九年级物理全册 16.4科学探究：电流的热效应同步测试 (新版)沪科版

16.4科学探究：电流的热效应
一、单选题（共10题；共20分）
1.在电源插座上插入一个大功率的电炒锅一段时间后，往往在插座处发热，产生该现象的原因是：
A. 通过插座处的电流比其它地方大
B. 插座处的金属导热性能好
C. 通过插座处的电量比其它地方多
D. 插座处的电阻比较大
2.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. 电脑机箱内有小风扇
C. 电动机外壳有许多散热
片 D. 家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
3.如图所示的实验装置，将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气，通电前，A、B两U形管内的液面相平，接通电源一分钟后，通过A、B两个U形管内的液面相比较（）
A. A管中的液面较
高
B. B管中的液面较高
C. A管和B管的液面一样
高 D. A管中的液面先升高后又降低
4.小明家的电热毯内的电阻丝断了，他爸爸把断了的电阻丝搭在一起，电热毯仍能使用，但不久又会在搭接处烧断．会在搭接处烧断的原因是（）
A. 电阻丝上搭接处电阻较小，造成局部过热
B. 电阻丝上搭接处电阻较大，造成局部过热
C. 电阻丝上搭接处电流比其它处电流小，造成局部过热
D. 电阻丝上搭接处电流比其它处电流大，造成局部过热
5.如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置．实验现象表明（）
A. 在电阻相同、通过电阻的电流相同的情况下，电流通过一个电阻的时间越长，这个电阻产生的热量越多
B. 在通过电阻的电流和时间都相同的情况下，电阻越小，这个电阻产生的热量越多
C. 在通过电阻的电流和时间都相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多
D. 在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多
6.某同学家的1000W电炉子突然灭了，检查发现电炉丝烧断了，他把烧坏的地方剪掉一小段再接入电路，则电炉子1s内产生的热量将（）
A. 大于1000J
B. 小于
1000J C. 等于
1000J D. 无法确定
7.两条电热丝串联在电路中，在相同的时间内产生热量较多的是（）
A. 通过电流较大的电热
丝 B. 电阻值较大的电热丝
C. 电压较小的电热
丝
D. 电阻值较小的电热丝
8.下列家用电器中，不属于电热器的是（）
A. 电炉
B. 电熨
斗 C. 电动剃须
刀 D. 恒温箱
9.某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，设计了如下电路图，其中正确的是（）
A. B.
C. D.
10.如图是研究电流产生热量实验装置的一部分，已知两瓶内装有同质量、同温度的煤油，当在A、B间接上电源后，发现乙的温度升高比甲要快，下列比较R1、R2两电热丝的说法正确的是（）
A. 流过R2的电流较大
B. 流过R1的电流较大
C. R1的阻值较大
D. R2两端的电压较大
二、填空题（共5题；共9分）
11.某电热水壶正常工作时的电流为5A、电阻为42Ω．假设电热水壶正常工作时电能全部转化为水的内能，工作5min后，水吸收的热量为________ J，此热量能把质量为1kg、温度为20℃的水加热到
________ ℃[水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃）]．
12.某家用电器水壶的额定功率是1.5kW，正常工作3min，该电热水壶消耗的电能是________J，不计热量损失，可将1.5L初温为20℃的水加热到________℃．[ρ水=1.0×103kg/m3， c水=4.2×103J/（kg▪℃），结果保留一位小数]
13.若某家庭使用功率为2000W，容积为100L的电热水器，加满水后，把初温是10℃的水加热到70℃，这些水需要吸收的热量是________ J，若该电热水器的效率为75%，则需要加热的时间为
________ s．[c水=4.2×103J/（kg•℃）]．
14.额定功率是1500W的电热水壶正常工作3.5min，把质量为1kg温度为30℃的水加热至沸腾（在标准大气压下），则水吸收的热量是________ J，电热水壶消耗的电能是________ J．[c水=4.2×103J/（kg•℃）]．
15.通电的灯泡在发光时，灯丝的温度达到2000℃以上，而连接灯泡的导线却没有明显发热，这主要是因为________ ，由焦耳定律可知电流通过灯丝产生的热量远大于电流通过导线产生的热量．
三、计算题（共1题；共15分）
16.某品牌电热水壶的铭牌内容如下，根据提供的信息计算：
（1）电热水壶正常工作时的电阻和电流是多少？
（2）当电热水壶装满水时，将水从20℃烧开需要吸收多少热量？
[C水=4.2×103J/（kg•℃），1L=10﹣3m3，气压为一标准大气压，电热水壶吸收的热量忽略不计] （3）若售货员宣传该电热水壶烧开一壶水仅需要5分钟，可信吗？请通过计算说明理由．
X牌电热水壶
四、解答题（共1题；共5分）
17.用电饭锅做饭的过程中，电饭锅很热而连接电饭锅的导线却不热，请你用焦耳定律的有关知识说明产生这一现象的原因。

五、实验探究题（共1题；共6分）
18.如图是探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气．
（1）实验中，用________的变化反映密闭空气温度的变化．
（2）图甲可探究电流产生的热量与________的关系，通电一段时间后，________（填“左”或“右”）侧容器中电阻产生的热量多．
（3）图乙可探究电流产生的热量与________的关系，通电一段时间后，________（填“左”或“右”）侧容器中电阻产生的热量多．
（4）该实验用到的研究物理问题的方法有控制变量法和________法．
六、综合题（共2题；共30分）
19.（2017•巴彦淖尔）某兴趣小组设计了一种智能化的电热水器，如图所示，它主要由工作电路和控制电路两部分组成，工作电路可以在保温和加热两档之间切换，当磁控开关L线圈中的电流等于或大于20mA 时，磁控开关L的簧片吸合（簧片与线圈电阻不计），当线圈中的电流小于20mA时簧片断开，光敏电阻R 随光照强度E（表示光照射强弱的物理量，单位是坎德拉，符合cd）变化的关系如下表所示，当开关S闭合时：
（1）若控制电路中R0=82Ω，U2=2V，当光强E达到多少时，控开关的簧片恰好吸合？
（2）当线圈中的电流等于20mA时，工作电路处于何种档位？将质量为2kg的水由50℃加热至100℃需吸收多少热量？
（3）若工作电路在加热和保温两种状态时R1的功率之比为25：9，求R1与R2的比值．
20.（2017•黄冈）如图甲是某型号的电热炉，图乙是其电路结构简图，通过控制档位开关S a、S b可以获得四档加热功率，已知电阻丝R1的阻值为44Ω，不计温度对R1、R2阻值的影响．
（1）当开关S b断开，S a与触点1接通时，求通过开关S a的电流；
（2）当开关S b断开，S a与触点2接通时，电热炉对1kg水加热7min，水温升高30℃，求电热丝R2的阻值．已知消耗的电能有75%被水吸收，水的比热容为4.2×103J/（k•℃）
（3）若开关S b闭合时，电热炉的电功率总比S b断开时大，请比较R1、R2阻值的大小关系，并写出分析过程．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【分析】通过电水壶、导线、插头及插座的电流相等；由焦耳定律可知，在电流和通电时间相同时，电阻越大发热越多．
【解答】电水壶工作时，电流的流动路径：插座（火线)→插头→导线→电水壶→导线→插头→插座（零线)，故电流流经各处的电流相等；由Q=I2Rt可知，在电流和通电时间相同时，由于插座处接触不良电阻大，故插座处发热较多．
故选：D．
2.【答案】D
【解析】【解答】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．不符合题意．
B、过多的热量会影响计算机的正常工作，机箱内有风扇，这都是为了散失热量．不符合题意．
C、电流通过电机产生的热量是有害的，有许多散热片可以用来散热．不符合题意．
D、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．符合题意．
故选D．
【分析】本题考查电热的危害的防止，电视机的后盖上有小孔、电动机外壳上有散热片、电脑机箱内有小风扇都是为了散热，确保用电器正常工作．
3.【答案】B
【解析】【解答】解：因串联电路中各处的电流相等，所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等；
由Q=I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，
密闭空气吸收热量后，体积膨胀，右侧气体膨胀更大所以B管中的液面较高，故ACD错误，B正确。

故选B。

【分析】由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系，根据Q=I2Rt比较两电阻产生的热量关系，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，U形管内两液面的差值变大，据此进行解答。

4.【答案】B
【解析】【解答】解：将电阻丝的两个断头接上后，接头处是两根导线相切，由于接触的部位很少，很细，电阻就较大．根据焦耳定律公式Q=I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下电阻越大，产生的热量越多，温度越高，因此搭接头处容易被烧断．
故选B．
【分析】解答本题的关键就是理解接头处被烧断的原因是温度过高造成的，而温度过高是因为热量多．5.【答案】D
【解析】【解答】解：由图知，外置的5Ω电阻和容器内的电阻并联，则通过左边容器内电阻的电流大于通过右边容器内电阻的电流；
而两侧容器内的电阻相同，通电时间相同，左侧液面高度较高，说明左侧产生的热量较多，可得在电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，产生的热量越多．
故选D．
【分析】分析题图，外置电阻和容器内的电阻并联，则通过左边电阻的电流大于右边电阻的电流；
根据实验现象，左侧的液面较高说明左侧产生的热量较多，比较加热时间、电流、电阻的大小得出结论．6.【答案】A
【解析】解答：把电炉丝烧坏的地方剪掉一小段再接入电路，电炉丝的材料.横截面积不变而长度变短，
导体电阻R变小，电源电压U不变，由可知，电炉子的电功率变大，大于1000W，由W=Pt可知，电炉子在1s内产生的热量大于1000J；
分析：导体电阻由导体材料.长度.横截面积决定，先分析电炉丝电阻如何变化，然后由判断电炉子功率如何变化，最后分析电炉子产生的热量如何变化．
7.【答案】B
【解析】【解答】解：在串联电路中，电流处处相等，根据公式Q=I2Rt可知，电阻越大，在相同的时间内产生的热量就越多．
故选B．
【分析】串联电路中，电流相等，在相同的时间内根据公式Q=I2Rt可知，电阻越大，产生的热量越多．8.【答案】C
【解析】【解答】解：电炉、电熨斗、恒温箱是将电能转化为内能的用电器，属于电热器，故ABD不符合题意；电动剃须刀是将电能转化为机械能和内能的用电器，不属于电热器，C符合题意．故选C．
【分析】电热器是将电能转化为内能的用电器，根据各个选项中用电器的能量转化进行分析解答．
9.【答案】B
【解析】【解答】A、此图只有一个电阻，故A错；
B、此图的两个电阻不同且串联，保证通过两个电阻的电流相同，故B正确；
C、此图的两个电阻不同但并联，通过两个电阻的电流不同，故C错；
D、此图只有一个电阻，故D错。

故选B。

【分析】探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，需保证通过导体的电流相同，电阻不同，结合串、并联电路电流的规律进行分析。

10.【答案】D
【解析】【解答】AB、由图可知，两电阻串联，通过它们的电流相同，AB不符合题意；
CD、当在A. B间接上电源后，发现乙的温度升高比甲要快，说明乙电阻产生的热量多，而Q＝I2Rt，通过导体的电流、通电时间相同，所以乙的电阻大；又因为U＝IR，所以乙电阻R2两端的电压大，C不符合题意、D符合题意.
故答案为：D.【分析】电流产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关；图中通过导体的电流、通电时间相同，导体的电阻不同，研究的是电流产生的热量与电阻的关系．
二、填空题
11.【答案】3.15×105；95
【解析】【解答】解：电流产生的热量为：Q=I2Rt=（5A）2×42Ω×5×60s=3.15×105J
由于全部转化，则水吸收的热量为：Q吸=Q=3.15×105J
由Q吸=cm△t可得：△t===75℃
则水的末温为t=75℃+20℃=95℃
故答案为：3.15×105J；95．
【分析】根据焦耳定律公式求出电流产生的热量，得出水吸收的热量，结合水的吸热公式再求水的温度．12.【答案】2.7×105；62.9
【解析】【解答】解：由P=可得电热水壶正常工作3min消耗的电能为：
W=Pt=1500W×3×60s=2.7×105J；
由ρ=得水的质量为：
m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3 m3=1.5kg
根据Q=cm（t﹣t0）可得：
t=+t0=+20℃≈62.9℃
故答案为：2.7×105；62.9
【分析】（1）利用W=Pt求出消耗的电能；
（2）先计算出水的质量，结合吸热公式求出末温．
13.【答案】2.52×107；1.68×104
【解析】【解答】解：（1）将该电热水器装满水，由ρ=得水的质量为：
m=ρV=1×103kg/m3×100×10﹣3m3=100kg．
使水温由10℃升高到70℃，水需要吸收热量为：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（70℃﹣10℃）=2.52×107J．
（2）因为电热丝所产生热量的70%被水吸收，
所以Q放===3.36×107J．
由Q放=W=Pt得：
t===1.68×104s．
故答案为：2.52×107；1.68×104．
【分析】（1）由密度公式计算出水的质量，由吸热公式Q吸=cm△t计算吸收的热量．
（2）根据电热水器的效率先计算电热丝正常工作时所产生热量，再由电热公式计算电流产生这些热量所需要的时间．
14.【答案】2.94×105；3.15×105
【解析】【解答】解：（1）在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，
水吸收的热量：
Q吸=c水m△t=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣30℃）=2.94×105J；
（2）水壶正常工作，水壶的功率：P=P额=1500W，
3.5min内消耗的电能：W=Pt=1500W×3.5×60s=3.15×105J．
故答案为：2.94×105；3.15×105．
【分析】（1）知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，根据吸热公式Q吸=cm△t计算出水吸收的热量；
（2）已知额定功率和通电时间，根据公式W=Pt求出消耗的电能．
15.【答案】导线的电阻远小于灯丝的电阻
【解析】【解答】解：因为灯与导线串联，
所以通过的电流相等、通电时间相等，
据Q=I2Rt，导线的电阻远小于灯丝的电阻，即R灯丝＞R导线，
所以电流在灯丝上产生的热量比导线上产生的热量多，
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．
故答案为：导线的电阻远小于灯丝的电阻．
【分析】由焦耳定律知道，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．
三、计算题
16.【答案】（1）解：根据P=UI可得电热水壶额定电流为： I= = =5A，由I= 可得：R=
==44Ω；
答：电热水壶正常工作时的电阻44Ω；电流是5A；
（2）解：由ρ= 得水的质量为：
m=ρV=1000kg/m3×3×10﹣3 m3=3kg，
水吸收的热量为：
Q=cm△t=4.2×103∕（kg•℃）×3kg×（100℃﹣20℃）=1.008×106J；
答：当电热水壶装满水时，将水从20℃烧开需要吸收1.008×106J热量；
（3）解：由P= 得电热水壶在额定功率下提供的热量为：
Q=W=Pt=1100W×5×60s=3.3×105J
因为W＜Q，
所以5min中烧开一壶水不可信．
答：若售货员宣传该电热水壶烧开一壶水仅需要5分钟，不可信，因为提供的热量小于水吸收的热量．
【解析】【分析】（1）利用P=UI求出额定电流，结合欧姆定律求出电阻；（2）先利用密度公式求出水
的质量，再根据吸热公式Q=cm△t求出水吸收的热量；（3）利用W=Pt求出烧开一壶水消耗的电能，对比水吸收的热量，分析解答．
四、解答题
17.【答案】答：电饭锅通电时，电饭锅内加热板与连接电饭锅的导线串联，通过的电流和通电时间相同；因电饭锅内加热板的电阻远大于导线的电阻，所以根据焦耳定律Q=I2Rt可知，加热板上电流产生的热量远大于导线上产生的热量，故电饭锅很热而连接电饭锅的导线却不热。

【解析】【分析】电熨斗和导线串联，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电阻越大电流产生的热量越多，据此分析。

五、实验探究题
18.【答案】（1）U形管中液面高度
（2）电阻；右
（3）电流；左
（4）转换法
【解析】【解答】解：（1）据试验装置可知，电流通过导体产生热量使得容器中的空气受热膨胀，从而导致U型管中的液面会发生变化，故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映；（2）在甲装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流I与通电时间t
相同，探究导体产生的热量与电阻的关系；甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧电阻产生热量多；则右侧容器内空气吸收的热量多，（3）在乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I
=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通右
过电流的一半，探究导体产生的热量与电流的关系；由焦耳定律Q=I2Rt可知，左侧电阻产生热量多；（4）通过U型管液面高度差的变化来反映电阻产生热量的多少，这种研究方法叫转换法．故答案为：（1）U形管中液面高度；（2）电阻；右；（3）电流；左；（4）转换法．【分析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究时运用了控制变量法；（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；（2）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；（3）探究电流产生热量跟通电电流关系时，控制通电时间和电阻不变．
六、综合题
19.【答案】（1）解：因当磁控开关L线圈中的电流等于或大于20mA时，磁控开关L的簧片吸合（簧片与线圈电阻不计），根据欧姆定律I= ，电路的总电阻： R串联= = =100Ω，
因R0=82Ω，由电阻的串联，光敏电阻：
R=R串联﹣R0=100Ω﹣82Ω=18Ω，
由表中数据可知，此时光强E达到1cd；
答：若控制电路中R0=82Ω，U2=2V，当光强E达到1cd时，控开关的簧片恰好吸合；
（2）解：由题意，当线圈中的电流等于20mA时，磁控开关L的簧片吸合，因不计簧片与线圈电阻，R2短路，电路只有R1；当磁控开关L的簧片断开时，R2与R1串联，由串联的电阻规律此时电路的总电阻变大，根据P=UI= ，因电源电压不变，故此时工作电路的功率较大，处于加热档位；
将质量为2kg的水由50℃加热至100℃需吸收的热量：
Q=cm△t=4.2×103J（/kg•°C）×2kg×（100°C﹣50°C）=4.2×105J；
答：当线圈中的电流等于20mA时，工作电路处于加热何种档；将质量为2kg的水由50℃加热至100℃需吸收多少热量4.2×105J；
（3）解：由（2）知，电路只有R1时为加热状态，两电阻串联时为保温状态，根据： P=UI= ，对R1而言，两种状态下的功率与电压的平方成正比，即：
= ，
即：= = = ，
= ﹣﹣﹣﹣①
在保温电路中，由串联电路电压的规律有：
U 1保+U 2保=U﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，将②代入①有：
= ，
整理有：
= ，在保温电路中，根据分压原理：
= = ，
即：= ．
答：若工作电路在加热和保温两种状态时R1的功率之比为25：9，R1与R2的比值为2：3．
【解析】【分析】（1）由题意，根据欧姆定律求串联的电阻，再由电阻的串联求R，根据表中数据得出光强；（2）线圈中的电流等于20mA时，磁控开关L的簧片吸合，电路中只有R1，根据P=UI= ，由功率大小确定工作电路处于何种档位；已知水的初温和末温，根据Q=cm△t求吸收的热量；（3）由（2）两种状态，根据P=UI= ，对R1而言，两种状态下的功率与电压的平方成正比，得出R1在两种不同状态下的电压之比，根据串联电路电压的规律，在保温电路中，由串联电路的分压原理求出电阻之比．
20.【答案】（1）解：当开关S b断开，S a与触点1接通时，电路为R1的简单的电路，因串联电路中各处的电流相等，
所以，通过开关S a的电流：
I a= = =5A
（2）解：当开关S b断开，S a与触点2接通时，R1与R2串联，水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×30℃=1.26×105J，
由η= ×100%可得，消耗的电能：
W= = =1.68×105J，
由W=UIt= t可得，电路的总电阻：
R= = =121Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电热丝R2的阻值：
R2=R﹣R1=121Ω﹣44Ω=77Ω
（3）解：若开关S b闭合，当S a接2时电路为R2简单电路，当S a接1时R1与R2并联，则当S a接2时电路
中的总电阻最大，电路的总功率最小，即P b闭小= ；若开关S b断开，当S a接1时电路为R1简单电路，当S a接2时R1与R2串联，则当S a接1时电路的总电阻最小，电路的总功率最大，即P b断大= ，
因开关S b闭合时，电热炉的电功率总比S b断开时大，
所以，P b闭小＞P b断大，即＞，则R1＞R2
【解析】【分析】（1）当开关S b断开，S a与触点1接通时，电路为R1的简单的电路，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出通过开关S a的电流；（2）当开关S b断开，S a与触点2接通时，R1与R2串联，知道水的质量和温度的变化量以及比热容，根据Q吸=cm△t求出水吸收的热量，根据η= ×100%求出消耗的电能，利用W=UIt= t求出电路的总电阻，利用电阻的串联求出电热丝R2的阻值；（3）分析开关S b 闭合电路中的最大总电阻，得出此种情况下电路的最小总功率；分析开关S b断开时电路的最小总电阻，得出此种情况下电路的最小总功率，根据P= 比较R1与R2的阻值关系．。