沪粤版物理九年级上册课时同步训练
第十五章 电能与电功率
15.4 探究焦耳定律
第1课时 电流的热效应
自主预习 要点感知
要点1 电流的热效应
1. 电流通过导体，导体会 的现象叫做电流的热效应。
2. 实质：电能向内能的转化，电流通过任何导体都会产生 ，但对于不同的电热器，在消耗相同电能的情况下，电能转化为内能的多少是 的。如电热水壶等电热器，主要作用就是将电能转化为内能，可以近似地认为电能全部转化为内能。
要点2 探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关
实验表明，在电流和通电时间相同时，电阻值较大的电阻产生的热量 ；当电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越 ；当电阻和电流一定时，通电时间越长，产生的热量越 。
在进行实验和叙述实验结论时，要注意采用 法。
课后集训 巩固提升
1. 如图所示的各种用电器中利用电流的热效应工作的是( )
A. 数码照相机 B. 抽油烟机 C. 电饭锅 D. 电视机
2. 两电热器并联在同一电路中，在相等时间内放出热量较多的是( )
A. 电压较大的 B. 电流较大的
C. 电阻较大的 D. 额定功率较大的
3. 将规格都是“220V 200W”的一台电风扇、一台电视机、一台电子计算机和一把电烙铁，分别接入家庭电路中，通电相同时间后，下列有关电流通过它们产生热量的说法中，正确的是( )
A. 电风扇产生的热量最多 B. 电视机产生的热量最多
C. 电烙铁产生的热量最多 D. 电子计算机产生的热量最多
4. 如图是探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验装置。烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，瓶中铜丝和镍铬合金丝的长度、横截面积相同。下列说法正确的是( )
甲 乙
A. 在图甲中，探究的是电流产生的热量与电阻的关系
B. 在图乙中，探究的是电流产生的热量与电阻的关系
C. 在图甲中，闭合开关一段时间后，A瓶中温度计的示数更高
D. 图乙只能用来探究电流产生的热量与电流大小的关系
5. 家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热，这是因为导线连接处的 较大，导致 能转化为内能较多。
6. 如图甲、乙所示装置是研究“电热与哪些因素有关”的部分实验装置，两个透明容器中封闭着等量的空气，U形管中的液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，进而反映电流产生热量的多少。
甲 乙
(1)甲图研究的是电热与 关系的实验。通电一段时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。通过分析实验现象，得出的实验结论是 。
(2)乙图中两个封闭容器中的电阻大小都是5Ω，通过它们的电流 (选填“相等”或“不相等”)。通电一段时间后，比较两个U形管中液面高度的变化，得出的实验结论是 。
7. 如图是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置图。A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A内的金属丝是铜丝，电阻较小；烧瓶B内的金属丝是镍铬合金丝，电阻较大。实验中应使两瓶中盛装的煤油的质量 (选填“相等”或“不相等”)。当开关闭合后， (选填“A”或“B”)瓶中温度计示数上升较快。
8. 为了探究影响电流产生的热量的因素，实验室准备了两个装有相同质量煤油的烧瓶、两个温度计、两根不同阻值的电阻丝以及滑动变阻器、开关、导线、电源等。两个实验小组根据提供的实验器材，分别设计了如图甲、乙所示的两个方案。
甲 乙
(1)在这两个实验中，电流产生热量的多少是通过 体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法在物理学研究中经常用到，请举一例： 。
(2)甲方案可探究“在电流和通电时间一定时，电流产生的热量与 的关系”，乙方案探究的问题是“ ”。
(3)小靖提议利用甲装置改装成“比较食用油和煤油的吸热能力”的实验。若保持甲装置左边烧瓶中的器材不变时，他们除了把右边烧瓶中的煤油换成食用油外，还需更换的是 。此外，为了能在通电一段时间后，通过比较两温度计示数的变化来比较食用油和煤油的吸热能力，他们设计的实验必须满足的条件还有 。
9. 用如图所示的实验装置探究“电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”(图中甲、乙是完全相同的密闭容器，实验前，A、B两“U”形管内液面是相平的)。
甲 A B 乙
(1)请你用笔画线代替导线，将电路连接完整。
(2)电流产生的热量不易直接测量，因此，在这个实验中是通过观察“U”形管中液面的 来显示甲、乙容器内空气温度的变化。通过对比观察，你认为 (选填“甲”或“乙”)容器中的电阻产生的热量多。由此可知：在电流相同、通电时间相同的情况下， 越大，电流产生的热量越多。
(3)当密闭容器中的空气温度升高时，空气的内能将会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)根据你得出的结论，简要解释：电炉工作时，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热，这是为什么？
10. 某校科技小组的同学们用PTC元件(即半导体陶瓷材料)制作了一个电加热保温杯。常温下的凉开水放在杯内可加热至60℃，并利用这种元件的特性设定保温温度为60℃。已知所用的PTC元件的阻值RT随温度的变化关系如图甲，使用时PTC元件如图乙接入家庭电路中。
甲 乙
请回答下列问题：
(1)当温度为60℃时，电路中的电流是 mA，通电1min，PTC元件消耗的电能是 J。
(2)PTC元件的最大功率是 W。
(3)保温杯可以利用PTC元件的特性进行保温的原理是：当温度达到60℃时，PTC元件发热功率等于散热功率(即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等)，温度保持不变。从图甲可以看出，①当它的温度高于60℃时， ，温度下降；②当温度低于60℃时， ，温度上升。因此保温杯中的水可以保持在60℃左右。
参考答案
自主预习 要点感知
要点1 1. 发热 2. 热量 不同
要点2 多 多 多 控制变量
课后集训 巩固提升
1. C 2. B 3. C 4. A
5. 电阻 电
6. (1)电阻大小 在电流相等、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多 (2)不相等 电阻相等、通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多
7. 相等 B
8. (1)温度计示数升高的多少 用纸屑、米粒的跳动来反映鼓面的振动(答案不唯一，其他答案只要合理即可) (2)电阻 在电压和通电时间一定时，电流产生的热量与电阻的关系 (3)电阻丝 两烧瓶中的液体质量相同、电阻丝的阻值相等
9. (1)如图所示。
甲 A B 乙
(2)高度差 乙 电阻 (3)变大
(4)电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间相等，根据Q＝I2Rt，电阻越大，产生的热量越多，电炉丝的电阻远大于导线的电阻，所以在相同的时间内，电炉丝产生的热量较多，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热。
10. (1)22 290.4 (2)24.2 (3)①电阻增大，根据P＝可知，它的发热功率减小，发热功率小于散热功率 ②电阻减小，根据P＝可知，它的发热功率增大，发热功率大于散热功率
