13.4电流的热效应同步练习- 2020-2021学年北师大版九年级物理全一册含答案

第十三章　四、电流的热效应
一、选择题
1.[2020·菏泽]
最先精确地确定了导体产生的热量与电流、电阻和通电时间关系的科学家是(　　)
A.安培
B.伏特
C.欧姆
D.焦耳
2.[2020·福建]
下列家用电器中,利用电流热效应工作的是
(　　)
A.电风扇
B.电视机
C.电热水壶
D.电冰箱
3.通过一根电阻丝的电流为2
A,通电1
min产生了2.64×104
J的热量,它的电阻是
(　　)
A.66
Ω
B.6600
Ω
C.110
Ω
D.220
Ω
4.[2019·自贡]
把一个标有“10
V　3
W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12
V的电源上(如图1所示),小灯泡恰能正常工作。该电路工作10
s,定值电阻产生的热量是(　　)
图1
A.60
J
B.36
J
C.30
J
D.6
J
5.两个电热器的电阻之比为3∶2,通过它们的电流之比是1∶2,在相同的时间内,它们放出的热量之比为
(　　)
A.3∶8
B.3∶4
C.3∶1
D.1∶16
6.已知一台直流电动机两端的电压为6
V,通过电动机的电流为2
A,线圈的电阻为0.5
Ω。则在1
min内电动机消耗的电能及产生的热量分别为
(　　)
A.720
J,120
J
B.720
J,720
J
C.720
J,600
J
D.600
J,120
J
7.如图2所示,在四个相同的水槽中盛有质量和初温都相同的纯水,现将阻值为R1、R2的电阻丝(R1(　　)
图2
二、填空题
8.[2019·贵阳]
22岁的中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能,这是一百多年来对物质超导零电阻特性的又一重大发现。若未来实现石墨烯超导输电,根据　　　　
定律推断输电线路可实现电能零耗损。?
9.[2020·安徽]
如图3所示的电路中,电源电压U=9
V,电阻R1=200
Ω,R2=100
Ω,则通电1
min该电路产生的热量为　　　　J。?
图3
10.[2020·南充]
小明将线圈电阻为4.84
Ω的电动机接入220
V的家庭电路中,关闭其他用电器,只让电动机工作时,观察到他家标有2000
imp/(kW·h)的电能表3
min内闪烁了100次,则电动机在这段时间内消耗的电能为　　　　kW·h,电动机线圈产生　　　　J的热量。
11.两个发热电阻R1∶R2=1∶4,当它们串联在电路中时,在相同时间内,R1、R2放出的热量之比为　　　　;已知R1=10
Ω,那它们并联在4
V电路中,两个电阻在100
s内产生的热量是
　　　　J,它们放出的热量之比为　　　　。?
12.有一款新型智能电热水壶,有高、中、低三挡,并可以手动调节,它的等效电路如图4所示,其中R1=R2=88
Ω,均为电热丝,单刀双掷开关S2可接a或b。
图4
(1)当开关S1　　　　、S2接　　　　时,电热水壶处于低温挡。?
(2)当开关S1　　　　、S2接　　　　时,电热水壶处于中温挡。?
(3)当开关S1　　　　、S2接　　　　时,电热水壶处于高温挡。?
13.某电饭锅设有“加热”和“保温”两挡,其内部简化电路如图5所示。当开关S置于“1”挡时,电饭锅处于　　　　(选填“加热”或“保温”)状态;若电饭锅保温和加热时总功率之比为1∶50,则电阻R0和R1的阻值之比为　　　　。?
图5
三、实验探究题
14.[2019·攀枝花]
如图6所示是探究电流通过导体时产生热量的实验,甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器。其中密封着等量的空气和一段电阻丝(阻值在图中已标出),U形管中装有等量的液体,接通电源,观察现象。
图6
(1)实验中通过观察　　　　　　　　的变化来比较导体所产生热量的多少,这运用了　　　　
(选填“转换法”或“等效替代法”)的物理思想。?
(2)用甲装置进行实验时,通过控制通电时间和电路中的　　　　不变,研究导体产生的热量与电阻的关系。?
(3)在乙装置中,C、D透明容器中产生热量较多的是　　　　容器。?
15.[2019·绍兴]
在验证焦耳定律(Q=I2Rt)中电热与电阻的定性关系时,实验小组设计出如图7所示的三种电路连接情况(已知R甲图7
实验电路
玻璃管内液面高度
小组结论
你的合理解释与评价
A
液面都
不上升
　导体产生的热量跟电阻无关
(1)?
?
B
　液面都上升,
且Δh甲<Δh乙
　电流通过导体时,电阻越大,产生的热量就(2)　
　　?
　电流和时间都相同,验证了焦耳定律中Q与R的定性关系
C
　液面都上升,且Δh甲(3)　　　　Δh乙?
　电流通过导体时,电阻越小,产生的热量就越多
(4)???
?
四、计算题
16.某校师生自制了一台多功率电烤箱,电路结构如图8所示,所选两根电热丝R1、R2的阻值分别为75
Ω、150
Ω,由于电路电压不足,实际工作电压为200
V,求:
(1)这台电烤箱以最大功率工作时,通过电烤箱的电流。
(2)这台电烤箱以最大功率工作5
min,电热丝产生的热量。
(3)这台电烤箱以最大功率工作5
h,消耗多少度电。
图8
答案
1.D　2.C　3.C
4.D　[解析]
(1)由P=UI可得,小灯泡正常发光时的电流:IL===0.3
A。
(2)因串联电路中总电压等于各用电器两端的电压之和,且小灯泡正常发光,所以,R两端的电压:UR=U-UL=12
V-10
V=2
V,
因串联电路中各处的电流相等,该电路工作10
s,定值电阻产生的热量:
Q=W=URIt=2
V×0.3
A×10
s=6
J。
5.A　6.A
7.D　[解析]
由电路图及已知条件可知,图D中电路总电阻最小,四个电路的电压相等,通电时间相等,由Q=t可知,图D中电路产生的热量最多,则水吸收的热量也最多,水的温度最高。
8.焦耳　
9.16.2　[解析]
由电路图可知,两个电阻串联,故电路的电流:
I===0.03
A,
则通电1
min该电路产生的热量:
Q=I2Rt=I2(R1+R2)t=(0.03
A)2×(200
Ω+100
Ω)×60
s=16.2
J。
10.0.05　1.8×104　[解析]
关闭其他用电器,只让电动机工作,由电能表的参数“2000
imp/(kW·h)”知,电路中每消耗1
kW·h的电能,指示灯闪烁2000次,所以当指示灯闪烁100次时,电动机消耗的电能:
W=
kW·h=0.05
kW·h=1.8×105
J。
(2)由W=UIt可得,电动机工作时的电流:
I===
A,
所以电动机线圈产生热量:
Q=I2Rt=
A2×4.84
Ω×3×60
s=1.8×104
J。
11.1∶4　200　4∶1　[解析]
当两电阻串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比:===,其放出的热量之比Q1∶Q2=I2R1t∶I2R2t=R1∶R2=1∶4。当R1=10
Ω时,R2=4R1=4×10
Ω=40
Ω,所以两个电阻并联时在100
s内产生的热量:Q总=W总=W1+W2=t+t=×100
s+×100
s=160
J+40
J=200
J,Q1'∶Q2'=W1∶W2=t∶t=R2∶R1=4∶1。
12.(1)断开　b　(2)闭合　b　(3)闭合　a
13.保温　1∶49
14.(1)液面高度差　转换法　(2)电流　(3)C
[解析]
(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但电阻丝对容器中的空气加热时,空气温度升高,体积膨胀,引起U形管中液面高度的变化,所以通过液面高度差的变化来反映电阻丝产生热量的多少,这种研究方法叫转换法。(2)图甲中两个电阻串联在电路中,电流相同,通电时间相同,电阻不同,运用控制变量法,可探究电流产生的热量跟电阻的关系。(3)图乙中两个5
Ω的电阻并联后再与一个5
Ω的电阻串联,根据串联电路的电流特点可知,通过两容器内电阻的电流I左>I右,而两容器内电阻的阻值都是5
Ω,通电一段时间,由Q=I2Rt知,C容器中电流产生的热量较多。
15.(1)两实验电阻没有接入电路,液面都不上升,无法验证焦耳定律中Q与R的定性关系
(2)越多　
(3)>
(4)两电阻并联,电流不同,实验现象无法验证焦耳定律中Q与R的定性关系
16.(1)两电热丝并联工作时电烤箱的功率最大,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过电烤箱的电流:
I=I1+I2=+=+=4
A。
(2)这台电烤箱以最大功率工作5
min,电热丝产生的热量:Q=W=U实It=200
V×4
A×5×60
s=2.4×105
J。
(3)电烤箱的最大功率:
P=UI=200
V×4
A=800
W=0.8
kW,
由P=可得,这台电烤箱以最大功率工作5
h消耗的电能:
W'=Pt'=0.8
kW×5
h=4
kW·h=4度。