沪科版初中物理九年级全册16-4科学探究：电流的热效应练习含解析新版沪科版 8页

1 第四节科学探究：电流的热效应 精选练习 考点一、电流的热效应 1．（2017·张家口）1．下列用电器中，利用电流热效应工作的是（） A．电脑 B．电饭煲 C．电视机 D．电风扇 【答案】B 【解析】电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应。电脑的部分部件利用了电流的磁效应工作的，故 A 错误；电饭煲利用了电流的热效应工作的，故 B 正确；电视机也是利用了电流的磁效应来工作的，故 C 错 误；电风扇利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应，故 D 错误，故选 B。 2．（2017·保定）发现通电导体产生热量与电流、电阻、通电时间关系的物理学家是（） A．牛顿 B．帕斯卡 C．焦耳 D．瓦特 【答案】C 【解析】导体通电时产生的热量与电流的平方、电阻的大小、通电时间成正比，这叫做焦耳定律，是物理 学家焦耳发现的，故选 C。 3．（2018·河南）李想为了验证“电阻和通电时间一定时，电流越大，通过导体产生的热量越多。”这一 猜想，选用了如下器材：稳压电源、电流表、滑动变阻器、开关、停表各一个；装有煤油的烧瓶一个，烧 瓶内电阻丝的阻值是 10 Ω，插在瓶中的温度计量程是 0～100 ℃；导线若干。顺利完成了实验并记录了实 验数据如下表。 （1）李想要用如图的电路完成实验，请你用笔画线代替导线将如图连接完整。 （2）实验结束后，李想为了缩短实验时间，对原实验方案稍加改动：实验器材不变，通电时间和电流的预 2 设值不变，第一次实验煤油初温仍为 20℃，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，直接把 前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，20 s 后 记 录 末 温 ······ 指 出 改 动 后 方 案 的 一 点 不 足 （ 可 以 结 合 原 方 案 的 实 验 数 据 ） ： _____________________________。 【答案】（1）如图所示（2）第二、三次实验的起始温度错误 【解析】（1）根据表格中的数据，实验中电路最大电流为 0.4 A，所以电流表选择 0～0.6 A，滑动变阻器 按照“一上一下”的原则串联接入电路即可。 （2）实验中把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，但表格中初温相同，所以第二、三次实验的起始 温度错误。 考点二、焦耳定律 4．（2017·河北石家庄）如图所示，R1、R2 为两根发热电阻丝，且 R1＜R2，它们上面分别放有一根火柴，闭 合开关 S 后，先燃烧的火柴是（） A．甲 B．乙 C．同时燃烧 D．无法判断 【答案】A 【解析】由电路图知两电热丝 R1、R2 并联，由并联电路的电压特点知闭合开关 S 后，两电阻的电压和通电时 间都相同，根据 Q＝W＝ 2U tR 可知，在电压和通电时间一定时，电阻越小产生的热量越多。因为 R1＜R2，所 以 Q1＞Q2，电阻丝 R1 的温度高，所以甲火柴先被点燃，故选 A。 3 5．（2017·山东济南）灯泡通电后灯丝已经热得发光，而连接灯泡的导线却不怎么热，其原因是（） A．导线的绝缘皮隔热 B．通过导线的电流小于通过灯丝的电流 C．导线散热比灯丝快 D．导线的电阻远小于灯丝的电阻 【答案】D 【解析】灯泡通电后，灯丝和导线串联，因为 I 丝=I 导线，R 丝＞R 导线，所以通电时间 t 相同，根据 Q=I2Rt 知 道，Q 丝＞Q 导线，所以热得发光，而连接灯泡的导线却不怎么热，故 D 正确，故选 D。 6．（2017·济南）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为 380 V，线圈电阻为 2  ，线圈中电流为 10 A。 这台电动机正常工作 1 s 消耗的电能为 W，产生的热量为 Q，则（） A．W=3 800 J，Q=200 J B．W=3 800 J，Q=3 800 J C．W=72 200 J，Q=200 J D．W=72 200 J，Q=3 800 J 【答案】A 【解析】电动机正常工作 1 s 消耗的电能 W=UIt=380 V×10 A×1 s=3 800 J，电动机正常工作 1 s 产生的 热量 Q=I2Rt=(10 A)2×2 Ω×1 s=200 J，故 A 正确。 7. （2018·河北保定）一台电动机正常工作时，两端的电压为 220 V，通过线圈的电流为 10 A，若此线圈 的电阻为 2 Ω，那么它的电功率是_____W，这台电动机 1 min 内产生的热量是_____J。 【答案】200 1.2×104 【解析】它的电功率 220 V 10 A 2200 WP UI    。电动机 1 min 内产生的热量： 2 2 410 A 2 Ω 60 s 1.2 10 JW I Rt     （ ） 。 8．（2017·广东）一个 5 Ω的电阻通过它的电流为 2 A，在 10 s 内放出的热量是_____J，如果通过它的 电流减小为原来的 1/2，在相同时间内所放出的热量是原来的_____（设电阻值不变）。 【答案】200 1/4 【解析】在 10 s 内放出的热量 2 22 A 5 Ω 10 s 200 JQ I Rt    （ ） 。（2）电流减小为原来的 1/2，由 2Q I Rt 可知，放出的热量变为原来的 1/4。 考点三、电热的利用和防止 9．（2018·石家庄）下列各种方法和措施中，不是为了防止电热危害的是（） A．电脑机箱中安有电风扇 B．炎热夏天，连续长时间工作的电视机要停用一会儿 C．天气潮湿时，长期不用的电器隔一段时间要通一次电 4 D．电视机的后盖上有许多散热孔 【答案】C 【解析】电脑机箱中安有电风扇，是为了散热而防止电热危害，A 不符合题意；炎热夏天，连续长时间工作 的电视机要停用一会儿，是为及时散去产生的热量，B 不符合题意；天气潮湿时，长期不用的电器隔一段时 间要通一次电，是为了产生电热，驱除机器的湿气，是利用的电热，C 符合题意；电视机的后盖上有许多散 热孔，也是为散去产生的热量，D 不符合题意。 10.（2017·山东）由于电流的_____________效应，当电流通过电阻时会产生热量。一根 60 Ω的电阻丝接 在 36 V 的电源上，通过电阻丝的电流为_________A，在 10 min 内产生的热量为________________J。 【答案】热 0.6 1.296×104 【解析】电流通过电阻时会产生热量，是电流的热效应。一根 60 Ω的电阻丝接在 36 V 的电源上，通过电 阻丝的电流为 36 V =0.6 A60 Ω UI R   ，10 min 内产生的热量为：  22 4= 0.6 A 60 Ω 10 60 s 1.296 10 JQ I Rt      。 11．（2018·山东）下列用来防止电热危害的是（） A．取暖用的电热器 B．电热水壶的金属外壳 C．电熨斗的金属外壳 D．电视机上的散热孔 【答案】D 【解析】供取暖用的电热器是利用电热的装置，不是防止电热危害的，故 A 错误；电热水壶的金属外壳， 是电热水壶的一部分，是利用电热给水加热，故 B 错误；电熨斗的金属外壳是利用了金属具有良好的导热 能力，不是用来防止电热危害的，故 C 错误；电流通过电视机时产生的热量是有害的，电视机的散热窗是 用来散热的，故 D 正确。 12．（2017·邯郸）烧杯中装有质量为 100 g 的水,在其中放置一个阻值为 210 Ω的电热丝。给电热丝通过 0.5 A 的电流。在不计热量损失的情况下,通电 1 分钟[c 水=4.2×103 J/(kg·℃)]（） A．电热丝产生的电热为 315 J,水温升高 7.5 ℃ B．电热丝产生的电热为 3 150 J,水温升高 7.5 ℃ C．电热丝产生的电热为 315 J,水温升高 75 ℃ D．电热丝产生的电热为 3 150 J,水温升高 75 ℃ 【答案】B 【解析】电流产生的热量为 Q=I2Rt=(0.5 A)2×210 Ω×60 s=3 150 J，水温会升高 5  3 3150 7.54.2 10 J/ kg 0.1kg Qt cm       J ℃℃ 。 13．（2017·河北保定）下列关于如图所示实验的说法中错误的是（） A．该实验研究的是电流的热效应 B．实验中采用了控制变量法 C．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 D．实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少 【答案】C 【解析】由实验装置可知，该实验研究电流产生的热量与什么因素有关，探究的是电流的热效应，故 A 正 确。电流产生的热量，与电阻的大小，电流的大小和通电时间有关。研究其中一个因素对电流产生热量多 少的影响，而保持其他两个因素不变，这种方法是控制变量法，故 B 正确。由 2Q I Rt ，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多，故 C 错误，符合题意。实验中是通过观察温度计示数 的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少，这种方法叫转换法，故 D 正确。故选 C。 14．（2017·哈尔滨）在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热，老化更快。原因是连接处 （） A．电流比别处小，产生的热量多 B．电阻比别处大，产生的热量多 C．电阻比别处小，产生的热量多 D．电流比别处大，产生的热量多 【答案】B 【解析】在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，在电流、通电时间相同时，产生 的热量较多，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾，由上述可知选项 A、C、D 都不正确，故选 B。 15．（2017·合肥）一阻值为 60 Ω的电热丝接在电源上，通过它的电流为 2 A，通电 1 min 产生的热量为 （） A．1.44×104 J B．7.2×103 J C．3.6×103 J D．1.2×102 J 【答案】A 6 【解析】根据 2Q I Rt 产生的热量为  22 42 A 60 60 s . J1 44 10Q I Rt      ，故选 A。 16．（2018·张家口）对焦耳定律的理解，下列说法正确的是（） A．电流做了多少功就有多少电能转化为内能 B．电流通过电阻产生的热量与电流成正比 C．用电器两端的电压越大，产生的热量越多 D．通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多 【答案】C 【解析】如图：三个电阻丝串联，电流相等，根据焦耳定律 2Q I Rt ，在电流和通电时间相等的情况下， 电阻越大，产生的热量越多，瓶内气体温度升高体积变大，所以电阻最大的瓶的气球体积变化最大。故选 C。 17．（2017·济南）当一个电阻的阻值为 R 时，将它接在电路中通电一段时间，产生的热量为 Q。如果要使 它产生的热量为 2Q，下列办法中可行的是（） A．将电压变为原来的 2 倍，通电时间变为原来的 0.5 B．将电阻变为原来的 2 倍，通电时间变为原来的 0.5 C．将电阻变为原来的 0.5，通电时间变为原来的 2 倍 D．将电压变为原来的 0.5，电阻变为原来的 2 倍 【答案】A 【解析】将电压变为原来的 2 倍，通电时间变为原来的 1/2，由 Q=U2/Rt 可知，产生的热量变为 2Q，故 A 正 确；将电阻变为原来的 2 倍，通电时间变为原来的 1/2，由 Q=U2/Rt 可知，热量变为原来的四分之一，故 B 错误；将电阻变为原来的 1/2，通电时间变为原来的 2 倍，由 Q=U2/Rt 可知，热量变为原来的 4 倍，故 C 错 误；将电压变为原来的 1/2，电阻变为原来的 2 倍，由 Q=U2/Rt 可知，热量变为原来的 1/8，故 D 错误，故 选 A。 18．（2017·山西）随着科技的发展和人民生活水平的提高，旧的电网已越来越不适应人们生活用电的需 要，为此很多地方都开始了电网改造，改造后的家庭电网大大改善了生活用电的需求，下列说法正确的是 （） A．电能表的“容量”增大后，则用电器能消耗更多的电能 B．导线改成了更粗的铜线后，导线上的发热损失减少了 C．空气开关取代闸刀开关和熔断器，不仅使用方便，而且可靠性强 D．导线铺设在优质的塑料套管内，增加了用电的安全性 【答案】BCD 【解析】电能表的“容量”增大，指的是允许接的用电器的总功率增大，而用电器消耗更多的电能，与 电功率大小无关，故 A 错误；导线改成了更粗的铜线后,横截面积增大,在材料、长度不变时,电阻减小, 在电流、通电时间相同的情况下,由 Q=I2Rt 可知，电阻越小，产生的热量就越小，故 B 正确；因为空气 7 开关带有保险装置，当电流过大时，开关中的电磁铁起作用，使开关断开，切断电路，不仅使用方便， 而且可靠性强，故 C 正确；因为优质的塑料管是良好的绝缘体，增加了用电的安全性，故 D 正确。 19．（2018·河北）在“探究影响电流热效应的因素”的活动中，同学们根据对电暖器的观察猜想到电流 通过电热器产生的热量可能与电流的大小、导体的电阻及通电时间有关.下面是同学们为验证猜测而进行的 探究，请你帮他们完成相关的内容。 （1）设计实验：如图甲所示，将一段电阻丝浸没在一定质量的煤油中，通电时，煤油的温度会升高。因此， 可以将电阻丝产生热量的多少转换为液体温度的___________来反映； （2）进行实验：①将如图所示的装置按图乙接入电路，闭合开关，观测在一定时间内液体温度的变化。② 保持_______不变，调节滑动变阻器，改变通过电阻丝的电流，进行多次实验；此过程是为了验证电流通过 电阻丝产生的热量与_________的关系；③保持通过电阻丝的电流不变，改变通电时间，观测液体温度的变 化；④如图丙所示，将两段阻值_______（填“相等”或“不等”）的电阻丝分别装在两个相同装置中，将 它们串联接入电路中，是为了控制___________相等，通电一段时间，观测两个装置中液体温度的变化。 （3）若要用图丙的装置探究水和煤油吸热升温的不同，需要对其中一个容器进行两点改变，一是将煤油换 成水，水的_________（填“质量”或“体积”）和温度与另一容器中液体相同；二是将电阻丝调换为 _________________________。 【答案】（1）变化（2）电阻和时间电流不等电流和时间（3）质量与另一装置中电阻相等的电阻丝 【解析】（1）实验利用了转换法，即将电阻丝产生热量的多少转换为液体温度的变化，使不易直接观测的 量转换不容易观测的量的方法。 （2）②调节滑动变阻器，改变通过电阻丝的电流，进行多次实验目的要研究电热与电流的关系，所以应保 持电阻和通电时间相等。④如图（丙）所示，将它们串联接入电路中，利用了串联电路电流相等的特征， 当然通电时间也一定相等，可以研究电热与电阻的关系，应选择两段阻值不同的电阻丝分别装在两个相同 装置中，通电一段时间，观测两个装置中液体温度的变化。 （3）若要用图（丙）的装置探究水和煤油吸热升温的不同，根据控制变量法的思想，应保证两种液体的质 量相等，初温相同，并且容器中的电阻值也应该相等，这样相等时间产生的热量才相等。 20．（2017·山东济南卷）如图所示电路中，灯泡 L 上标有“12 V 3 W”字样，R 为定值电阻。闭合开关 S 8 后，灯泡 L 恰好正常发光，电流表的示数为 0.45 A。通过计算回答： （1）灯泡 L 的额定电流是多少安？ （2）定值电阻 R 的阻值是多少欧？ （3）该电路工作 5 min，定值电阻 R 产生得热量是多少焦？ 【答案】（1）0.25 A （2）60 Ω （3）720 J 【解析】（1）根据公式 P=UI 得，灯泡 L 的额定电流 IL=PL/UL=3 W/12 V=0.25 A； （2）因 R 与 L 并联，且 L 正常发光，电源电压 U=UL=UR=12 V，通过定值电阻 R 的电流 IR=I-IL=0.45 A-0.25 A=0.2 A，根据公式 I=U/R 得，R 的阻值 R=UR/IR=12 V/0.2 A=60 Ω； （3）t=5 min=300 s 定值电阻 R 产生的热量 Q=IR 2Rt=(0.2 A)2×60 Ω×300 s=720 J。