153電熱器電流的熱效應(yīng)（備作業(yè)）2021-2022學(xué)年九年級物理下冊（蘇科版）

課時15.3電熱器電流的熱效應(yīng)（備作業(yè)）（解析版）基礎(chǔ)練習(xí)某同學(xué)探究焦耳定律，部分電路如圖所示。兩個相同的燒瓶中裝有初溫相同、質(zhì)量不等的煤油，裝置左側(cè)煤油多于右側(cè)。通電一段時間后，左側(cè)溫度計示數(shù)高于右側(cè)。下列說法正確的是（）A．通過右側(cè)電阻絲的電流比左側(cè)小B．右側(cè)電阻絲的阻值比左側(cè)小C．該裝置不能用于探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量多少與電阻大小的關(guān)系D．通過溫度計的示數(shù)變化判斷電流產(chǎn)生熱量的多少，這種方法是控制變量法【答案】B【解析】A、由圖知，兩電阻絲串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，各處的電流是相同的，故A錯誤；

B、兩個相同的燒瓶中密封初溫相同的煤油，左側(cè)的煤油的質(zhì)量大，通電一段時間后，做側(cè)玻璃管中液面比右側(cè)高，說明電流通過左側(cè)電阻絲產(chǎn)生的熱量多；電流和通電時間均相同，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知，左側(cè)電阻絲的阻值大，故B正確；

C、由前面解答可知，通過電阻絲的電流和通電時間均相同，雖然兩側(cè)煤油的質(zhì)量是不相同的，但本題中左側(cè)的油肚餓質(zhì)量大，溫度升的高，表明吸收的熱量多，故能探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量多少與電阻大小的關(guān)系，故C錯誤；

D、通過溫度計的示數(shù)變化判斷電流產(chǎn)生熱量的多少，這屬于轉(zhuǎn)換法，故D錯誤。如圖實驗裝置可用于探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與電阻大小的關(guān)系”。實驗裝置中，兩根電阻絲R1（5Ω）、R2（10Ω）串聯(lián)后分別放入兩個相同的封閉空氣盒中；兩個空氣盒各自連接一個相同的U形管，兩U形管裝有同種液體并封閉等量的空氣，且兩U形管內(nèi)的各液面相平。下列說法正確的是（）A．該實驗裝置是利用U形管中液體的熱脹冷縮來反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少B．通電一段時間后，會發(fā)現(xiàn)左側(cè)U形管的液面高度差小于右側(cè)U形管C．兩側(cè)空氣盒與U形管中裝等量的煤油也可以完成探究任務(wù)，且更節(jié)省時間D．利用該實驗裝置無法探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與通電時間長短的關(guān)系”【答案】B【解析】A、電熱絲對空氣盒內(nèi)的空氣加熱，空氣受熱膨脹，會推動U型管內(nèi)的液柱變化，通過液柱的變化可以判定電阻產(chǎn)生熱量的多少，故A錯誤；

B、由Q=I2Rt可知，在電路和通電時間相同時，右側(cè)電阻較大，產(chǎn)生的熱量較多，左側(cè)U形管的液面高度差小于右側(cè)U形管，故B正確；

C、煤油的比熱容遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空氣的比熱容，在吸收相同的熱量時，溫度變化較小，體積變化較小，U型管內(nèi)的液柱變化不明顯，利用煤油更浪費時間，故C錯誤；

D、實驗中可以通過開關(guān)來控制加熱的時間，能探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與通電時間長短的關(guān)系，故D錯誤。

三根相同的電熱絲分別全部串聯(lián)和全部并聯(lián)在同一電源下，它們產(chǎn)生相同的熱量，所需通電時間之比為（）A．1：3 B．1：9 C．3：1 D．9：1【答案】D【解析】由題意可知，三根電熱絲的電阻相同，三根電熱絲的電阻均為R，則全部串聯(lián)時總電阻R1=3R，全部并聯(lián)時總電阻R2=R/3，由電熱公式Q=U2t/R知，在U、Q相同時，t和R成正比，則通電時間之比t1：t2=R1：R2=3R：R/3=9：1。

甲、乙兩電阻，通過的電流之比為1：2，通電時間之比為3：4，若產(chǎn)生的電熱相等，則甲和乙電阻之比為（）A．8：3 B．3：8 C．3：16 D．16：3【答案】D【解析】根據(jù)題意可知，通過甲乙的電流之比I甲：I乙=1：2，通電時間之比t甲：t乙=3：4，產(chǎn)生熱量之比Q甲：Q乙=1：1；由Q=I2Rt得甲和乙電阻之比：R甲：R乙=16:3小林同學(xué)在進(jìn)行電學(xué)知識綜合復(fù)習(xí)時，根據(jù)如圖所示電阻a、b的IU圖象，通過分析、計算作出了以下的判斷，其中正確的是（）A．a(chǎn)、b串聯(lián)時，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為1：2B．a(chǎn)、b并聯(lián)時，相同時間內(nèi)消耗的電能之比為2：1C．將a、b并聯(lián)接在2V的電源上，干路電流為0.3AD．將a、b串聯(lián)接在3V的電源上，通過b的電流為0.3A【答案】C【解析】A、a、b串聯(lián)在電路中，電流是相同的，由圖象可知，當(dāng)電流都為0.2A時，a的電壓為4V，b的電壓為2V，即a兩端的電壓是b兩端電壓的2倍，根據(jù)Q=I2Rt=UIt可知，相同時間內(nèi)a、b產(chǎn)生熱量之比為2：1，故A錯誤；

B、a、b并聯(lián)在電路中，電壓是相同的，由圖象可知，當(dāng)電壓為2V時，a的電流是0.1A，b的電流是0.2A，即a的電流是b的電流的1/2；根據(jù)Q=I2Rt=UIt可知，相同時間內(nèi)a、b產(chǎn)生熱量之比為1：2，故B錯誤；C、將a和b并聯(lián)，并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等；當(dāng)a兩端電壓為2V時，由圖象可知，通過a的電流為0.1A，通過b的電流為0.2A，根據(jù)并聯(lián)電路的電流關(guān)系可知，干路電流為0.1A+0.2A=0.3A，故C正確；

D、將a和b串聯(lián)，電流相同，由圖象可知，當(dāng)電路中的電流為0.1A時，a的電壓為2V，b的電壓為1V，滿足它們兩端電壓（總電壓）為3V，所以由串聯(lián)電路的電流特點可知，通過b的電流為0.1A，故D錯誤。

小明家的電飯鍋電源線壞了，他在網(wǎng)上新買了一根，使用時聞到橡膠的焦糊味，他立即拔下電源插頭，發(fā)現(xiàn)這根電源線很熱，其它用電器仍然正常工作。你認(rèn)為引起電源線過熱的原因可能是（）A．電路的電壓過高 B．新買的電源線過細(xì)C．新買的電源線過粗 D．新買的電源線過短【答案】B【解析】A、家庭電路中各用電器是并聯(lián)的，其它用電器仍正常工作，說明電路的電壓正常，所以A不符合題意；

B、電飯鍋跟導(dǎo)線串聯(lián)，通過的電流大小和通電時間均相同，如果導(dǎo)線過細(xì)，則導(dǎo)線的電阻將會很大，由Q=I2Rt可知，導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量很多，會導(dǎo)致導(dǎo)線燒焦，所以B符合題意；

C、電飯鍋跟導(dǎo)線串聯(lián)，通過的電流大小和通電時間均相同，如果導(dǎo)線太粗，則導(dǎo)線的電阻將會很小，導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量很少，導(dǎo)線不會燒焦，所以C不符合題意；

D、電飯鍋跟導(dǎo)線串聯(lián)，通過的電流大小和通電時間均相同，如果導(dǎo)線短，則導(dǎo)線的電阻將會很小，導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量很少，導(dǎo)線不會燒焦，所以D不符合題意。

如圖所示，在左、右兩個相同容器中分別裝有質(zhì)量和溫度都相同的水和煤油，通電后，兩容器中的液體同時升到60℃，由此可知（）A．R1=R2 B．R1＜R2 C．R1＞R2 D．條件不足，無法確定【答案】B【解析】兩容器內(nèi)裝有質(zhì)量和初溫都相等的水和煤油，末溫也相等，因為水的比熱容較大，根據(jù)公式Q=cm△t可知，水吸收的熱量較多，由電路圖可知，電阻R1與R2并聯(lián)，它們兩端的電壓U相等，閉合開關(guān)，它們的通電時間t相等，∴由公式Q=W=U2t/R，可知R1＜R2如圖所示電路，電源電壓為12V且保持不變，滑動變阻器的最大阻值為25Ω，若先將電路中連接“4V2W”的燈泡L1，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P的位置在A點，可使其正常發(fā)光。再把原來的燈換成一個“6V3W”的燈泡L2，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P的位置在B點，也可以使該燈泡正常發(fā)光（實驗中兩燈的電阻均保持不變），在這一過程中，下列說法正確的是（）A．電流比別處小，產(chǎn)生的熱量多 B．電流比別處大，產(chǎn)生的熱量多C．電阻比別處小，產(chǎn)生的熱量多 D．電阻比別處大，產(chǎn)生的熱量多【答案】D【解析】在家庭電路中，導(dǎo)線相互連接處因接觸不良，該處的電阻較大，在電流、通電時間相同時，產(chǎn)生的熱量較多，往往比別處更容易發(fā)熱，甚至引起火災(zāi)。由上述可知選項A、B、C都不正確。圖甲為一種新型電飯鍋，圖乙為其簡化電路，其中R1和R2均為電熱絲，S1是自動控制開關(guān)，通過開關(guān)的控制，可實現(xiàn)智能化地控制食物在不同時間段的溫度。圖丙為其在工作的30min內(nèi)功率隨時間變化的圖象。已知其高溫檔的功率為600W，電阻R1=5R2。（1）請寫出電飯鍋在低溫檔保溫時兩個開關(guān)的通斷狀態(tài)。

（2）求出電飯鍋在這30min內(nèi)產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮浚?）見解析；（2）7.8×105J【解析】（1）由圖示電路圖可知，開關(guān)S閉合、S1斷開時，只有電阻R1接入電路，此時電路電阻最大，S1閉合時，兩電阻并聯(lián)，此時電路中電阻最小。

電源電壓一定，由P=U2/R可知S1斷開時電功率最小，處于保溫狀態(tài)；（2）題意可知，高溫?fù)蹼姽β剩篜1=600W，高溫?fù)鯐r兩電阻并聯(lián)，已知：R1=5R2，由P=U2/R則：P加熱/P保溫=（R1+R2）/R2=6:1P保溫=1/6P加熱=1/6×600W=100W，

由圖示圖象可知，t加熱=20min=1200s，t保溫=10min=600s，

由Q=W=Pt可得，30min內(nèi)產(chǎn)生的熱量：

Q=P加熱t(yī)加熱+P保溫t保溫=600W×1200s+100W×600s=7.8×105J。

提升練習(xí)如圖是小明探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的裝置：在兩個相同的燒瓶中裝有質(zhì)量____（選填“相等”或“不等”）的_____（選填“同種”或“不同”）液體，瓶中各放置一根電阻絲，且R甲大于R乙，這樣的裝置可以研究電流產(chǎn)生的熱量與____的關(guān)系；實驗中通過觀察______來比較電阻絲發(fā)熱量的多少；如果所用液體僅水或煤油，為使實驗現(xiàn)象明顯些，應(yīng)選擇____來進(jìn)行實驗。 【答案】相等；同種；電阻；溫度計示數(shù)變化；煤油【解析】這是研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系的實驗，使用了串聯(lián)電路，使電流相等，為了比較產(chǎn)生的熱量的多少，應(yīng)使用相同的等質(zhì)量的液體來吸收熱量，通過觀察溫度計示數(shù)的變化來反映吸收的熱量的多少，為了使效果明顯，應(yīng)使用比熱容小的煤油進(jìn)行實驗。如圖，有二個電阻R1、R2分別以串聯(lián)和并聯(lián)的方式接入相同電壓的電路上，則相同時間內(nèi)產(chǎn)生熱量較多的是圖中_________圖的電路（填“a”或“b”）。 【答案】a【解析】a圖中兩電阻并聯(lián)，電路的總電阻Ra=；b圖中兩電阻串聯(lián)，電路的總電阻Rb=R1+R2；∴Ra＜Rb，又∵Q=I2Rt、I=，∴Q=t，因此，Qa＞Qb小明利用圖所示的實驗裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”．甲、乙兩瓶中裝有質(zhì)量與初溫都相同的煤油，甲瓶中銅絲的電阻比乙瓶中鎳鉻合金絲的電阻小。（1）實驗中煤油吸熱的多少是通過_________來反映的（選填“溫度計示數(shù)”或“加熱時間”）．（2）為了在較短的時間內(nèi)達(dá)到明顯的實驗效果，小明選用煤油而不用水做實驗，是因為煤油的比熱容_________水的比熱容（選填“大于”或“小于”）。（3）通電一定時間后，乙瓶中的溫度計示數(shù)升高的快，由此得出的實驗結(jié)論是_________。（4）該實驗中用到的研究物理問題的法是_________?！敬鸢浮浚?）溫度計示數(shù)；（2）小于；（3）在電流和通電時間相同時，導(dǎo)體電阻越大產(chǎn)生的熱量越多；（4）控制變量法（或轉(zhuǎn)換法，填對一個即可）【解析】（1）兩電阻絲產(chǎn)生熱量的多少是通過溫度計示數(shù)的變化反映出來的．由Q=cm（t﹣t0）得，t=+t0，可見影響溫度計示數(shù)的不只是熱量，還有煤油的初溫和質(zhì)量，所以要保證煤油的初溫和質(zhì)量都相同，才能通過溫度的變化反映出熱量的多少。（2）若將燒瓶中裝有水，則由Q=cm△t可知：在相同質(zhì)量的水和煤油中，吸收的相同的熱量時，由于水的比熱容大，溫度升高的度數(shù)少，溫度計的示數(shù)變化不明顯；（3）綜合實驗過程，使用相同質(zhì)量與初溫都相同的煤油，在電流和通電時間相同的前提下，乙瓶中的溫度計示數(shù)升高的快，說明乙瓶中的煤油吸收的熱量多，即乙瓶中的鎳鉻合金絲產(chǎn)生的熱量多；所以可得出的結(jié)論是：在電流和通電時間相同時，導(dǎo)體電阻越大產(chǎn)生的熱量越多（4）為保證通過兩個電阻的電流總是相等，電阻串聯(lián)；同時保證了它們的通電時間也相等，導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量就只與電阻有關(guān)了，為此采用控制變量法。煤油吸熱的多少是通過溫度計示數(shù)的變化來反映的，這是采取的轉(zhuǎn)換法。

如圖（甲）所示，兩只相同的燒瓶里裝有同樣的煤油，它們的初溫相同，實驗小組同學(xué)利用該裝置探究“電流的熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系”．（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖（甲）的電路連接完整（要求兩電阻串聯(lián)、通過電阻絲的電流可以改變且連線不得交叉）（2）兩燒瓶中電阻絲的材料、橫截面積均相同，由圖可知：兩電阻絲的阻值Ra_________Rb（選填“＞”、“＜”或“=”）（3）通電一段時間后，a、b兩溫度計的示數(shù)如圖（乙）所示，則b的示數(shù)是_________℃。由此可知：在相同的時間內(nèi)，電流一定時，電阻越_______，它產(chǎn)生的熱量越________。（4）若將圖（甲）的電路改成圖（丙）所示，通電一段時間后，_________溫度計的示數(shù)較大．（選填“a”或“b”）【答案】（1）電路圖如下圖所示；（2）＜；35；大；多；（3）a【解析】（1）滑動變阻器、兩電阻絲串聯(lián)接入電路，電路圖如下圖所示。（2）由圖甲可知，電阻Rb的電阻絲長，又∵電阻絲的材料、橫截面積均相同，∴Ra＜Rb．（3）由圖乙b所示溫度計可知，溫度計分度值是1℃，溫度計示數(shù)是35℃；由圖乙可知，溫度計b的示數(shù)大于溫度計a的示數(shù)，則Rb產(chǎn)生的熱量大于電阻Ra產(chǎn)生的熱量，已知兩電阻串聯(lián)，Ra＜Rb，通過兩電阻的電流I、通電時間t都相等，由此可見：在相同的時間內(nèi)，電流一定時，電阻越大，它產(chǎn)生的熱量越多。（4）由圖丙可知，兩電阻并聯(lián)，電阻兩端的電壓U相等，已知Ra＜Rb，由Q=t可知，Qa＞Qb，所以通電一段時間后，a溫度計的示數(shù)較大。如圖是“探究電流的熱效應(yīng)跟電阻大小關(guān)系”的實驗裝置圖．A、B兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，燒瓶A內(nèi)金屬絲是銅絲，電阻較小；燒瓶B內(nèi)的金屬絲是鎳鎘合金絲，電阻較大。實驗中應(yīng)使兩瓶中盛裝的煤油的質(zhì)量________（選填“相等”或“不相等”）。當(dāng)開關(guān)閉合后，_________（選填“A”或“B”）瓶中溫度計示數(shù)上升較快。 【答案】相等；B【解析】（1）根據(jù)控制變量法，實驗中改變要研究的因素，控制不研究的因素一定；（2）根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt，銅絲和鎳鉻合金絲是串聯(lián)的，所以電流I和通電時間t相同，鎳鉻合金絲比銅比電阻大，所以產(chǎn)生電熱多，故B瓶的溫度上升較快。小紅和小芳想利用如圖所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻