2020年秋沪科版九年级物理期末综合复习——16章电流做功与电功率（电热实验）有答案

16章电流做功与电功率（电热实验）
1．小明利用如图所示装置，探究不同物质的吸热能力。
（1）小明设计的电路中的R甲、R乙必须满足的条件是______，且实验中必须控制水和煤油的______相等。
（2）实验时，小明应先闭合开关______，再闭合开关______以保证水和煤油的加热时间相同。实验表明：由于水的温度变化比煤油的______（填“小”或“大”），因此水的吸热能力比煤油强。
（3）为了探究不同物质的吸热能力，此实验还可以这样设计：在水和煤油变化相同的温度情况下，通过比较______长短，也能判断出水和煤油的吸热能力强弱。
2．如图1所示，规格相同的容器装了相等质量的甲、乙两种液体，用不同的电热器串联进行加热（不计热损耗），已知R乙=2R甲，得到图2所示的液体温度与加热时间的图象。
（1）某时刻温度计示数如图1所示，此时乙液体的温度为__________℃。
（2）加热至2min时：
①甲液体吸收的热量为Q甲，乙的为Q乙则Q甲：Q乙=_____
②甲液体升高的温度为t甲，乙的为t乙。则t甲：t乙=_______
（3）甲液体的比热容_____乙液体的比热容
（选填“<”、“>”或“="）。判断依据是_____。
3．用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，两瓶中装了质量相等的煤油，A瓶中是阻值为10Ω的镍铬合金丝，B瓶中是阻值为5Ω的锰铜丝。
（1）实验中通过观察比较来________反映电流产生的热量的多少，这种研究物理问题的方法称为____法；
（2）通电一段时间后，发现A瓶中煤油温度升高的较多，据此可得出初步的实验结论是：_______；
（3）该实验装置还可以“探究水和煤油吸热升温的现象”，但需要做以下两个改动：
①______；②________。
4．小明同学在探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置，请仔细观察甲、乙两图。
（1）实验中通过观察两个U形管中液面__________的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
（2）你认为甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与___________的关系。
（3）由乙图所示的实验现象可以得到的结论是：在电阻、通电时间相同的情况下，通过电阻的__________越大，电阻产生的热量越多。
（4）该实验采取的探究方法有转换法与____________法。
（5）在家用电热水壶烧同一壶水时，若通电时间不够长，水就不能烧开，是因为电流通过导体产生热量多少与__________有关。
5．小红在探究“焦耳定律”时，设计了如图所示的实验，只连接一次电路就完成了实验探究。他的方法是用电阻丝（其中）给烧瓶中的煤油（煤油质量相同）加热。观察插在密封烧瓶中的玻璃管中煤油上升的高度，就可以对比电阻丝放热的多少。根据图示回答下列问题：
（1）探究电热的多少与电流的关系，应该对比______（选填“甲乙”或“乙丙”）两个烧瓶中的煤油柱上升的高度；
（2）探究电热的多少与电阻的关系，应该对比______（选填“甲乙”或“甲丙”）两个烧瓶中的煤油柱上升的高度，且这两个烧瓶中电阻丝的阻值应该______（选填“相同”或“不同”）。
6．小华想探究“电流通过导体产生的热量跟电阻大小是否有关”．实验桌上有三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量和初温都相同的煤油、完全相同的温度计，其中两个烧瓶内分别装有阻值为5Ω的电阻丝，第三个烧瓶内装有阻值为10Ω的电阻丝。实验桌上还有满足实验要求的电源、开关、滑动变阻器和导线若干．小华选取合适的器材，设计了如图1所示的实验装置。
（1）实验装置中，甲、乙两烧瓶中的电阻丝串联，目的是_____，其中甲烧瓶中装有5Ω的电阻丝，乙烧瓶中的电阻丝阻值应为_____Ω（选填“5Ω”或“10Ω”）；
（2）烧瓶内装煤油，而不是水，原因是煤油的_____较小，吸收相同的热量，温度的变化较_____；
（3）通过该实验探究得出的结论，可以解释下列现象_____(填序号)；
①电炉丝通过导线连接到电路中，电炉丝热得发红而导线几乎不发热
②家庭电路功率过大时，导线会发热，容易发生火灾事故
③冬天，房间使用电取暖器时，通电越久，房间温度越高
（4）如果要探究“电流通过导体产生的热量跟电流大小是否有关”，小华认为：可在图1的基础上添加一个实验器材_____，通过调节图1中滑动变阻器的滑片位置，改变电流的大小，比较在电流不同、通电时间相等时，_______（选填“同一”或“不同”）根电阻丝产生热量的多少可得出结论；
（5）学习了本部分内容后，小华上网查找资料发现了如下应用：为避免因线路结冰而倒杆断线，提高电网对极端气候、重大自然灾害的抵御能力，国家电网公司研制了直流熔冰装置。该装置需要1至2万千瓦的功率，最大熔冰电流可达6000安，最长熔冰距离可达200公里。如图2所示，为位于某电网线路上相距几十公里的A、B两地之间输电线路和固定在B地的熔冰装置。熔冰装置上的“+”、“-”是两个接线端子（相当于电源的正负极）。若要对A、B两地之间的“2”和“3”两根输电线进行熔冰，下面操作中，切实可行的是_____．（进行熔冰时，输电线上的高压交流电已切断）
A．分别将“2”和“3”两根输电线单独接在电源“+”、“-”两个接线端子上
B．将“2”和“3”两根输电线并联后接在电源“+”、“-”两个接线端子上
C．将“2”和“3”两根输电线串联后接在电源“+”、“-”两个接线端子上
7．为了探究电流通过导体产生热量与电流大小是否有关，某同学选择的实验器材有：如图所示的甲、乙两个完全相同的烧瓶，两个烧瓶口都盖有胶塞并插入相同规格的温度计，烧瓶内装入等质量的煤油和阻值均为R的电热丝（电阻值不随温度变化），调零的电流表、电压不变的电源、导线、滑动变阻器各一个，导线若干。实验中用煤油升高的温度Δt的大小表示电流通过电热丝R产生热量的多少，该同学设计的实验电路如图所示。
（1）为了完成该同学的探究实验，还需添加的测量仪器是：______；
（2）以下是该同学的主要实验步骤，请你帮她补充完整；
①将装置甲、滑动变阻器、电流表等电路元件串联接入电路中，将滑动变阻器调到最大阻值；
②闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到适当位置，记录电流表的示数为I1，观察并记录温度计的示数t0，通电时间为2min时，记录此时温度计的示数t，断开开关S；
③用装置乙替换电路中的装置甲，闭合开关，____，记录电流表的示数为I2，观察并记录温度计的示数t0，通电时间为________min时，记录此时温度计的示数t，断开开关S；
④利用公式?t＝_______（用测量的物理量的符号表示）计算出每次实验中煤油升高的温度，并记录在表格中。
（3）请帮助该同学设计一个记录实验数据的表格。____________
8．小明使用图（a）、（b）所示装置“探究影响电流热效应的因素”．
（1）图（a）中，甲乙两个烧瓶中电热丝的电阻大小不等，可以利用图（a）探究电热大小与_______的关系．
（2）图（b）中，调节滑动变阻器，可以探究电热大小与______________的关系．
（3）实验中通过观察______________判断电热丝放出的热量多少．
（4）小明利用图（b），经过多次实验测量，收集数据，绘制了温度计升高的温度t与电流I的关系图像，依据焦耳定律可知，图（c）中能正确反映，t-I关系的是__________。
9．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，且R
1=R
2。
（1）烧瓶中装入的煤油是________（选填“导体”或“绝缘体”）。
（2）请根据实物电路，在虚线框内画出对应的电路图。
（3）实验中，电流产生的热量无法直接测量，而是利用煤油高度变化量来表示，这种物理学研究方法叫做_________法。在以下三个实例中，没采用此方法的是________：
①借助电动机提升重物的高度判断电流做功多少；
②借助水压学习电压；
③借助验电器两金属箔片张开角度判断物体带电多少。（请选填序号）
（4）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____________________。
（5）小红用如图所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图象。根据焦耳定律可知，如图中能正确反映h-I关系的是__________。
（6）用Q=I
2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q=UIt计算任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因。___________________
10．如图所示是探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关的实验装置，甲、乙两个烧瓶内盛有等量的煤油且煤油的初温度相等，甲烧瓶内的电热丝的电阻恒为5Ω，乙烧瓶内的电热丝的电阻恒为10Ω，实验中使用的两个温度计完全相同。
（1）实验中利用_______________反映电热丝产生热量的多少。
（2）将滑动变阻器的滑片移至某个位置后闭合开关，观察并记录甲瓶中温度计示数随时间的变化。这个实验过程所探究的问题是_______________。
（3）将滑动变阻器的滑片移至某个位置，闭合开关，观察并记录5分钟内甲瓶中温度计的示数变化，断开开关；再将滑动变阻器的滑片移至另一个位置，闭合开关，观察并记录5分钟内甲瓶中温度计的示数变化，断开开关。这个实验过程所探究的问题是_______________。
（4）将滑动变阻器的滑片移至某个位置，闭合开关，分别记录5分钟内甲瓶和乙瓶中温度计的示数变化，断开开关。这个实验过程所探究的问题是_________________。
11．小明用如图甲所示实验装置探究a、b两种液体的吸热能力，在两个相同的烧瓶内分别接入电阻丝，装人质量相等的a、b两种液体，并分别插入温度计．
（1）实验中选用的两根电阻丝的阻值应______（选填“相同”或“不同”）
（2）实验中，用_________（选填“A”或“B”）间接反映液体吸收热量的多少;通过比较______（选填“A＂或“B＂）来判断液体吸热能力的强弱;
A．通电时间
B．温度计示数的变化量
（3）下表是某次的实验数据液体a加热后的温度如图乙所示，将温度计示数填入相应表格中．
物质
物理量
质量（g）
加热前温度（℃）
加热时间（min）
加热后温度（℃）
液体a
150
20
10
液体b
150
20
10
35
分析可知，________（选填“a”或“b”）液体的吸热能力较强．
（4）设质量为m的a液体中电阻丝的阻值为R，测出其电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为?t，若不计热量损失，则a液体的比热容为______（用所给出的物理量写出比热容的表达式），用该表达式计算出的比热容会比实际值______（选填偏大”或“偏小”）
（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的煤油，并接入兩根阻值不同的电阻丝，就可用这个装置来探究电流产生的热量与________的关系．
12．在探究“影响电流热效应的因素”实验中：
（1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。若他想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用_____（选填“煤油”或“水”），理由是_____。
（2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（见表）：
实验次数
电流/A
通电时间/s
电阻/Ω
温度升高量/℃
1
0.3
30
10
1.5
2
0.6
30
10
6.0
由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量_____。（填“越多”或“越少”）
（3）若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择乙图中_____（填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶_____（选填“串联”或“并联”）。
13．小华利用如图所示的装置探究电热与电流、电阻和通电时间的关系．烧瓶中装有一定质量的煤油，煤油中都浸泡着一段金属丝，并插有温度计．
（1）实验选择煤油而不用水的原因是_____，实验中通过比较_____来比较电阻丝产生热量的多少；
（2）如图甲所示，在室温状态下开始实验，闭合开关，调节滑片到M点位置，通电一段时间后，记录温度计示数，然后断开开关，冷却至室温．闭合开关第二次实验，把滑片移动到M点左侧某处，通电相同的时间，记录末温，发现第二次末温高于第一次，由此可以表明，通电时间与_____相同时，通过导体的电流越_____，产生的热量越多；
（3）若要探究电热与电阻的关系，可选择图乙中_____（选填“A”“B”或“C”）烧瓶中的电阻与甲图中烧瓶中的电阻_____联接入电路；
（4）知识应用：家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根导线连接起来使用，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾，原因是：通电时连接处的电阻比别处的电阻较_____（选填“大”或“小”），如果导线上这样的接头较多，会导致输送电能的效率变_____．
14．如图是小明同学在课外科技创新活动中制作的演示课本焦耳定律的替代实验装置．图中3个空烧瓶的瓶口向下，固定在坚直的木板上，瓶口用橡皮塞塞紧，3根两端开口的L形的玻璃短管穿过橡皮塞与瓶内相通，每根玻璃管中各有段相同长度的红色水柱，实验前3条红色水柱在同一高度，每个瓶中各有根电阻丝，每根电阻丝跟通过橡皮塞的引线与外面的电路连接(1、2、3、4、5、6为电路中的金属连接触点)，瓶子不漏气．请回答下列问题：
(1)此实验是通过观察玻璃管中红水柱上升的高度来判断电阻丝产生热量多少的．下面几个研究实例中，采用了相同研究方法的是_______(填序号)．
①“探究压力的作用效果与受力面积的关系”时，保持压力不变，改变受力面积
②研究声音的产生时，将发声的音叉与水面接触，水花四最表明音叉在振动
③利用光线表示光传播的径迹和方向
④“探究物体的动能与速度的关系”时，让网钢球从斜面的不同高度由静止滚下
(2)小明所在的实验小组分别将1、2触点和4、5触点连接起来，闭合开关S，①与②瓶中的两段电阻丝是______联的，通电20s后断开开关．本次实验是来研究电流产生的热量与__________的关系．
15．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两端阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变．
（1）在这个实验中，电流产生的热量多少是通过_____体现出来的．
（2）甲装置可探究电流产生的热量与_____的关系．
（3）在装置甲、乙的两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与_____的关系．
（4）在甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与气球_____（填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多．
（5）小华设计了如图丙所示方案来实验（烧瓶与甲图中的相同）．比较小军和小华所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是_____，理由是：_____．
答案
1．R甲=R乙
质量
S1
S2
小
加热时间
2．37
1：2
1：2
=
见解析
3．温度计示数的变化；
转换法；
在电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多；
应将A烧瓶中的煤油换成质量相等的水；
把A烧瓶中电阻丝换成阻值为5Ω的锰铜丝。
4．高度差
电阻
电流
控制变量
通电时间
5．乙丙
甲乙
不同
6．使电流相等
10
比热容
大
①
秒表
同一
C
7．停表
调节滑动变阻器的滑片到另一位置，改变电流
2
t-t0
略
8．电阻大小
电流大小
温度计升高的示数
A
9．绝缘体
转换
2
在电阻、通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多
A
不能；如电风扇消耗的电能只有部分转化为内能
10．温度计的示数变化
电流通过导体产生的热量跟通电时间是否有关
电流通过导体产生的热量跟电流大小是否有关
电流通过导体产生的热量跟电阻大小是否有关
11．相同
A
B
48℃
b
偏大
电阻
12．煤油
煤油比热容小
越多
B
串联
13．煤油的比热容较小
温度计示数的变化
电阻
大
B
串
大
低
14．②
串
电阻
15．气球膨胀体积大小
电阻
电流
c
甲乙
气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短