示数为0.2A，正常工作10s，电动机消耗的电能是 J，线圈产生的热量是 J。
13．如图甲最适合“探究电流通过导体产生热量与电阻关系”的实验装置，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和相同初温的煤油中，每一烧瓶里各插一支温度计，则闭合开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过 反映出来的；采用这种连接方式的目的是 。小明家有一个“220V1500W”的电热水器，将其单独连接在电路中，发现电能表（如图乙所示）上的铝盘121s内转了125转，电热水器消耗了 J的电能（电热水器内电阻丝的阻值不变）
14．班上有一台饮水机，它的工作电路如图所示，是温控开关，可以自动控制饮水机的加热或保温状态。当闭合时，饮水机处于 状态（填“加热”或“保温”）；若在保温状态下，饮水机消耗的功率是44W，则的阻值是 Ω。
15．如图是某电热水壶内部电加热器原理电路，它有加热和保温两挡。图中所示的是水壶正处于 挡（填“保温”或“加热”）。已知该电热水壶处于“加热”挡时，通电0.1h可使标有1200imp/（kW·h）的电能表指示灯闪烁120次，则消耗的电能为 kW·h；若电热水壶“保温”挡功率为100W，则 。
16．“空气炸锅”因烹饪方便、无油无烟而深受大众喜欢。如图是某品牌空气炸锅及其工作的简易电路图。已知R1=55Ω，R2=220Ω，空气炸锅有高温、中温、低温三挡，高温挡时电路中总电流最大，低温挡时电路中总电流最小。操作时可按食材要求选择适宜的温度。
（1）当开关S1闭合，开关S2连接 （选填“a”或“b”）时，处于高温挡。
（2）家用普通插座的允许通过的最大电流为10A，超过10A会烧坏插座，请通过计算说明此“空气炸锅”在高温挡时能否接入插座 。
（3）求空气炸锅处于低温挡时，R1两端的电压 。
17．如图甲是某品牌暖桌垫的结构示意图。该桌垫上下两层均为绝缘皮料，中间为PTC加热器，其电阻随温度变化图像如图丙。PTC加热器通电后只需极短的加热时间就可以保持恒温状态，安全性极高。图乙是该品牌暖桌垫说明书的部分信息。
产品名称 暖桌垫
额定电压 24V
额定功率 72W
(1)人手接触工作一段时间后的暖桌垫时，会感觉温暖，该过程是通过 （填“做功”或“热传递”）的方式使手的内能增加。
(2)据表分析，该暖桌垫的额定电流是 A。
(3)结合图丙可知PTC加热器能保持恒温状态的原因是当温度上升到后，电阻R （填“变大”“变小”或“不变”），使得暖桌垫的发热功率减小。
三、探究题
18．如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。
(1)实验中通过观察U型管中液面高度差来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是______（填选项）；
A．研究电流与电压关系时，控制电阻不变
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布情况
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．研究电流时，我们可以通过类比水流来认识它
(2)如图甲所示，连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，可以得到结论是 ；
(3)如图乙所示，该装置是探究电流产生的热量跟 的关系；
(4)探究结束后让实验装置冷却到初始状态，把右侧并联的两根电阻丝都放入透明容器中，接通电源，一段时间后观察两容器中电阻丝发热多少。请判断：哪侧容器中电阻丝产生的热量多 （选择“左侧多”或“右侧多”或“一样多”）并说明原因： 。
四、解答题
19．糖画是我国的一种传统民间手工艺，它亦糖亦画，可观可食，深受小朋友的喜爱。图甲是某款3D糖画打印笔进行绘画的场景，将糖装入打印笔，通电后笔内电热丝发热，糖受热后挤出，在空气中迅速冷却，最后凝固成型。图乙是打印笔的内部简化电路，电源电压为220V， R1和 为发热电阻丝（电阻丝电阻随温度变化忽略不计）。图丙是某次打印糖画时，打印笔的电功率与时间的关系图像。
(1)若要快速打印（高功率），需要闭合开关 ；
(2)求 的阻值；
(3)计算该次打印糖画消耗的电能。
20．小浙家有一款家用空气炸锅如图甲所示，其简化电路如图乙所示，工作过程风扇始终转动，而发热管则通过温控开关有规律地闭合或断开，使锅内温度在一定范围内波动。其中电风扇功率为55W，发热管电阻为44Ω。小浙用空气炸锅烘焙牛排时，设定温度为180℃，总工作时间为20min，温度传感器显示锅体温度随时间变化关系如图丙所示。
(1)为使空气炸锅能按设计要求工作，应在图乙电路中的a和b分别串联________；
A．a处温控开关，b处定时开关；
B．a处定时开关，b处温控开关。
(2)空气炸锅工作到12min时，图乙电路c点电流为多少？
(3)空气炸锅这次烘焙牛排共消耗了多少电能？
试卷第1页，共3页
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《3.6电能（第三课时）》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B A C A D D D C A D
1．B
【详解】将锡纸条两端分别接在电的正负极，很快发现锡纸条ab段先冒烟着火（如图乙所示）。已知ab和bc长度相等，则通电时串联在电路中，电流和通电时间相同，与bc段相比，ab段的截面积小，故电阻电阻大，根据焦耳定律知，产生的热量多，故先着火，根据欧姆定律U=IR知，ab的电压大，而根据P=UI知，ab的电功率大。故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
2．A
【详解】A．焦耳定律适用于所有电路，故A错误，符合题意；
B．焦耳定律的内容是：电流产生的热量与电流的二次方成正比、与电阻成正比、与通电时间成正比，故B正确，不符合题意；
C．焦耳在实验时用水吸收的热量来替代电阻丝产生的热量，是用了转换法，故C正确，不符合题意；
D．教材上的实验中，没有获取大量的实验数据，是通过转换法得出产生热量与各个因素之间的关系，故D正确，不符合题意。
故选A。
3．C
【详解】由电路图可知，S1闭合，S2断开时，R2与R1串联，S1闭合，S2也闭合时，R2被短路，为R1的简单电路，由可知，当电源电压一定时，总电阻越小，总功率越大，挡位越高，R2与R1串联，总电阻最大，为低温挡，仅R1接入电路时，总电阻最小，为高温挡，R1的阻值
R2的阻值
低温档的功率
低温档的电流
电能表转过44转消耗的电能
由可知，工作的时间
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
4．A
【详解】AC．将电热毯内断了的电热丝的两个断头接上，会导致接头处接触不良，电阻变大，根据Q=I2Rt可知，在接头处产生的热量比电热丝其它部分多，所以接头处很容易烧焦，故A符合题意，C不符合题意；
BD．接头处与电热丝其它部分是串联的，则接头处的电流等于电热丝其它部分的电流。故BD不符合题意。
故选A。
5．D
【详解】A．由图可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，故A错误；
B．根据并联电路的电压特点可知，R1、R2两端的电压相等，故B错误；
C．根据并联电路的电阻特点可知，R1、R2并联时，电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，电路处于高温挡，故C错误；
D．根据题意可知，电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻，R1、R2两端的电压相等，由欧姆定律可知，通过流过R1的电流大于流过R2的电流，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】A．图中两密闭容器中电阻丝的阻值大小相等、通电时间相同、电流的大小不同，因此探究的是电热与电流的关系，故A正确，不符合题意；
B．图中右侧密闭容器内电阻丝在干路上，电流大于左侧密闭容器内电阻丝的电流，根据可知，右侧密闭容器内电阻丝产生的电热大于左侧容器内电阻丝产生的电热，因此左侧U形管液面高度差比右侧小，故B正确，不符合题意；
C．容器内选用比热容较小的液体，在吸收相同热量的前提下，温度变化量大，现象更明显，故C正确，不符合题意；
D．若通过的电流为1A，通电1min，则电流通过做功为
故D错误，符合题意。
故选D。
7．D
【详解】A．该发热器在工作中讲电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故A正确；
B．发热器正常工作的电阻为
故B正确；
C．指示灯正常发光时通过指示灯的电流为
故C正确；
D．因为蒸蛋器在蒸鸡蛋的过程中，发热器消耗的电能转化为内能，有一部分内能散失在空气中，所以发热器消耗的电能大于鸡蛋增加的内能，故D错误。
故选D。
8．C
【详解】B．当开关S接触1、2触点时，电路不通电，电热丝不工作，水龙头放出的是冷水，故B错误；
AD．当开关S接触2、3触点时，电路中只有R2电热丝工作，此时电路为温水档，根据可知，此时的电功率
故AD错误；
C．当开关S接触3、4触点时，电路中R1、R2电热丝并联，电路电阻最小，由可知，此时的电功率最大，水龙头放出的是热水，故C正确。
故选C。
9．A
【详解】A．由于水的比热容大，吸收相同的热量，温度变化量小，瓶内温度升高的少，该实验是通过比较液柱的变化来得到电阻丝产热多少的，将该装置中煤油换成水，液柱升高的高度低，因此现象会不明显，故A错误，符合题意；
B．据图可知，两电阻丝串联在同一电路中，电流和通电时间相同，电阻丝的阻值不同，因此可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故B正确，不符合题意；
C．实验中运用转换法，通过观察细玻璃管液面高低变化来表示电流通过导体产生热量的多少，故C正确，不符合题意；
D．在相同的通电时间内，电流相同，根据可知，电阻丝的阻值越大，产生的电热越多，由于，因此甲温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量较多，故D正确，不符合题意。
故选A。
10．D
【详解】A．由图乙可知，各条导电墨线是并列连接的，故各导电墨线是并联的，故A错误；
B．若实际电压小于220V，根据知，温度稳定后实际功率小于额定功率，故B错误；
C．由图丙可知，导电墨线的电阻随温度的变化而变化，根据知，在电压不变时，通过各导电墨线的电流是变化的，故C错误；
D．由图丙知，当温度到达t0并继续升温时，电热膜的电阻会急剧增大，根据知，发热功率会急剧减小，故D正确。
故选D。
11． 200
【详解】[1] 3000imp/kW h表示电路中用电器每消耗1kW h的电能，电能表的指示灯闪烁3000次，则指示灯闪烁100次时，电烤箱消耗的电能
[2]工作时间
电烤箱的实际电功率
由知道，电烤箱的电阻
故此时家庭电路的实际电压是
12． 8 0.8
【详解】[1]由题意可知，电动机正常转动时的电流I＝0.2A，串联电路中电流处处相等，由I=可得，定值电阻R两端电压
已知电源电压U＝6V，则电动机两端电压
正常工作10s，电动机消耗的电能
[2]电动机被卡住时为纯电阻用电器，已知此时电流表的示数I′＝0.5A，由I=可得，电路中的总电阻
则线圈电阻
电动机正常转动时，线圈产生的热量
13． 温度计示数变化量 控制电流相同 1.5×105
【详解】[1]由图可知两电阻丝串联，这样可以确保通过两电阻丝的电流相等，当通电时间相等，此装置适合研究电流产生的热量与导体电阻的关系。通电导体放出热量，煤油吸收热量，而吸收热量多少无法捕捉，但是质量相等的煤油吸收的热量越多，煤油升高的温度就越多，所以采用“转换法”，通过温度计的示数变化量反映通电导体产生热量的多少；
[2]采用串联方式的目的是：控制两个烧瓶中的导体的电流相同；
[3]根据图乙可知电能表转3000转消耗的电能为1kW h，
所以电能表的铝盘转125转消耗的电能为W＝＝kW h＝1.5×105J
14． 加热 1100
【详解】[1]饮水机工作时，开关S闭合，当闭合时，电路为两电阻并联，此时电路中的总电阻最小，根据可知，电功率最大，为加热状态。
[2]当只闭合开关S，断开S0时，电路为R2单独串联，此时为保温状态，已知在保温状态下，饮水机消耗的功率是44W，则的阻值是：。
15． 保温 0.1 435.6
【详解】[1]当开关S断开时，电阻R1、R2 串联，此时电路中的电阻较大，根据电功率公式 ，在电压U一定的情况下，电阻R越大，电功率P越小，所以电水壶处于“保温”挡。
[2]已知电能表指示灯闪烁120次，而电能表的参数为1200imp/(kW h)，这表示每消耗1kW h的电能，指示灯会闪烁1200次。因此，消耗的电能
[3]当电水壶处于“保温”挡时，R1 和R2 串联接入电路，此时的总功率为100W。根据得“保温”挡时电路的总电阻为
又因为当开关S闭合时，电水壶处于“加热”挡，此时只有R1 接入电路，且消耗的电能已知为0.1kW h，所以“加热”挡的功率为
由此可得R1 的阻值为
则R2的大小为
16． b 可以接入 44V
【详解】（1）[1]由图可知，当开关S1断开、S2接a时，两个电阻串联，电路的总电阻最大，由可知电路的总功率最小，处于低温挡；当开关S1闭合、S2接a时，只有R2的简单电路，电路的总电阻较小，由可知电路的总功率较大，处于中温挡；当开关S1闭合、S2接b时，两个电阻并联，电路的总电阻最小，由可知电路的总功率最大，处于高温挡。
（2）[2]高温挡时两个电阻并联，电流总电流为
故可以接入。
（3）[3]当低温挡时，两个电阻串联，电路中的电流为
R1两端的电压为
17．(1)热传递
(2)3
(3)变大
【详解】（1）人手接触工作一段时间后的暖桌垫时，会感觉温暖，是因为人的手通过热传递吸收了暖桌垫的热量。
（2）该暖桌垫的额定电流是
（3）由图丙可知，当温度上升到后，电阻R变大，根据可知，暖桌垫的发热功率减小。
18．(1)B
(2)在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多
(3)电流
(4)左侧多，见解析
【详解】（1）该实验运用转换法，通过观察U型管中液面高度差来反映电阻产生热量的多少；
A．研究电流与电压关系时，控制电阻不变，运用了控制变量法，故A不符合题意；
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布情况，通过观察铁屑的分布得出磁体周围磁场的变化，运用了转换法，故B符合题意；
C．研究光的传播时，引入“光线”，采用了模型法，故C不符合题意；
D．研究电流时，我们可以通过类比水流来认识它，运用了类比法，故D不符合题意。
故选B。
（2）图甲中两电阻串联接入电路，串联电路各处电流相等，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，说明右侧电阻大产生的热量多，故得出结论：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
（3）由图乙可知，右边的容器中的电阻与容器外的电阻并联，再与左边容器中的电阻串联，因此通过左边容器电阻的电流与通过右边容器电阻的电流不同，而电阻和通电时间相同，因此是探究电流产生的热量跟电流的关系。
（4）把右边的两根电阻丝并联后，根据并联电阻规律可得，其总阻值为R=2.5Ω ，则相当于把2.5Ω的阻值放进右侧瓶中，即左、右两瓶中的电阻串联，通过的电流相同，通电时间相同，而电阻不同，因此是探究电流产生的热量跟电阻的关系；左侧瓶中的电阻阻值更大，根据可知，一段时间后电阻丝产生的热量左瓶多。
19．(1)S1、S2
(2)
(3)
【详解】（1）据乙图可知，同时闭合两个开关，被短路，电路为R1单独串联，电路中总电阻最小，由可知，此时的电功率最大，为高功率档位。
（2）据丙图可知，高功率挡，电功率为22W，则的阻值为
当S1闭合，S2断开时，电路为两电阻串联，此时电路中的总电阻最大，根据可知，电功率最小为低功率挡，丙图中低功率挡的电功率为10W，电路中的总电阻为
的阻值为
（3）该次打印糖画消耗的电能为
20．(1)B
(2)5.25A
(3)9.9×105J
【详解】（1）由图乙可知，空气炸锅工作时，电风扇与发热管并联，所以在干路的a点串联一个定时开关，在定时开关断开时能使空气炸锅自动停止工作，在b处安装温控开关，控制发热管的工作，故B符合题意。
（2）据丙图可知，空气炸锅工作到12min时，温度逐渐升高，说明此时风扇和发热管均工作，风扇支路的电流为
发热管支路的电流为
则图乙电路c点电流为
（3）据丙图可知，加热过程工作的时间为
风扇单独工作的时间为
空气炸锅这次烘焙牛排共消耗的电能为
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