物理北师大版九年级 第13章 四、电流的热效应 习题（带解析）

第13章 四、电流的热效应
一、单选题
1.???用如图的装置探究“影响电流热效应的因素”，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是（　　）
A.?该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系
B.?闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快
C.?实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D.?观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少
2.???在如图所示的家用电器中，相同时间内产生的热量远小于其消耗电能的是（　　）
A.??电风扇?????????????????????????
B.??电水壶?????????????????????????
C.??电熨斗?????????????????????????
D.?电暖气
3.???下列说法正确的是（　　）
A.?电荷的移动一定能形成电流????????????????????????????????????????
B.?电路中有电压就一定有电流????????????????????????????????????????
C.?把一根铜丝均匀拉长后电阻变小????????????????????????????????????????
D.?长时间使用的手机发烫，是因为电流的热效应
4.???下列选项中，没有利用电流的热效应工作的家用电器是（　　）
A.?电动机?????????????????????????
B.?电热毯?????????????????????????
C.?电水壶?????????????????????????
D.?电烤箱
5.???电风扇，电烙铁和电视机上都标有“220V 60W”字样，它们在额定电压下工作相同的时间，则产生的内能最多的是（　　）
A.?电风扇?????????????????????????
B.?电烙铁?????????????????????????
C.?电视机?????????????????????????
D.?一样多
6.???某同学为了估测一个铭牌缺失的家用电热水壶正常工作时的电阻。将壶中装入lkg25℃的自来水。按下开关后3min水被烧开。则该电热水壶正常工作时的电阻约为[水的比热容为4.2×l03J/（kg?℃）]（　　）
A.?2Ω?????????????????????????
B.?30Ω?????????????????????????
C.?200Ω?????????????????????????
D.?2000Ω
7.???灯泡发光时，灯丝的温度达到2000℃，而与灯丝相连的导线却不那么热，这是因为（　　）
A.?灯丝被密封在灯泡里不散热????????????????????????????????????????
B.?通过灯丝的电流比通过导线的电流大得多????????????????????????????????????????
C.?灯丝比导线细????????????????????????????????????????
D.?灯丝的电阻比导线的电阻大得多
8.???下列家用电器主要利用电流的热效应工作的是（　　）
A.?电饭锅?????????????????????????
B.?电冰箱?????????????????????????
C.?电视机?????????????????????????
D.?电风扇
9.???阻值为R的电阻接入电压为U的电路中，每分钟产生的热量为Q，那么当两个阻值均为R的电阻并联后接入电压仍为U的电路中，则每分钟电路总共产生的热量是（　　）
A.?4Q?????????????????????????
B.?2Q?????????????????????????
C.?1/2Q?????????????????????????
D.?1/4Q
10.???电流热效应在生产、生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害，下列情况中不属于防止电热危害的是（　　）
A.?电视机的后盖有许多孔????????????????????????????????????????
B.?家电长时间停用，隔段时间应通电一次????????????????????????????????????????
C.?电动机外壳有许多散热片????????????????????????????????????????
D.?电脑主板的CPU上有小风扇
二、填空题
1.???如图所示是一款新型节能装置：空气能热水器，它的制热能效比（制热量和压缩机所耗电能之比）为3：1，某同学洗一次澡用水40kg，这些水温度由17℃升高到42℃吸收的热量为______J，若这些热量分别由空气能热水器和效率为70%的电热水器提供，则空气能热水器压缩机所耗电能与电热水器所耗电能相比，可节约电能______J．[c水=4.2×103J/（kg?℃）]
???有一种电热水壶常有两个档“烧水”和“保温”，如图是其内部简化电路图，已知R0=55Ω，R1=1045Ω，当S接1时，电热水壶处于______（选填“烧水”和“保温”）挡，当S接2时，通电1min产生的热量是______J。
3.???一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，在5min内产生的热量为______J.
4.???某电风扇电阻为50Ω，当它接在220V的电路时，电流为0.2A，则正常工作100s产生的热量______J，此时电风扇产生的热量______消耗的电能（选填“大于”“小于”或“等于”）。
5.???某电加热器的额定功率是8×102W，正常工作210s，消耗的电能是______J；若不计热损失，这些能量可使质量是______kg的水温度从30℃升高到80℃．[c水=4.2×103J/（kg?℃）]
三、实验探究题
1.???如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。相同的透明容器中密封着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，U形管中的液面在接通电路前相平。将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
（1）实验中通过观察______的变化反映密闭空气温度的变化，乙图中两根电阻丝串联的目的是控制它们的______相同。
（2）甲图装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与______的关系，通电一段时间，______（选填“a”或“b”）容器中电流产生的热量较多：
（3）通过观察乙图中的实验现象，可知______（选填“c”或“d”）容器中电阻丝的阻值大。
四、简答题
1.???家庭电路常用导线的横截面积的规格有“1.5mm2、2.5mm2、4mm2……”，在安装热水器等大功率用电器时会选择2.5mm2甚至更粗的导线。热水器加热时，即使电流较大，导线也不怎么热。请用所学的物理知识解释大功率用电器工作时：
（1）电路中电流较大的原因；
（2）粗导线不怎么热的原因。
五、计算题
1.???小明想探究食用油的比热容大小，他找来了如图甲、乙所示的两套完全相同的装置，“热得快”（电热器）上面的铭牌如图丙所示，他称出了600g的纯净水和600g的食用油分别装入了甲乙两个烧杯。小明找来停表，同时通电加热，记录到加热时间2min，水温从20℃升高到39℃，已知c水=4.2×103J/（kg?℃），c食用油=1.9×103J/（kg?℃）。问：
（1）小明所用“热得快”正常工作电流是多大？
（2）该“热得快”正常工作的电阻是多大？
（3）若加热时甲、乙装置吸收的热量相同，则食用油的温度变化了多少摄氏度？
第13章 四、电流的热效应
【选择题答案】
1.??C???????2.??A???????3.??D???????4.??A???????5.??B???????
6.??B???????7.??D???????8.??A???????9.??B???????10.??B???????
【解析】
1.??
解：
A、由图可知，两电阻丝串联，电流相同，通电时间也相同，但电阻不同，故该实验探究的是电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；
B、由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，由于R1＜R2，故R2放出的热量多，温度计示数升的高，故B错误；
C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法可以称之为转换法，故C正确；
D、本实验中控制电流和通电时间，所以得出的结论是：在电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，故D错误。
故选：C。
（1）根据装置中的相同点、不同点，利用控制变量法分析；
（2）由焦耳定律Q=I2Rt分析放出热量的多少；
（3）通过观察烧瓶中温度计示数的变化来判断电阻丝发热的多少属于转换法；
（4）电阻产生的热量与电流大小、通电时间和电阻的大小有关。
该题考查了控制变量法和转换法在焦耳定律实验中的应用，注意两导体串联时电流相等，导体产生热量的多少是通过温度计示数的变化来反映的。
2.??
解：电水壶、电熨斗、电暖气三个用电器都是利用电流热效应工作的，电流通过它们做功时电能全部转化为内能，即Q=W。
而电流通过电风扇做功时，将电能大部分转化为机械能使风扇转动，只有一少部分转化为内能，即Q＜W。
所以相同时间内产生的热量远小于其消耗电能的是电风扇。
故选：A。
做功总是伴随着能量的转化，电功也不例外。用电器消耗了电能，获得了其它形式的能量，就是一个电流做功的过程。
本题抓好电流通过用电器时能量的转化情况是解答的关键。
3.??
解：
A、电荷的定向移动形成电流，该说法中缺少“定向”二字，故A错误。
B、电路中有电压时，要形成电流还必须保证电路是通路，故B错误。
C、铜丝被均匀拉长之后，材料和温度不变，铜丝的横截面积变小、长度变长，铜丝的电阻变大，故C错误。
D、手机电路中的元件有电阻，长时间使用后，由于电流的热效应会使得手机发热，故D正确。
故选：D。
（1）电荷的定向移动形成电流；
（2）得到持续电流的条件：一是有电源提供电压，二是电路是闭合的；
（3）导体电阻与导体的长度、材料、横截面积和温度有关，在一定温度下，同一种材料的导体，导体越长、横截面积越小，导体的电阻越大；
（4）电流经过导体时会产生热量，这就是电流的热效应。
本题考查了电流的形成、得到持续电流的条件、导体电阻的影响因素、电流的热效应等知识，属于电学基础题目。
4.??
解：
A、电动机工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故A符合题意；
B、电热毯工作时，主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；
C、电水壶工作时，主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故C不符合题意；
D、电烤箱工作时，主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D不符合题意。
故选：A。
电流流过用电器，用电器发热把电能转化为内能的现象是电流的热效应，分析各用电器工作时能量的转化情况，然后答题。
本题考查了电流热效应的应用，知道各用电器工作时能量的转化情况即可正确解题。
5.??
解：电风扇工作时消耗电能，大部分转化为机械能，少部分转化为内能；电视机工作时，电能转化为光能、声能等，只有少部分转化为内能；电烙铁工作时把电能全部转化为内能；
它们都在额定电压下工作，P=P额，实际功率P相同，根据W=Pt可知，工作时间相同时，三个用电器消耗的电能相同，只有电烙铁把电能全部转化为内能，所以电烙铁产生的热量最多。
故选：B。
根据电风扇、电烙铁和电视机这三种用电器工作时的能量转化情况分析判断。
注意生活中常用电器的能量转化情况：一消耗电能全转化为内能的：电熨斗、电饭锅、电烙铁、电饭锅；二消耗电能转化为内能和机械能的：电风扇、电吹风、电动机。
6.??
解：
水沸腾时的温度约为100℃，将电热水壶中lkg25℃的自来水烧开水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃-25℃）=3.15×105J，
电热水壶正常工作时消耗电能近似等于水吸收的热量，即W=Q吸=3.15×105J，
根据W=UIt=（U2/R）t可得，电热水壶正常工作时的电阻：
R=（U2/W）t≈27.7Ω，
B选项中30Ω与之比较接近，所以B正确。
故选：B。
本题需要估算该电热水壶正常工作时的电阻，可认为水沸腾时的温度约为100℃，消耗的电能近似等于水吸收的热量（即W=Q吸）；根据Q吸=cm△t计算水吸收的热量，再由W=UIt=（U2/R）t计算电热水壶正常工作时的电阻。
本题考查了热量和电能的计算，熟练掌握公式和估算的方法即可解题。
7.??
解：灯与导线串联，通过的电流相等、通电时间相等，由于R灯丝＞R导线，根据Q=I2Rt可知，电流在灯丝上产生的热量比导线上产生的热量多，所以会产生灯丝的温度达到2000℃、而与灯丝相连的导线却不那么热的现象。
故ABC错误，D正确。
故选：D。
由焦耳定律可知，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。灯丝与导线串联在电路中，通电时间是相同的，而灯丝电阻比导线的电阻大，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量多，据此分析。
本题主要考查学生对焦耳定律及应用的了解和掌握，利用好“灯丝和导线串联时电流相等”是本题的关键。
8.??
解：
A、电饭锅工作时，主要将电能转化为内能，是利用电流的热效应，故A符合题意；
B、电冰箱工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故B不合题意；
C、电视机工作时，主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故C不合题意；
D、电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故D不合题意。
故选：A。
当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应，明确各用电器使用时的能量转化可做出判断。
主要考查电流的热效应的应用，以及各用电器能量转化的判断。体现了物理来源于生活，又服务于社会的理念。
9.??
解：并联电路的电压U相等，由公式Q=（U2/R）t知两并联电阻的在相等时间t内产生的热量Q相等，则电路每分钟总共产生的热量是2Q。
故选：B。
并联电路的电压U相等，由公式Q=（U2/R）t知并联电阻的在相等时间t内产生的热量相等，然后由并联电路的特点求出电路产生的总热量。
本题考查了并联电路的特点及电功的公式，是一道基础题。
10.??
解：A、电视机的机壳上有许多小孔是为把各电器元件产生的热量及时散失掉，故A不符合题意。
B、家电长时间停用，隔一段时间应通电一次防止家电受潮，再次使用时被损坏，故B符合题意。
C、电动机外壳有许多散热片，可以用来散热，故C不符合题意。
D、过多的热量会影响计算机CPU的正常工作，CPU上有风扇，这都是为了散失热量，故D不符合题意。
故选：B.
电热有有利的一面，也有有害的一面，解答本题关键是看电热为我们服务还是我们不需要电热而是把它及时散发掉。
本题主要考查对电热的应用及预防措施的了解。用电器工作时如果温度过高，会造成危害，要考虑如何散热。
【填空题答案】
1.??4.2×106? 4.6×106???????
2.??保温? 52800???????
3.??6480???????
4.??200? 小于???????
5.??1.68×105? 0.8???????
【解析】
1.??
解：（1）这些水温度由17℃升高到42℃吸收的热量：
Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（42℃-17℃）=4.2×106J；
（2）因空气能热水器的制热能效比为3：1，
所以，由空气能热水器提供这些热量时，消耗的电能：
W1=1.4×106J，
已知电热水器的效率为70%，
由η=70%可得用电热水器加热时消耗的电能：
W2=6×106J，
则空气能热水器压缩机所耗电能与电热水器所耗电能相比可节约的电能：
△W=W2-W1=6×106J-1.4×106J=4.6×106J。
故答案为：4.2×106；4.6×106。
（1）知道水的比热容和初温、末温，利用Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量；
（2）利用空气能热水器的制热能效比为3：1求出空气能热水器提供这些热量时消耗的电能，利用η求出用电热水器加热时消耗的电能，两者的差值即为空气能热水器压缩机所耗电能与电热水器所耗电能相比可节约的电能。
本题考查了吸热公式、效率公式的综合应用，明白制热能效比的含义是关键。
2.??
解：（1）由电路图可知，当开关S置于“1”档时，两电阻串联，电路电阻最大，根据P=U2/R可知，电饭锅电功率最小，处于保温状态；
（2）当开关S置于“2”档时，R1被短路，只有R0接入电路，电路电阻最小，电饭锅电功率最大，处于加热状态。
此时电路中电流：I=4A；
通电1min电路产生的热量：Q=I2Rt=（4A）2×55Ω×60s=52800J。
故答案为：保温；52800。
（1）电路电压U一定，由P=U2/R可知，电阻越大，电功率越小，分析电路图确定电饭锅的状态；
（2）由I=U/R计算电路中电流，由Q=I2Rt计算通电1min电路产生的热量。
本题考查欧姆定律和电功率公式应用以及电热的计算，分析清楚电路结构是关键。
3.??
解：电阻阻值R=60Ω，电压U=36V，通电时间t=5min=300s，
由Q=I2Rt=（U/R）2Rt=（U2/R）t可得，电流通过电阻丝产生的热量为：
Q=6480J。
故答案为：6480。
电阻的阻值、电阻两端的电压以及通电时间已知，根据Q=I2Rt=（U/R）2Rt=（U2/R）t可得电流通过电阻丝产生的热量。
本题考查电热的计算，关键是公式的灵活运用，是一道基础题目。
4.??
解：电风扇正常工作100s产生的热量为：Q=I2Rt=（0.2A）2×50Ω×100s=200J；
电风扇在工作的过程中，电能主要转化为机械能，少部分电能转化为内能，所以电风扇产生的热量小于消耗的电能。
故答案为：200；小于。
根据焦耳定律的计算公式Q=I2Rt计算电风扇产生的热量；电风扇在工作的过程中，电能主要转化为机械能，少部分电能转化为内能。
本题考查了焦耳定律计算公式的应用、电能的转化，属于基础知识。
5.??
解：（1）由题可知，电加热器的额定功率P额=8×102W，正常工作的时间t=210s，
由P=W/t得消耗的电能为：W=P额t=8×102W×210s=1.68×105J；
（2）不计热量的损失，水吸收的热量Q吸=W=1.68×105J，
由Q吸=cm△t可得水的质量为：m=0.8kg。
故答案为：1.68×105；0.8。
（1）已知电加热器的额定功率和工作时间，根据P=W/t可求消耗的电能；
（2）不计热量的损失，水吸收的热量Q吸=W；已知水的质量、比热容以及水的初温和末温，根据Q吸=cm△t可求水的质量。
本题考查了电功和热量的综合计算，难度不大，熟知功率公式以及吸热公式是解题的关键。
第13章 四、电流的热效应
【探究题简答题计算题答案】
1.??U形管中液面高度差? 电流? 电流? a? d???????
1.??答：
（1）家庭电路电压为220V一定，由I=U/R知，电路中接入大功率用电器工作时，电路的总功率更大，所以电路中电流也较大；
（2）在其他条件相同时，粗导线的横截面积大，电阻小，根据P=I2R，在电路中电流一定时，粗导线的电阻小，导线的发热功率小，所以大功率用电器工作时若使用粗导线不怎么热。???????
1.??解：（1）由P=UI可得，小明所用“热得快”正常工作电流：
I=2.5A；
（2）由P=UI=U2/R可得，该“热得快”正常工作的电阻：
R=88Ω；
（3）因加热时甲、乙装置吸收的热量相同，即Q食用油吸=Q水吸
所以，由Q吸=cm（t-t0）可得：
c水m水（t′-t0）=c食用油m食用油△t食用油，
代入数据可得：
4.2×103J/（kg?℃）×0.6kg×（39℃-20℃）=1.9×103J/（kg?℃）×0.6kg×△t食用油，
解得：△t食用油=42℃。
答：（1）小明所用“热得快”正常工作电流是2.5A；
（2）该“热得快”正常工作的电阻是88Ω；
（3）若加热时甲、乙装置吸收的热量相同，则食用油的温度变化了42℃。???????
【解析】
1.??
解：（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接比较，但产生热量的多少可以通过U形管中液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
图乙中，两个电阻串联在电路中目的是控制它们的电流相同；
（2）图甲装置中，两个5Ω的电阻并联后与一个5Ω的电阻再串联，容器b外连接的5Ω电阻，它起分流的作用；
根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻并联的总电流和左边电阻的电流相等，即I右=I左；右边两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I左=I内+I外，所以，I左＞I内，烧瓶内的电阻值都是5Ω（阻值相等），通电时间相等，根据Q=I2Rt可知，通电一段时间后，a容器（左边容器）中电流产生的热量多；
（3）乙图中，右侧U形管中液柱上升幅度更大。根据串联电路的电流特点可知，电流和通电时间相等，通电一段时间后，装置d容器内电阻大，产生的热量多。
故答案为：（1）U形管中液面高度差；电流；（2）电流；a；（3）d。
（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接比较，但空气温度的变化可以通过U形管中液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
串联电路处处相等；
（2）（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间相同。
本题考查了学生利用控制变量法和转换法探究电流产生热量多少和各影响因素之间的关系的实验。
1.??
（1）根据P=UI分析解答；
（2）由电阻的影响因素（导体的材料、长度、横截面积和温度）结合P=I2R分析粗导线不怎么热的原因。
本题考查利用电功率公式以及电阻影响因素分析解释生活中的现象，难度不大。
1.??
（1）根据P=UI求出小明所用“热得快”正常工作电流；
（2）根据P=UI=U2/R求出该“热得快”正常工作的电阻；
（3）加热时甲、乙装置吸收的热量相同，根据Q吸=cm（t-t0）得出等式即可得出答案。
本题考查了电功率公式和吸热公式的应用，是一道较为简单的计算题。