沪科版九年级物理 16.4科学探究：电流的热效应 同步测试（含解析）

2018-2019学年沪科版九年级物理 16.4科学探究：电流的热效应 同步测试
一、单选题
1.小明利用图所示的装置探究电流产生的热量与哪些因素有关：有两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放置一根电阻丝，且R甲大于R乙 ， 通电一段时间后，甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高。该现象能够说明电流产生的热量与下列哪些因素有关（????　）
A.?电荷量　?????????????????????????????B.?电流　　?????????????????????????????C.?电阻　?????????????????????????????D.?通电时间
2.下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（? ）
A.电视机B.电风扇C.电冰箱D.电饭锅
3.两根阻值均为R的电阻丝，串联后接到电源上，烧开一壶水需时间t1 ， 并联后再接到同一电源上，相同条件下烧开同一壶水需要时间t2 ， 比较和的大小有（? ）
A.?t1=t2/2???????????????????????????????B.?t1=2t2???????????????????????????????C.?t1=t2/4???????????????????????????????D.?t1=4t2
4.两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
5.电热毯通电后很热，而跟电热毯连接的铜导线却不怎么热，这是因为（　　）
A.?通过电热毯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，而电热毯电阻大产生的热量多C.?铜导线有绝缘层，所以不怎么热D.?铜导线比电热毯传热快，所以不容易热
6.中央电视台“加油向未来”某期节目中,有一项比赛,两个小组利用完全相同的设备,通过骑车发电来烤熟两个一样的面包,首先烤熟面包的小组获胜。以下判断正确的是（?? ）
A.?骑车发电利用了电流的磁效应?????????????????????????????B.?骑车发电利用了磁场对电流的作用C.?获胜小组获得的电流要大些????????????????????????????????D.?两个小组烤熟面包用的发热体是串联的
7.在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热，甚至引起火灾．原因是连接处（?? ）
A.?电流比别处小，产生的热量多?????????????????????????????B.?电流比别处大，产生的热量多C.?电阻比别处小，产生的热量多?????????????????????????????D.?电阻比别处大，产生的热量多
8.关于电流通过导体时产生的热量，下列说法中正确的是???? （）
A.?根据可知，时间相同，电阻越大，电流产生的热量越少B.?根据Q＝I2Rt可知，时间相同，电阻越大，电流产生的热量越多C.?根据Q＝UIt可知，时间相同，电压越大，电流产生的热量越多D.?根据Q＝I2Rt可知，时间和电流相同时，电阻越大，电流产生的热量越多
9.下列用电器与电水壶工作原理相同的是（　　）
A.?电风扇???????????????????????????????????????B.?电饭锅???C.?洗衣机????????????????????????????????????????????D.?液晶电视
10.电炉通电后不久电炉丝就会热得发红，而与电炉丝相连的导线却不是很热，根据这种现象以下提出的最合理的科学探究问题是（　　）
A.?电流流过导体时产生的热量与那些因素有关？B.?电流流过导体时产生的热量与导体中电流的大小有什么关系？C.?电流流过导体时产生的热量与通电时间有什么关系？D.?电流流过导体时产生的热量与导体的电阻有什么关系？
二、填空题
11.电水壶烧水时，电热丝很热，连接它的导线却不怎么热，其原因是________ 。
12.小芳家夏天常用的“电热驱蚊器”是利用电流的________效应工作的，发热元件是一个阻值为1000Ω的电阻，接在照明电路中通电100s产生的热量为________?J．
13.在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，采用了如图所示的实验装置．两个透明的容器中密闭了等量的空气．U型管中液面变化反映了密闭空气温度的变化．此实验是为了探究电流产生的热量与________的关系；将此装置接到电源两端，通电一段时间后，电流在________容器中产生的热量较多，在电路中串联一个滑动变阻器，再接入原电路，还可以探究 电流产生的热量与________的关系．该实验中用到的物理研究方法是控制变量法和________．
14.电热器是利用电流的________?工作的：在电饭锅、电熨斗、电风扇中，不属于电热器的是________?．
15.如图所示，电源电压恒为12V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10Ω时，电压表的示数为8V，此时电动机正常工作，若电动机内部线圈的电阻为2Ω，则通电5min电动机的工作效率约为________?．
三、解答题
16.小明在使用电炉子的时候发现，闭合开关，电炉丝红热，但连接电炉丝的导线却并不热，你能帮小明解释一下吗？
四、实验探究题
17.小红和小明分别用下图所示的装置，探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系．他们分别将两段阻值不同的电阻丝（R1＜R2）密封在完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与气球相连．（设他们所用的各种同类器材性能相同）
（1）在这个实验中电流产生热量的多少是通过________体现出来的．
（2）他们同时开始进行实验，在a、b、c、d四个气球中，鼓起来最快的是________．
（3）小红和小明的实验方案有一个是错误的，请针对错误的实验进行简要的评估．（说明谁的方案是错误的，以及错误的原因） 答：________．
18.为探究“通电导体产生热量的多少与电阻的关系”，小明设计了如图所示的实验电路．
（1）其中甲、乙两个相同的瓶内分别装有________??和初温都相同的煤油，将选择好的镍铬合金丝和锰铜丝浸没在煤油中，通过比较________??来确定产生热量的多少．
（2）小华问小明“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油？”．对于这个问题，小明给出了下列四种答案，你认为合理的是 ???????．
A.?因为煤油有颜色便于观察????????????????????????????????????B.?因为煤油有比较大的热值C.?因为煤油有比较小的密度????????????????????????????????????D.?因为煤油有比较小的比热容
（3）实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制________?和________??相同；
（4）实验中，小明发现甲烧瓶中温度计的示数升高得较快．这表明________??的电阻较大（选填“镍铬合金丝”或“锰铜丝”）．
五、综合题
19.小明猜想导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量就越多．为了验证猜想，他准备好三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油，并将三段阻值不同的电阻丝（RA＜RB＜RC）浸没在煤油中，再用带有规格完全相同的温度计的橡胶塞封住瓶口，如图甲所示．然后他将电源、开关、电流表、滑动变阻器、如图甲中的烧瓶①用导线连成如图乙所示的电路．接下来小明进行了如下操作： a．闭合开关，移动滑动变阻器滑片到适当位置，电流表的示数为I，记录相关数据．b．断开开关，用烧瓶②替换下烧瓶①，闭合开关，记录相关数据．c．断开开关，用烧瓶③替换下烧瓶②，闭合开关，记录相关数据．请你分析并回答下列问题：
（1）在小明计划探究的实验中，自变量是________；
（2）小华认为小明的实验操作不能验证他的猜想，其理由是：①________；②________．

答案解析部分
一、单选题
1.【答案】C
【解析】【解答】本实验中，两电阻丝串联，R甲＞R乙 ， I甲=I乙 ， 通电时间t相同，∵Q=I2Rt，∴电流产生的热量：Q甲＞Q乙 ， ∵甲、乙两个完全相同的烧瓶里装有等质量的煤油，∴甲烧瓶内煤油温度升高的快，由此可见，本实验研究的是电流产生的热量与导体电阻的关系．故选C．
2.【答案】D
【解析】【解答】解：A、电视机工作时主要把电能转化为光能与声能，不是利电流热效应工作的，A不符合题意；B、电风扇工作时主要把电能转化为机械能，不是利电流热效应工作的，B不符合题意；C、电冰箱工作时主要把电能转化为机械能，不是利电流热效应工作的，C不符合题意；D、电饭锅工作时主要把电能转化为内能，是利电流热效应工作的，D符合题意；故答案为：D．【分析】电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子；利用热效应工作的电器特点是把电能主要转化成内能.
3.【答案】D
【解析】【分析】两根阻值均为R的电阻丝，串联后的等效电阻是并联后的等效电阻的4倍，烧开同一壶水需要的热量是相同的，电源电压相同，由Q =（ U2/Ｒ） t可知，t1=4t2。故选D
4.【答案】B
【解析】
【解答】本题中两根导线的电阻之比是3∶4，通过的电流之比是4∶3，根据焦耳定律Q=I2Rt，可计算出在相同时间内两根导线中产生的热量之比为4:3.B符合题意.故答案为：B.【分析】本题考查了学生对焦耳定律Q=I2Rt的理解，根据题目所给条件进行计算即可轻松解题.
5.【答案】B
【解析】【解答】电热毯在使用时，电热毯和导线串联，I电热毯=I导线 ， 并且通电时间t相同，由Q=I2Rt可知，R电热毯＞R导线 ， 所以电流产生的热量为Q电热毯＞Q导线 ， 从而出现电热毯很热，而与电热毯相连的导线却不怎么发热的现象．故选B．【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、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，据此分析原因．
6.【答案】C
【解析】【解答】骑车发电是将机械能转化为电能，利用的是电磁感应原理，AB不符合题意；由于两个小组利用的是完全相同的设备，所以电阻相同，由Q=I2 Rt知道，相同时间内产生的热量越多，即电流越大，面包越早熟，C符合题意；两个小组烤熟面包用的发热体应是并联的，因为若是串联，则电流相同、电阻相同、通电时间相同，产生的热量也相同，D不符合题意，故答案为：C。【分析】磁场对电流的作用：通电导线在磁场中要受到磁力的作用.是由电能转化为机械能.应用是制成电动机.发电机的原理是根据电磁感应现象（电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流）制成的.再根据Q=I2Rt分析解答.
7.【答案】D
【解析】【解答】解：在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾． 由上述可知选项A、B、C都不正确．故选D．【分析】电流通过导体产生的热量跟电流、电阻大小和通电时间均有关，因此在分析电流通过导体产热多少时应用控制变量法．在电流、通电时间相等时，电阻越大产生的热量越多；在电流、电阻一定时，通电时间越长产生的热量越多；在电阻、通电时间一定时，电流越大产生的热量越多．
8.【答案】D
【解析】【解答】A、没有说明控制电压一定，故不可用该公式进行计算，结论不一定正确；
B、没有说明控制电流一定，故不可用该公式进行计算，结论不一定正确；C、此公式是导出式，只能说明电热在数值上等于电流、电压、时间的乘积，与电阻是否有关要看定义式，故结论不正确；D、电流、时间一定时，电热与电阻成正比，故结论正确．故选D．
【点评】判断电热的多少，一要判断是否纯电阻电路，决定导出式是否可用，如果非纯电阻，只能用Q=I2Rt，如果是纯电阻，Q=I2Rt和Q＝?t都适用；二要找出U不变还是I不变，如果U不变，用Q＝?t ， 如果I不变，用Q=I2Rt．
9.【答案】B
【解析】【解答】解：电水壶是利用电流的热效应工作的，所以只需要找出下列用电器中是利用电流的热效应工作的那个就可以；A、电风扇主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，不符合题意．B、电饭锅工作时把电能转化为内能，利用电流的热效应工作，符合题意；C、洗衣机主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，不符合题意．D、液晶电视主要把电能转化为光能，不是利用电流热效应工作的，不符合题意；故选B．【分析】电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子．
10.【答案】D
【解析】【解答】根据Q=I2Rt可知，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，所以电炉丝放出的热量多，探究的问题是：电流流过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系．故选D．【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．
二、填空题
11.【答案】解：根据Q=I2Rt，因电热丝与导线串联，通过它们的电流和通电时间相等，电热丝的电阻远大于导线的电阻(或：R丝比R线大很多)，故电流通过电热丝产生的热量远大于通过导线产生的热量（或：Q丝比Q线大很多）
【解析】【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、电阻大小和通电时间成正比．电热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，而电热丝的电阻比导线的电阻大，由Q=I2Rt可知，在I与t相同的情况下，R电热丝＞R导线 ， 所以电流产生的热量为Q电热丝＞Q导线 ， 从而出现电热丝热得发红，而与电热丝相连的导线却不怎么发热的现象。?
12.【答案】热；4840
【解析】【解答】解：（1）“电热驱蚊器”是利用电流的热效应来工作的；（2）通电100s产生的热量：Q=W= t= =4840J．故答案：热；4840．【分析】（1）电流通过导体时向外放出热量的现象叫做电流的热效应；（2）根据Q=W= t求出产生的热量．
13.【答案】电阻；B；电流大小；转换法
【解析】【解答】解：（1）由图示实验可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻阻值不同，此装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系；（2）在电路中串联一个滑动变阻器，改变滑片位置可以改变电路电流，可以探究电流产生的热量与电流的关系；（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，要研究热量与某个因素的关系时，需要控制其它因素，只改变这一个因素，采用的是控制变量法；电流产生热量的多少通过U形管中液面高度变化显示，采用的是转换法． 故答案为：电阻；B；电流大小；转换法．【分析】（1）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，在通电时间和电流不变时，是探究电流产生热量跟电阻关系；（2）探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变，因此需要利用滑动变阻器改变电路电流；（3）对于不容易观察到的现象采取转换法的思想，探究多因素问题时采用控制变量法的思想．
14.【答案】热效应；电风扇
【解析】【解答】解：电热器是利用电流的热效应工作的；电饭锅、电熨斗都是将电能转化为内能，为电热器；电风扇主要将电能转化为机械能，不是电热器．故答案为：热效应；电风扇．【分析】电热器是将电能转化为内能的用电器，是利用电流的热效应来工作的；根据用电器的能量转化，分析是否属于电热器．
15.【答案】90%
【解析】【解答】解：由电路图可知，滑动变阻器R与电动机M串联，电压表测电动机两端的电压，电流表测电路中的电流．（1）当滑动变阻器的阻值为10Ω时，UM=8V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压：UR=U﹣UM=12V﹣8V=4V，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：I===0.4A，（2）通电5min电流通过电动机内部线圈产生的热量：Q=I2Rt=（0.4A）2×2Ω×5×60s=96J，通电5min电动机消耗的电能：W=UMIt=8V×0.4A×5×60s=960J，获得的机械性能：W′=W﹣Q=960J﹣96J=864J，这段时间电动机将电能转化为机械能的效率：η=×100%=×100%=90%．故答案为：90%．【分析】由电路图可知，滑动变阻器R与电动机M串联，电压表测电动机两端的电压，电流表测电路中的电流．（1）当滑动变阻器的阻值为10Ω时，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流；（2）根据焦耳定律求出通电5min电流通过电动机内部线圈产生的热量；根据W=UIt求出通电5min电动机消耗的电能，然后减去电动机内部线圈产生的热量即为获得的机械性能，获得的机械能与消耗电能的比值即为这段时间电动机将电能转化为机械能的效率．
三、解答题
16.【答案】解：电炉在使用时，电炉丝和导线串联，由串联电路特点可知：I电炉丝=I导线 ， 通电时间t相同，由Q=I2Rt得，由于R电炉丝＞R导线 ， 电流产生的热量：Q电炉丝＞Q导线 ， 所以会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．
【解析】【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．
四、实验探究题
17.【答案】（1）气球膨胀体积大小（2）C（3）小明的方案，因为他的实验中，R1与R2电流不相同，无法探究出电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系
【解析】【解答】解：（1）从实验中可以看出，电流产生热量的多少是通过气球膨胀体积大小来判断的． 故答案为：气球膨胀体积大小．（2）根据焦耳定律，小红的方案中，通过电流和通电时间相同，根据公式Q=I2Rt，b鼓起的最早；小明的方案中，两电阻并联，两端的电压和通电时间相同，根据公式Q= ，所以C鼓起的最早，b与c相比较，c电阻两端的电压大于b中电阻两端的电压，且c的电阻小于b的电阻，因此，c中的电流会大于b中的电流，由焦耳定律Q=I2Rt可知，c比b先鼓起．故选C．（3）小明的方案中，两电阻的电流不同，所以无法探究一定时，电流产生的热量与电阻的关系．故答案为：小明的方案，因为他的实验中，R1与R2电流不相同，无法探究出电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系．【分析】此题通过气体的热胀冷缩的程度来判断产生热量的多少．气体热胀冷缩的程度通过气球的膨胀程度来判断．此题是探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系．所以在实验过程中，需要控制电流和通电时间相等．因此需要将两电阻串联．根据焦耳定律，在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多；在电压相同时，根据Q= ，通电时间相同，电阻越小、电压越大，产生的热量越多．
18.【答案】（1）质量；温度计升高的示数（2）D（3）电流；通电时间（4）镍铬合金丝
【解析】【解答】(1) 甲、乙两个相同的瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，将选择好的镍铬合金丝和锰铜丝浸没在煤油中，运用“转换法”，通过比较温度计升高的示数来确定产生热量的多少；（2）因为煤油的比热容比水的比热容小，相同质量的煤油和水相比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，所以用煤油实验效果更明显，D符合题意为答案；（3）实验时，为探究“通电导体产生热量的多少与电阻的关系”，应运用控制变量法，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制电流和通电时间相同；（4）由Q=I2Rt可知，甲烧瓶中温度计的示数升高得较快，这表明在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大产生的热量越多，镍铬合金丝的电阻较大。【分析】（1）实验中要控制煤油的质量和初温相同，通过温度计的示数变化来判断产生热量的多少；（2）水的比热容较大，相同情况下，吸热温度变化较小，实验效果不明显；（3）串联可以很好的控制电流和通电时间相同；（4）根据焦耳定律，电流和通电时间相同，电阻越大，产生热量越多.温度变化较快的说明相同情况产生热量较多，可知镍铬合金丝的电阻较大.
五、综合题
19.【答案】（1）电阻（2）没有控制电流相同；没有控制通电时间相同
【解析】【解答】解：（1）根据题意可知，小明准备了三段阻值不同的电阻丝，分别进行实验，观察电流产生热量的多少，故是为了探究电热和电阻的关系，在小明计划探究的实验中，自变量是电阻；（2）由于小明是通过更换烧瓶（即更换电阻丝）来进行实验的，在更换电阻丝时，并没有调节滑片的位置使得电流不变，且没有控制通电时间相同，所以小明不能验证自己的猜想． 故答案为：（1）电阻；（2）①没有控制电流相同；②没有控制通电时间相同．【分析】探究电流产生热量跟电阻关系时，应控制通电时间和电流不变，而改变电阻的阻值，所以此题应根据控制变量的思想来分析；再具体结合实验操作，找出实验操作中的问题．