11.4 電流的熱效應(yīng) 同步練習(xí)

第十一章電功和電功率四、電流的熱效應(yīng)基礎(chǔ)過關(guān)全練知識點1探究影響電流熱效應(yīng)的因素1.在電學(xué)實驗時，若要保持電流和通電時間相同，只改變電阻時，關(guān)于上述的操作，下列說法正確的是()A.這是研究電熱與電流的關(guān)系B.這是研究電熱與電阻的關(guān)系C.這是研究電熱與通電時間的關(guān)系D.這是研究電熱與電流、電阻和通電時間的關(guān)系2.如圖所示，這是小芳同學(xué)設(shè)計的研究影響電熱因素的實驗電路，兩個燒瓶中裝有質(zhì)量、初溫相同的酒精，其中R甲>R乙。開關(guān)S閉合，通電一段時間后，則下列說法正確的是()A.甲燒瓶中酒精溫度上升的高 B.乙燒瓶中酒精溫度上升的高C.甲、乙燒瓶中酒精溫度升高量相同 D.條件不足，無法確定3.(2023北京房山期末)某同學(xué)想探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻、通電時間是否有關(guān)。他連接了如圖所示的電路進行實驗，其中兩個完全相同的密閉燒瓶內(nèi)分別裝有質(zhì)量和初溫都相同的煤油，相同的溫度計甲、乙，以及阻值為R1和R2的電阻絲(已知R1>R2)。(1)該實驗探究的問題是電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與是否有關(guān)。

(2)該實驗中，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少用來反映。

(3)閉合開關(guān)S一段時間后，甲溫度計的示數(shù)(選填“大于”“小于”或“等于”)乙溫度計的示數(shù)。

知識點2焦耳定律4.關(guān)于焦耳定律公式Q=I2Rt的說法中正確的是()A.在Q一定時，電流I和通電時間t越大，則導(dǎo)體的電阻R越大B.在Q一定時，電流I和通電時間t越大，則導(dǎo)體的電阻R越小C.在電流I和通電時間t越大時，產(chǎn)生的熱量Q一定越多D.在電流I和電阻R越大時，產(chǎn)生的熱量Q一定越多5.小于同學(xué)買了一段電阻絲，自制電褥子用于自家的饅頭房，冬季發(fā)面蒸饅頭，若這段電阻絲的阻值為44Ω，把電褥子接入家庭電路中，在每天工作6h的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為()A.2.376×106J B.2.376×105J C.2.376×108J D.2.376×107J6.(2023北京房山期末)(多選)額定電壓相同的甲、乙兩只電加熱器(俗稱“熱得快”)的銘牌如圖所示，若不考慮溫度對電阻的影響，下列判斷正確的是()A.相同時間內(nèi)，甲比乙消耗的電能多 B.正常工作時，電流通過甲做功較快C.正常工作時，甲比乙產(chǎn)生的熱量多 D.正常工作時，通過甲的電流比乙大7.如果電視機、電烙鐵和電風(fēng)扇上都標(biāo)有“220V60W”的字樣，使它們在額定電壓下工作相同的時間，產(chǎn)生熱量最多的是(選填“電視機”“電烙鐵”或“電風(fēng)扇”)，若電風(fēng)扇的線圈的電阻是2Ω，則在5min內(nèi)電流通過電風(fēng)扇做的電功為J，產(chǎn)生的熱量為J。(保留1位小數(shù))

8.(2022遼寧本溪、鐵嶺等中考)用如圖所示的裝置探究電流產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系。通電2min，(選填“左”或“右”)側(cè)U形管液面高度變化更大，電阻R1與R2產(chǎn)生的熱量之比為。

9.(2022北京清華附中月考)某型號的家用電飯鍋有兩擋，分別是高溫?zé)髶鹾捅貭F飯擋。其原理如圖所示(虛線框內(nèi)為電飯鍋的發(fā)熱部位)。已知R1=44Ω，R2=2156Ω。求：(1)電飯鍋高溫?zé)髸r，它的功率是多大；(2)電飯鍋保溫燜飯時，電阻R1兩端的電壓為4.4V，則電飯鍋工作10min產(chǎn)生的熱量是多少。知識點3電流的熱效應(yīng)的利用和防護10.(2022北京一七一中學(xué)三模)電流的熱效應(yīng)在科研、生產(chǎn)、生活中被廣泛應(yīng)用，有時會給人們帶來危害，下列情況中不屬于防止電熱危害的是()A.電腦兩側(cè)有散熱孔 B.電動機外殼有散熱片C.電飯煲內(nèi)安裝有電熱盤 D.電腦CPU上裝有小風(fēng)扇能力提升全練11.(2021北京中考)下列四種用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是()A.電冰箱 B.電視機 C.電腦 D.電熱水壺12.(2022北京交大附中月考)如圖是某家用電熱器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖，其中R1、R2為加熱電阻絲(R1>R2)。下列關(guān)于電阻絲的四種連接方式中電熱器提供的發(fā)熱功率大小說法正確的是() A.甲的連接方式發(fā)熱功率最大 B.乙的連接方式發(fā)熱功率最大C.丙的連接方式發(fā)熱功率最大 D.丁的連接方式發(fā)熱功率最大13.(2022北京中考)(多選)額定電壓相同的電熱水壺、電烤箱和電飯鍋正常工作過程中消耗的電能W和通電時間t的關(guān)系如圖所示。關(guān)于這三個用電器，下列判斷正確的是()A.正常工作時，電熱水壺比電烤箱產(chǎn)生的熱量少B.正常工作時，電熱水壺比電飯鍋的功率大C.正常工作時，通過電飯鍋的電流最小D.在一個月內(nèi)，電熱水壺消耗的電能一定最多14.(2022山東煙臺中考)如圖所示，電源電壓不變，燈泡L標(biāo)有“6V6W”字樣。閉合開關(guān)S1，燈泡L正常發(fā)光，此時燈泡L的電阻為Ω；再閉合開關(guān)S2，前后兩次電流表的示數(shù)之比為2∶3，則電阻R的阻值為Ω，電阻R在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為J。

15.(2023北京豐臺期末)在探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實驗中，同學(xué)們提出了以下猜想：猜想一：電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小有關(guān)；猜想二：電流產(chǎn)生的熱量與電流大小有關(guān)；猜想三：電流產(chǎn)生的熱量與通電時間有關(guān)。(1)同學(xué)們利用如圖1所示的器材進行實驗。其中，電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量不易直接測量，但此熱量基本被容器中的水吸收。根據(jù)能量守恒可知Q放=Q吸；根據(jù)Q吸=cmΔt，只要測出水的溫度變化量Δt，便可計算出水吸收的熱量Q吸；當(dāng)c、m一定時，可用Δt大小表示電流產(chǎn)生的熱量大小。這就是我們常說的轉(zhuǎn)換法。以下選項中用到“轉(zhuǎn)換法”的是()A.觀察水流的形成來理解電流的形成B.觀察驗電器兩個箔片的張角大小，大致判斷物體帶電量多少C.用等效電路圖描述復(fù)雜電路的不同狀態(tài)(2)A組同學(xué)利用該裝置探究“電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”。該探究實驗的因變量是。將六個電阻串聯(lián)是為了控制和通電時間相同；

(3)B組同學(xué)利用如圖2所示的器材探究“電流產(chǎn)生的熱量與電流大小是否有關(guān)”。他們調(diào)節(jié)電源電壓改變通過電阻絲的電流，記錄兩次電流大??；同時分別記錄兩次容器中水的溫度變化量Δt，從而計算出電流產(chǎn)生的熱量。該實驗中存在的問題是；

(4)B組同學(xué)改進實驗后，進行了多次測量和計算。將所得數(shù)據(jù)繪制成如圖3所示的Q?I關(guān)系圖像。他發(fā)現(xiàn)與數(shù)學(xué)函數(shù)y=x2圖像非常相似，為了讓圖像更簡潔，辨識度更高，他利用以上數(shù)據(jù)做了Q與I2關(guān)系圖像。則Q與I2關(guān)系圖像應(yīng)為圖4中的。

16.(2022北京二中教育集團一模)小亮利用如圖所示的裝置探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”，他將兩阻值為5Ω和10Ω的電熱絲分別放在如圖所示的甲、乙兩個完全相同的燒瓶中，在燒瓶中加入質(zhì)量、初溫均相同的煤油，再分別插入相同的溫度計，并把兩電阻絲串聯(lián)接入電路。(1)實驗中可以通過情況，來比較電熱絲產(chǎn)生熱量的多少。

(2)實驗過程中(選填“甲”或“乙”)燒瓶內(nèi)煤油的溫度升高得更多。

(3)小華想要探究“物體吸收熱量時，升高的溫度跟物質(zhì)種類的關(guān)系”，他對如圖的裝置進行改裝，請寫出需要改變的內(nèi)容。①；

②。

17.(2023北京房山期末)如圖所示的是某款家用電熱器的簡化電路，R1、R2為阻值一定的電熱絲。該電熱器接入電壓恒為220V的電路中，電熱器高溫?fù)醯墓β蕿?90W，低溫?fù)醯墓β蕿?10W。求：(1)處于低溫?fù)鯐r，通過電路的電流；(2)處于高溫?fù)鯐r，工作10min產(chǎn)生的熱量；(3)電熱絲R2的阻值。素養(yǎng)探究全練18.小華想探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻大小是否有關(guān)”。實驗桌上有三個完全相同的燒瓶，燒瓶內(nèi)裝有質(zhì)量和初溫都相同的煤油、完全相同的溫度計，其中兩個燒瓶內(nèi)分別裝有阻值為5Ω的電阻絲，第三個燒瓶內(nèi)裝有阻值為10Ω的電阻絲。實驗桌上還有滿足實驗要求的電源、開關(guān)、滑動變阻器和導(dǎo)線若干。小華選取合適的器材，設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置。 (1)實驗中需要控制的變量是和。

(2)其中a燒瓶中裝有5Ω的電阻絲，b燒瓶中的電阻絲阻值應(yīng)為(選填“5”或“10”)Ω。

(3)實驗中是通過比較來判斷電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少的。

(4)學(xué)習(xí)了本部分內(nèi)容后，小華上網(wǎng)查找資料發(fā)現(xiàn)了如下應(yīng)用：為避免因線路結(jié)冰而倒桿斷線，提高電網(wǎng)對極端氣候、重大自然災(zāi)害的抵御能力，國家電網(wǎng)公司2008年重點科技防災(zāi)減災(zāi)項目--直流熔冰裝置研制成功。該裝置需要1至2萬千瓦的功率，最大熔冰電流可達6000安，最長熔冰距離可達180千米。位于某電網(wǎng)線路上相距幾十千米的A、B兩地之間輸電線路和固定在B地的熔冰裝置如圖乙所示。熔冰裝置上的“+”“-”是兩個接線端子(進行熔冰時輸電線上的高壓交流電已切斷)。①該熔冰裝置的工作原理是利用電流的效應(yīng)，在熔冰過程中能量的轉(zhuǎn)化是將電能轉(zhuǎn)化為(選填“內(nèi)能”或“機械能”)。

②若要對A、B兩地之間的“2”和“3”兩根輸電線進行熔冰，切實可行的操作是。

A.分別將“2”和“3”兩根輸電線單獨接在電源“+”“-”兩個接線端子上B.將“2”和“3”兩根輸電線并聯(lián)后接在電源“+”“-”兩個接線端子上C.將“2”和“3”兩根輸電線串聯(lián)后接在電源“+”“-”兩個接線端子上19.小明給家中喂養(yǎng)熱帶魚的魚缸設(shè)計了一個加熱裝置(如圖甲)，該裝置電路如圖乙所示：L為照明裝飾小彩燈(標(biāo)有“6V3W”)，S1為總開關(guān)，S2為溫控開關(guān)(溫度低于20℃自動接通，溫度升高到24℃時自動斷開)，R是阻值為3Ω的電熱絲。某次換水后，魚缸內(nèi)有10kg初溫為19℃的水，閉合開關(guān)S1，L正常發(fā)光，R開始發(fā)熱。請你用所學(xué)知識與小明一起解決下列問題[c水=4.2×103J/(kg·℃)]：(1)電源電壓是多少?(2)R開始發(fā)熱到停止工作水吸收了多少熱量?(3)R開始發(fā)熱到停止工作的時間是多少秒?(不考慮熱量損失，電熱絲產(chǎn)生熱量均被水吸收。)

第十一章電功和電功率四、電流的熱效應(yīng)答案全解全析基礎(chǔ)過關(guān)全練1.B若保持電流和通電時間相同，只改變電阻時，由控制變量法可知這是在研究電熱與電阻的關(guān)系。2.A由圖知，電路的連接方式為串聯(lián)，則電流和通電時間相同，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，因為R甲>R乙，所以甲燒瓶中酒精溫度上升的高，故選A。3.答案(1)電阻(2)溫度計的示數(shù)變化量(3)大于解析(1)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時間有關(guān)，研究與其中一個因素的關(guān)系時，要控制另外兩個因素不變，由圖可知，通過兩電阻的電流相等，通電時間相同，而R1>R2，故該實驗探究的問題是電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻是否有關(guān)。(2)實驗中電流產(chǎn)生的熱量不易直接測量，可通過給質(zhì)量和初溫都相同的煤油加熱，根據(jù)Δt=Qcm，通過溫度計示數(shù)變化的多少反映產(chǎn)生熱量的多少，采用了轉(zhuǎn)換法。(3)閉合開關(guān)S一段時間后，因通過兩電阻的電流和通電時間相同，R1>R2，由焦耳定律Q=I2Rt可知R1產(chǎn)生的熱量多，4.B在Q一定時，電流I和通電時間t越大，則導(dǎo)體的電阻R越小，故A錯誤，B正確；在電流I和通電時間t越大時，因?qū)w的電阻大小不確定，則無法判斷產(chǎn)生的熱量的多少，故C錯誤；在電流I和電阻R越大時，因工作時間不確定，故產(chǎn)生的熱量Q不一定越多，故D錯誤。5.D自制電褥子接入家庭電路中，通過的電流I=UR=220V44Ω=5A，則電褥子工作6h產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=(5A)2×44Ω×6×3600s=2.376×106.BD根據(jù)W=Pt可知，用電器消耗電能的多少與時間和功率有關(guān)，但由于不知道兩只電加熱器是否正常工作，所以無法比較甲、乙消耗的電能，故A錯誤；電功率表示通過用電器的電流做功快慢的物理量，由圖可知，甲的額定功率比乙的大，所以正常工作時，電流通過甲做功較快，故B正確；根據(jù)Q=W=Pt可知，熱得快產(chǎn)生熱量的多少與時間和功率有關(guān)，只知道功率不知道時間，所以無法比較產(chǎn)生熱量的多少，故C錯誤；由于甲的額定功率比乙的額定功率大，根據(jù)P=UI可知，正常工作時，通過甲的電流比乙大，故D正確。7.答案電烙鐵1.8×10443.7解析三種用電器，只有電烙鐵在工作時，將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此在額定電壓下工作相同的時間，產(chǎn)生熱量最多的是電烙鐵。在5min內(nèi)電流通過電風(fēng)扇做的功W=Pt=60W×5×60s=1.8×104J，通過電風(fēng)扇的電流I額=P額U額=60W220V≈0.27A，則在5min內(nèi)電流通過電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量Q=I28.答案電阻右1∶2解析由圖知，大小不同的電阻串聯(lián)在電路中，電流和通電時間相同，探究的是電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系。根據(jù)Q=I2Rt可知，電流和通電時間相同時，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多，則右側(cè)電阻產(chǎn)生的熱量更多，右側(cè)U形管液面高度變化更大。根據(jù)Q=I2Rt可知，電流和通電時間相同時，產(chǎn)生的熱量和電阻成正比，則電阻R1與R2產(chǎn)生的熱量之比為Q1∶Q2=R1∶R2=5Ω∶10Ω=1∶2。9.解析(1)電飯鍋高溫?zé)髸r，電路中電功率最大，當(dāng)開關(guān)S接觸1時，電路中只有R1接入電路，電路中電阻最小，功率最大，則P最大=U2R1=(220V)244Ω=1100W。(2)電飯鍋保溫燜飯時，電路中總功率最小，當(dāng)開關(guān)S接觸2時，R1和R2串聯(lián)，此時電路中的電流I=I1=U1R1=4.4V44Ω=0.1A，電路中的總電阻R=R1+R2=44Ω+2156Ω=2200Ω，則電飯鍋工作10min產(chǎn)生的熱量Q10.C電腦兩側(cè)有散熱孔、電動機外殼有散熱片、電腦CPU上裝有小風(fēng)扇都是為了把各電器元件產(chǎn)生的熱及時散失掉，故A、B、D不符合題意。電飯煲內(nèi)安裝有電熱盤，這是利用電流的熱效應(yīng)來工作的，故C符合題意。能力提升全練11.D電冰箱在工作時，電能主要轉(zhuǎn)化為機械能；電視機、電腦在工作時，電能主要轉(zhuǎn)化為光能和聲能；電熱水壺在工作時，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流的熱效應(yīng)，故D正確。12.D在電源電壓U不變的情況下，由Q=W=U2tR可知，R1和R2并聯(lián)在電路中時，電路中的總電阻最小，此時電路的發(fā)熱功率最大，13.BC正常工作時，若工作相同時間，電熱水壺比電烤箱消耗的電能多，則電熱水壺比電烤箱產(chǎn)生的熱量多，故A不正確；正常工作時，相同時間內(nèi)，電熱水壺比電飯鍋消耗的電能多，根據(jù)P=Wt，可知，電熱水壺的功率大于電飯鍋的功率，故B正確；正常工作時，用電器兩端的電壓相同，相同時間內(nèi)，電飯鍋消耗的電能最少，根據(jù)W=UIt可知，通過電飯鍋的電流最小，故C正確；工作相同時間，電熱水壺消耗的電能最多，但是在一個月內(nèi)，電熱水壺工作的時間有可能較短，消耗的電能不一定最多，14.答案61230解析由P=U2R可知，燈泡L的電阻RL=UL2PL=(6V)26W=6Ω。由圖知，閉合開關(guān)S1時，電路為燈泡L的簡單電路，且燈泡L正常發(fā)光，因此電源電壓U=UL=6V，由P=UI可知，燈泡正常發(fā)光時的電流IL=PLUL=6W6V=1A，此時電流表示數(shù)IA=IL=1A；閉合開關(guān)S2時，燈泡L與電阻R并聯(lián)接入電路，電流表測干路電流IA'，由前后兩次電流表的示數(shù)之比為2∶3可知IAIA'=23，所以干路電流IA'=1.5A；根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可知，通過電阻R的電流IR=IA'-IL=1.5A-1A=0.5A，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知，UR=U15.答案(1)B(2)電流產(chǎn)生的熱量電流(3)沒有控制通電時間相同(4)A解析(1)A選項應(yīng)用的是類比法；B中將物體帶電量多少轉(zhuǎn)換為驗電器兩個箔片的張角大小，應(yīng)用了轉(zhuǎn)換法；C選項應(yīng)用的是等效替代法；故選B。(2)電流產(chǎn)生的熱量會隨電阻、電流和通電時間的變化而變化，故因變量是電流產(chǎn)生的熱量；探究“電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”，需要用控制變量法，讓電流和通電時間相同。(3)探究“電流產(chǎn)生的熱量與電流大小是否有關(guān)”，需要控制電阻和通電時間相同，改變電流大小，實驗中未控制通電時間相同。(4)根據(jù)Q=I2Rt，若Rt不變，則Q與I2成正比，圖線為過原點的直線，故選A。16.答案(1)溫度計的示數(shù)變化(2)乙(3)①將乙燒瓶中的煤油換成等質(zhì)量的不同液體②將乙燒瓶中的電阻更換為5Ω的定值電阻解析(1)電阻絲產(chǎn)生的熱量無法直接觀察，可通過觀察溫度計示數(shù)的變化情況來反映，溫度計示數(shù)變化越大，電流產(chǎn)生的熱量越多，這是轉(zhuǎn)換法；(2)閉合開關(guān)，兩電阻串聯(lián)接入電路，根據(jù)串聯(lián)電路特點可知，通過兩電阻的電流相同，通電時間相同，兩電阻絲的阻值不同，根據(jù)Q=I2Rt可知電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多，由圖可知乙燒瓶內(nèi)的電阻絲的阻值大，所以乙燒瓶內(nèi)煤油的溫度升高得更多；(3)探究“物體吸收熱量時，升高的溫度跟物質(zhì)種類的關(guān)系”，根據(jù)Q=cmΔt可知需要控制物質(zhì)吸收的熱量相同，物質(zhì)的質(zhì)量相同、物質(zhì)的種類不同，根據(jù)焦耳定律可知串聯(lián)接入電路的燒瓶中的電阻阻值相