沪科版九年级全一册物理 16.4科学探究电流的热效应 同步习题（含解析）

16.4科学探究:电流的热效应
同步习题
一．选择题
1．如图所示的家用电器中，主要利用电流的热效应工作的是（　　）
A．
B．
C．
D．
2．一个“220V
300W“的电热杯，一个“220V
300W”的煮蛋器，一台“220V
300W“的小型洗衣机，分别接在220V的电压下，则相同时间内它们产生的热量（　　）
A．小型洗衣机最少
B．电热杯最少
C．煮蛋器最少
D．一样多
3．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s产生的热量为（　　）
A．3800J
B．72200J
C．200J
D．4000J
4．如图电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为（　　）
A．导线的绝缘皮隔热
B．导线散热比电阻丝快
C．通电导线的电流小于通过电阻丝的电流
D．导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量较少
5．电炉中电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为（　　）
A．导线的绝缘皮隔热
B．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
C．导线散热比电阻丝快
D．导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量很少
6．如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，已知R甲＞R乙．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
7．两个电热器的电阻之比是3：2，把它们串联在电路中使用，在相同时间内它们放出的热量之比是（　　）
A．3：2
B．2：3
C．9：4
D．4：9
8．通过阻值为R欧姆电阻丝的电流强度为I安培，则1秒钟产生的热量，在下列四种表述中正确的是（　　）
A．I2R瓦特
B．I2焦耳/秒
C．I2R焦耳
D．I2R安培2?欧姆
9．下列电路中，已知R1、R2为加热电阻，电源电压相等，且R1＜R2，则在相同的时间内，整个电路产生的电热最少的是（　　）
A．
B．
C．
D．
10．如图所示，甲、乙装置中的透明容器内密封有等量的空气，所连接的U形管内的液柱可以显示空气温度的变化。小华将两套装置分别接到电压相同的电源上，来探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”。下列说法正确的是（　　）
①甲图实验装置是控制电压、通电时间一定时，探究电热与电流的关系
②乙图实验装置是控制电流、通电时间一定时，探究电热与电阻的关系
③甲图中闭合开关后，A管中液面上升较快
④乙图中闭合开关后，A管中液面上升较快
A．只有①②
B．只有①④
C．只有②③
D．只有③④
二．填空题
11．焦耳定律表明，电流流过导体产生的热量跟　
　成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。人体安全电压是　
　V。
12．如图所示电路中，灯泡L上标有“12V
3W”字样，R为定值电阻。闭合开关S后，灯泡L恰好正常发光，电流表的示数为0.45A，则该电路工作5min，定值电阻R产生的热量是　
　焦。
13．电熨斗是利用电流的　
　工作的。把一个电熨斗接入家庭电路使其正常工作，其电热丝的电阻为50Ω，则该电熨斗在2min内产生的热量为　
　J．电熨斗工作时热得发烫而导线却几乎不热，是因为电热丝的阻值　
　于连接导线的阻值。
14．如图是一个电加热器的工作原理图，其中R1和R2是阻值不变的发热电阻。表中是它的部分参数。当开关S和S1都闭合时，电加热器处于　
　（选填“加热”或“保温”）状态；电阻R1与R2的阻值之比是　
　；加热器在保温状态下正常工作5min。电阻R2产生的热量是　
　J。
额定电压
220V
额定加热功率
1210W
额定保温功率
110W
15．利用如图所示的装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。两烧瓶中煤油质量相等，电阻丝R甲＜R乙．实验中通过比较甲、乙烧瓶中温度计示数升高的快慢，可探究电流产生的热量与　
　有关；移动滑动变阻器的滑片，观察　
　（选填“相同”或“不同”）烧瓶内的温度计示数升高的快慢，可探究电流产生的热量与电流有关。
三．实验探究题
16．用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。
（1）烧瓶中装入的煤油是　
　（选填“导体”或“绝缘体”）；
（2）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应　
　，通过R1的电流　
　通过R2的电流；
（3）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明　
　。
17．小丽研究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关时，用了秒表和如图所示的实验装置。其中甲乙两个相同的烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插一根玻璃管，瓶内各装一个阻值不同的电阻丝R1、R2；实验时她进行了下列实验操作步骤：
①将电阻丝R1、R2串联在电路中，标出烧瓶中两根玻璃管内液面的位置，闭合开关后，记下电流表的读数I1，经过时间t0后，标出两根玻璃管内液面的位置；
②断开开关，等两根玻璃管中的液面降回到原来的位置，减小滑动变阻器的阻值后，再闭合开关，记下电流表的读数I2，再经过时间t0后，标出两根玻璃管内液面的新位置。
请按完成下列问题：
（1）根据步骤①可以探究电流通过导体产生热量的多少与　
　是否有关。
（2）通过比较步骤①②中　
　可得出电流产生热量的多少与电流大小有关。
（3）该实验中反映电流通过导体产生热量的多少，所采用的物理方法有　
　。
A．等效替代法和放大法
B．放大法和转换法
C．控制变量法和等效替代法
四．计算题
18．一根100Ω的电阻丝接入电路后，通过它的电流是0.2A．求：
（1）电阻丝两端的电压。
（2）通电10s电阻丝产生的热量。
19．有一台热水器，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。R1＝88Ω，R2＝22Ω。
（1）如何控制S1和S2，使热水器处于高温挡；
（2）求中温挡正常工作时热水器的功率；
（3）求低温挡正常工作5min内电热丝产生的热量。
参考答案
一．选择题
1．解：AB、电风扇、洗衣机主要是把电能转化为机械能，不是主要利用电流的热效应工作的，故AB错误；
C、微波炉是利用微波的频率与食物中水分子固有的频率相同，从而增加水分子的内能的，不是利用电流的热效应工作的，故C错误；
D、电饭煲是把电能转化为内能，是利用电流的热效应，故D正确。
故选：D。
2．解：因它们都在额定电压下工作，所以，P＝P额，即实际功率P相同，由W＝Pt可知，工作时间相同时，三个用电器消耗的电能相同，
又因小型洗衣机工作时消耗电能，大部分转化为机械能，少部分转化为内能；煮蛋器和电热杯工作时把电能全转化为内能；所以，产生热量最少的是小型洗衣机。
故选：A。
3．解：
由题可得，线圈产生的热量Q＝I2Rt＝（10A）2×2Ω×1s＝200J。
故选：C。
4．解：
电炉丝跟导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，故C错误；
因为Q＝I2Rt，R电炉丝＞R导线，
所以产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，
即相同时间内导线产生的热量小于电炉丝产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故D正确，AB错。
故选：D。
5．解：电炉中电阻丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，
因为电阻丝的电阻大于导线的电阻，即R电阻丝＞R导线，
根据Q＝I2Rt可知，电流产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，
即相同时间内导线产生的热量远小于电阻丝产生的热量，
而与散热快慢、隔热效果无关，故D正确，A、B、C错误。
故选：D。
6．解：由电路图可知，两电阻丝串联，由题意可知R甲＞R乙，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由I＝的变形式U＝IR可知，U甲＞U乙，故ABD不正确；
由Q＝I2Rt知：Q甲＞Q乙，故C正确。
故选：C。
7．解：由题意可知，两个电热器串联，
∵串联电路中各处的电流相等，
∴由Q＝I2Rt可得，在相同时间内它们放出的热量之比：
＝＝＝。
故选：A。
8．解：由题知，电阻丝的阻值为R欧姆，电流为I安培，所以通电1s产生的热量：
Q＝I2Rt＝I2R×1s＝I2R焦耳。
故选：C。
9．解：电阻串联相当于增加导体的长度，电阻越串越大，即总电阻大于任何一个分电阻，
所以选项B中电路的总电阻最大，
电路的并联相当于增加导体的横截面积，电阻越并越小，即总电阻小于任何一个分电阻，
所以A选项中电路的总电阻最小，
电源电压一定，由Q＝I2Rt＝t可知，B选项电路总电阻最大，相同时间内整个电路产生的热量最少。
故选：B。
10．解：
①由图知，甲图中右侧是两个5Ω的电阻并联，然后与左侧5Ω的电阻串联，根据电路的特点可知，左右两部分的电流虽然相等，但右侧对空气加热的电阻丝上的电流只有左侧电流的一半；虽然左右两侧加热电阻的阻值相等，但流过加热电阻的电流不同，所以甲实验装置控制电阻和通电时间相同，探究电热与电流的关系，故①错误；
②乙图中两个阻值不同的电阻串联，分别对两容器的空气加热，根据串联电路的特点可知，通过的电流和通电时间是相等的，但电阻值不同，所以乙实验装置是控制电流、通电时间一定时，探究电流产生热的多少与电阻的关系，故②正确；
③甲图中闭合开关后，虽然左右两侧加热电阻的阻值相等，但流过加热电阻的电流不同，左侧电流大于右侧电流（即干路电流大于支路电流），根据Q＝I2Rt可知，左侧电阻丝产生热量多，则左侧A管中液面上升比右侧B管中液面上升快，故③正确；
④乙图中两个阻值不同的电阻串联，通过的电流是相等的，右侧电阻的阻值较大，根据Q＝I2Rt可知，右侧电阻产生的热量较多，则右侧空气的温度升高快，即左侧A管中液面上升比右侧B管中液面上升的慢，故④错误。
故选：C。
二．填空题
11．解：
电流流过导体产生的热量跟电流二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比；
对人体安全电压是不高于36V。
故答案为：电流二次方；不高于36。
12．解：由电路图知，开关闭合后，灯泡L与电阻R并联，电流表测干路电流，
灯泡恰好正常发光，由并联电路的电压特点可知，
UR＝UL额＝12V；
由P＝UI可得，此时通过灯泡的电流：
IL＝＝＝0.25A，
由并联电路的电流特点可得，通过定值电阻R电流：
IR＝I﹣IL＝0.45A﹣0.25A＝0.2A，
所以该电路工作5min，定值电阻R产生的热量
QR＝WR＝URIRt＝12V×0.2A×5×60s＝720J。
故答案为：720.
13．解：
电熨斗是利用电流的热效应工作的；
家庭电路的电压U＝220V，电熨斗接入家庭电路2min内产生的热量：
Q＝W＝t＝×2×60s＝1.1616×105J；
电熨斗工作时，电热丝和导线串联，则通过它们的电流相等，通电时间也相同，而电熨斗热得发烫而导线却几乎不热，说明电流通过电熨斗产生的热量多，由Q＝I2Rt可知，电热丝的阻值大于连接导线的阻值。
故答案为：热效应；1.1616×105；大。
14．解：
（1）由电路图可知，开关S和S1都闭合时，只有R2连入电路中，电路电阻较小，根据P＝可知，电功率较大，电加热器处于加热状态；
只闭合开关S，两电阻串联，电路电阻较大，根据P＝可知，电功率较小，电加热器处于保温状态；
（2）由表中数据知，P加热＝1210W、P保温＝110W，
则：P加热＝＝1210W，
P保温＝＝110W，
所以：P加热：P保温＝：＝1210W：110W
即：（R1+R2）：R2＝11：1，
解得：R1：R2＝10：1；
（3）保温状态下正常工作5min，电路产生热量：
Q保温＝W保温＝P保温t＝110W×5×60s＝33000J，
而Q1：Q2＝I2R2t：I2R2t＝R1：R2＝10：1，
所以，Q2＝Q保温＝×33000J＝3000J。
故答案为：加热；10：1；3000。
15．解：（1）因为两电阻串联，所以通过它们的电流相等；由焦耳定律Q＝I2Rt得，电阻大的在相同时间产生的热量多，升高的温度快，故可以探究电流产生的热量与电阻大小的有关。
（2）利用此电路还可探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，即移动滑动变阻器滑片，比较通电时间相同时，甲（或乙）烧瓶中温度计的示数变化快慢。
故答案为：电阻；
相同。
三．实验探究题
16．解：（1）烧瓶中装入的煤油是绝缘体；若煤油是导体，那么烧瓶中两电阻就会被煤油短路；
（2）由图知，甲瓶上方电阻与R1并联后再与R2串联，
研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，所以，为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相等；
根据并联电路电流的规律可知，通过R1的电流小于通过R2的电流；
（3）相同烧瓶内装满了煤油，即两烧瓶中煤油质量相等，
通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多。
故答案为：（1）绝缘体；（2）相等；小于；（3）电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多。
17．解：
（1）步骤①中的电路为串联电路，通过电阻的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以探究的是电流通过导体产生热量的多少与电阻大小是否有关；
（2）通过比较步骤①②可知，减小滑动变阻器的阻值后，电路的总电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，则容器内玻璃管的液面高度会增大，根据容器内玻璃管两次液面高度差不同可以得出电流产生热量的多少与电流大小有关；
（3）实验中通过容器内玻璃管液面高度差的变化来反映电流产生热量的多少，这种方法是转换法，实验中玻璃管内液面的高度变化较明显，采用的是放大法，故选B。
故答案为：（1）电阻大小；（2）甲（或乙）容器内玻璃管两次液面高度差；（3）B。
四．计算题
18．解：
（1）由题知，电阻丝电阻R＝100Ω，通过的电流I＝0.2A，
由欧姆定律可得，电阻丝两端电压：
U＝IR＝0.2A×100Ω＝20V；
（2）由焦耳定律可得，通电10s电阻丝产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.2A）2×100Ω×10s＝40J。
答：（1）电阻丝两端的电压为20V。
（2）通电10s电阻丝产生的热量为40J。
19．解：（1）由P＝可知，电压一定时，电阻越小，功率越大；
当闭合开关S1，并将S2拨至位置a时，R1和R2并联接入电路，此时电路中的总电阻最小，功率最大，热水器处于高温挡；
（2）由P＝可知，闭合开关S1，S2拨至位置b时，电路为R1的基本电路，热水器处于中温挡；
此时电路的功率：P中＝＝＝550W；
（3）由P＝可知，当断开S1，并将S2拨至位置b时，R1和R2串联接入电路，热水器处于低温挡；
此时热水器正常工作5min内电热丝产生的热量：
Q＝t＝×5×60s＝1.32×105J。
答：（1）当闭合开关S1，并将S2拨至位置a时，热水器处于高温挡；
（2）中温挡正常工作时热水器的功率为550W；
（3）低温挡正常工作10min内电热丝产生的热量为1.32×105J。