学年九年级物理全册 第十六章 第四节 科学探究电流的热效应习题 新版沪科版.docx
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学年九年级物理全册第十六章第四节科学探究电流的热效应习题新版沪科版
第十六章第四节科学探究：
电流的热效应
一、单选题
1.下面的说法中不正确的是（ ）
A. 标有“220V40W”字样的电烙铁，正常工作25h，耗电1kW
B. 标有“36V60W”字样的灯泡，只有接在36V的电压下，灯泡才能正常发光
C. 两盏25W的电灯正常工作10h，耗电0.5kW•h
D. 1000W的电炉累计正常工作50h，耗电50度
2.电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接着的铜导线去不怎么热，原因是（ ）
A. 铜导线有绝缘层
B. 铜导线比电炉丝传热快
C. 铜导线的电阻比电炉丝小得多
D. 流过铜导线的电流比电炉丝的小的多
3.一度电可以供一盏“220V100W”的灯大约工作几小时（ ）
A. 0.01h
B. 0.45h
C. 2.2h
D. 10h
4.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
5.电热水器是生活中常见的加热水的电器，下表是某电热水器的部分参数．张凯将该电热水器中盛满的初温为20℃的水加热至50℃用于洗澡，则这个过程中水吸收的热量为[已知c水=4.2×107J/（kg•℃）]，ρ水=1.0×103kg/m3]（ ）
容量
功率
加热时间
恒温模式
60L
3500W
10min
全自动智能恒温
A. 8.4×106J B. 7.56×106J C. 8.4×103J D. 7.56×103J
6.如图所示电路，电源电压恒为6V，定值电阻R1为10Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A．下列说法正确的是（ ）
A. 电压表测量的是电阻R1两端的电压
B. 当变阻器R2的滑片P向左移动时，电压表的示数变小
C. 为了保证电路中各元件安全工作，变阻器R2接入电路的阻值范围是2～10Ω
D. 当变阻器R2接入电路中的阻值是5Ω时，通电1min电阻R1产生的热量是9.6J
7.将两根电阻丝R1、R2串联接入电路中，R1：
R2=2：
3，通过一段时间后，R1、R2产生的热量之比为（ ）
A. 3：
2
B. 2：
3
C. 4：
9
D. 9：
4
8.如图所示，甲乙两个瓶中的电阻丝R1、R2分别为5Ω、10Ω，两瓶内装有初温相同的等量的煤油，将R1、R2串联并通电一段时间，读出甲乙两支温度计的读数．这是探究（ ）
A. 电热与电流的关系
B. 电热与电阻的关系
C. 电热与通电时间的关系
D. 电热与电压的关系
9.如图研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列说法不正确的是（ ）
A. 甲、乙都采用控制变量法
B. 甲通电一段时间后，右侧容器内空气吸收热量较多
C. 乙通电一段时间后，两个U形管中液面的高度差相等
D. 乙是为了研究电流产生的热量与电流大小的关系
10.将甲、乙两电阻丝接入同一电路中，甲电阻丝比乙电阻丝放出的热量多，则（ ）
A. 通过甲的电流比乙的电流大
B. 甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压大
C. 甲电阻丝阻值比乙电阻丝大
D. 甲电阻丝消耗的电能比乙电阻丝多
二、多选题
11.如上图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析错误的是（ ）
A. 甲、乙两次实验都应用了控制变量法
B. 甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C. 乙实验时为了研究电流产生的热量与电阻的关系
D. 乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大
12.如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析正确的是（ ）
A. 甲、乙两次实验都应用了控制变量法
B. 甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C. 乙实验时为了研究电流产生的热量与电流的关系
D. 乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小
三、填空题
13.一段导体两端的电压是24V时，通过的电流是0.5A，则导体的电阻是________Ω，这段导体消耗的电功率是________ W，通电10s产生的热量是________ J．
14.把一个电阻为44Ω的电炉接入电压为220V的电路中，通电10min产生的热量为________J．连接家庭电路时，要注意检查线路连接处接触情况．若接触不良，电流通过时产生的热量会更多．容易引起火灾．因为相比接触良好时连接处的电阻________（选填“更大”或“更小”）
四、计算题
15.小强就爱买了一个自动电热水壶，其铭牌如下表，小强装了1L的水，加热6min后把水烧开，水壶自动断电．已知大气压为1个标准大气压，家庭电路电压为220V，电热水壶的电阻不变，水的初温为20℃，c水=4.2×103J/（kg•℃），ρ水=1.0×103kg/m3．求：
自动电热水壶
型号
WL100F
电源
220V 50Hz
额定功率
1100W
容量
1L
①这壶水吸收的热量；
②电热水壶的热效率；
③在用电高峰期，电路中的实际电压降为198V时，电热水壶的实际功率．
五、解答题
16.家用电器中，连接大功率用电器的导线都比较粗，如果连接大功率用电器的导线太细，很容易因发热而烧坏绝缘皮甚至引起火灾，这是为什么？
六、实验探究题
17.为了探究“电流产生的热量跟什么因素有关”，小明设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝（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）实验中通过________的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少．
（2）甲装置可探究在相同时间内电流产生的热量与________的关系．
（3）在装置甲、乙的两次实验中，通过比较相同时间里________两气球的变化情况，可探究电流产生的热量与电流的关系．
（4）甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，用所学知识判断，与________气球（填气球字母标号）相通的电阻丝产生的热量最多．
七、综合题
18.太阳能是一种理想的绿色能源．小华家最近安装了一台太阳能热水器，如图9其室内进出水管的安装示意图，Ⅰ为进水阀，Ⅱ出水阀，Ⅲ为调温阀．在水箱接口处有一根进出水管，一根溢流管，一根排气管．给水箱上冷水或沐浴时用热水，均通过这根进出水管来完成．请完成下列问题：
（1）给水箱上水时I、Ⅱ应处于何种状态？
此时水塔、自来水管与热水器的水箱、排气管、溢流管它们共同构成的物理模型是什么？
（2）若水箱安装在七楼楼顶上，且距楼顶地面高1米，小华家住二楼，进水阀距二楼地面高1米，每层楼高3米，则在进水阀处水压至少为多大才能顺利上水．
（3）设水箱容积为100升，在一般的光照条件下，一满箱15℃的水到傍晚时，水温可达到65℃，相当于多少米3的煤气完全燃烧放出的热量 （C水=4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值约4×107J/m3）．
（4）水箱中的水温在冬天有时不够高，一般都预装了电加热器．若该电加热器的规格为“220V2.4KW”，家里当时的实际电压只有200V，要把满箱水温度提高10℃，需加热多少分钟？
（g=10N/kg）
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】C
【解析】【解答】解：
A、电烙铁的功率为40W，则通电25h消耗的电能W=Pt=40W×25h=1kW•h；但答案中写成了1kW，故A错误；
B、灯泡的额定电压为36V，说明灯泡在36V的电压下能达到额定功率，此时灯泡才能正常发光，故B正确；
C、由P=
可得，一盏灯消耗的电能W=Pt=0.025kW×10h=0.25kW•h，
则两盏灯消耗的电能为2W=2×0.25kW•h=0.5kW•h，故C正确；
D、由P=
可得，电炉消耗的电能W=Pt=1kW×50h=50kW•h=50度，故D正确；
故选C．
【分析】由机器铭牌信息可知电器的额定电压及额定功率，则由P=
公式变形W=Pt可求得用电器正常工作时的电功，并注意电功的单位．
2.【答案】C
【解析】【解答】解：
电炉在使用时，电炉丝和导线串联，通过它们的电流相等，通电时间t相同，因为Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，所以电流产生的热量：
Q电炉丝＞Q导线，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象，故C正确．
故选：
C．
【分析】电炉丝和连接的导线串联在电路中，通过它们的电流相等，它们的通电时间相同，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，根据焦耳定律分析判断．
3.【答案】D
【解析】【解答】解：
已知W=1度=1kW•h，P=100W=0.1kW，
由P=
，可得，灯正常工作时间t=
=
=10h．
故选D．
【分析】已知灯泡额定功率和消耗的电能，利用公式t=
得到正常工作时间．
4.【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。
5.【答案】B
【解析】【解答】解：
（1）水的体积V=60L=60dm3=0.06m3，
由ρ=
得水的质量：
m=ρ水V=1.0×103kg/m3×0.06m3=60kg，
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm△t
=cm（t﹣t0）
=4.2×103J/（kg•℃）×60kg×（50℃﹣20℃）
=7.56×106J．
故选B．
【分析】
（1）知道水的体积和水的密度，利用m=ρV求水的质量；
（2）求出了水的质量，知道水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求这个过程中水吸收的热量．
6.【答案】C
【解析】【解答】解：
A、由电路图可知，电压表是并联在R2两端，测量的是电阻R2两端的电压，故A错误；B、当变阻器R2的滑片P向左移动时，R2电阻增大，根据串联分压的特点，R2两端电压增大，即电压表示数增大，故B错误；
C、为了保证电路中各元件安全工作，变阻器R2接入电路的阻值范围：
由电压表量程“0～3V”，R2两端电压最大为3V，根据串联分压的特点，
=
，
=
，解得R2=10Ω，
由电流表量程“0～0.6A”，电路中最大电流为0.6A，由滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”，电路中最大电流为0.5A，综合以上因素，电路中最大电流为0.5A，
则I最大=
，0.5A=
，解得R2=2Ω，故变阻器R2接入电路的阻值范围是2～10Ω，故C正确；
D、当变阻器R2接入电路中的阻值是5Ω时，电路中的电流，I′=
=
=0.4A，
通电1min电阻R1产生的热量：
Q=I′2R1t=（0.4A）2×5Ω×1×60s=48J，故D错误．
故选C．
【分析】由各元件规格和特点，根据滑动变阻器的滑片的移动，根据串联分压的特点判断电压表示数的变化；根据电路特点和欧姆定律确定出变阻器的最大值和最小值；根据电功求出产生的热量．
7.【答案】B
【解析】【解答】解：
由图知，两电阻丝串联，所以通过两电阻丝的电流和通电时间相等，根据公式Q=I2Rt，则产生的热量之比等于电阻之比2：
3。
故选B。
【分析】串联电路中电流相等，两电阻的加热时间也相同，根据焦耳定律的计算公式Q=I2Rt便可得出结论。
8.【答案】B
【解析】【解答】解：
电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关．控制电流和通电时间相同，两个电阻串联时，两个电阻的电流相等，通电时间相等，故探究电流产生热量多少跟电阻的关系．故选B．
【分析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关．串联电路中电流处处相等，同时也控制通电时间相等，可以探究电流产生热量多少跟电阻大小的关系．
9.【答案】C
【解析】【解答】解：
A、甲、乙两次实验中用到的研究物理问题的方法是控制变量法和转换法，故A正确．B、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，故B正确；
C、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，由焦耳定律Q=I2Rt可知，左侧电阻产生热量多；则左侧容器内空气吸收的热量多，气体压强大，即左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故C错误；
D、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系，故D正确．
故选C．
【分析】由焦耳定律Q=I2Rt可知，Q与I、R及t有关，故应采用控制变量法进行分析．
10.【答案】D
【解析】【解答】解：
A、说法错误，若是串联，电流处处电流相等．B、说法错误，若是并联，则电压相等．
C、说法错误，若是并联，由W=UIt=
t知，并联时电压相等，通电时间相等，甲发热多，说明甲的电阻小．
D、说法正确，由W=UIt知，当甲电阻丝比乙电阻丝放出的热量多时，说明甲电阻丝消耗的电能比乙电阻丝多．
故选D．
【分析】将两个电阻丝接入电路，有串联、并联两种接法；串联时，通过两电阻的电流相同；并联时，加在两电阻两端的电压相同；然后根据得出的条件，灵活的选用电功公式进行判断．
二、多选题
11.【答案】B,C,D
【解析】【解答】A、Q与I、R及t有关，甲实验电阻丝串联，电流和通电时间相等，是探究电热与电阻关系的；乙实验中右侧电阻丝并联一个电阻丝后与左侧电阻丝串联，电阻和通电时间相等，是探究电热与电流关系的，都用到控制变量法，A不合题意；
B、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，B符合题意；
C、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系，C符合题意；
D、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，左侧电阻产生热量多；则左侧容器内空气吸收的热量多，气体压强大，即左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，D符合题意.
故答案为：
BCD.
【分析】A、甲实验控制了电流和通电时间相同，探究电热与电阻的关系；乙实验控制了通电时间和电阻相同，探究电热与电流的关系；
B、两电阻丝串联，通过电阻丝的电流和通电时间相同，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，电阻越大产生的热量越多；
C、乙实验中两电阻大小相同，通电时间相同，通过两电阻的电流不同，可探究电流产生的热量与电流的关系；
D、容器内空气吸收的热量多，气体压强大，U形管中液面的高度大.
12.【答案】A,C,D
【解析】【解答】解：
A、甲、乙两次实验中用到的研究物理问题的方法是控制变量法和转换法，故A正确；
B、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，故B错误；
C、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系，故C正确；
D、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，由焦耳定律Q=I2Rt可知，左侧电阻产生热量多，则左侧容器内空气吸收的热量多，气体压强大，即右侧U形管中液面的高度差比左侧的小，故D正确。
故选ACD。
【分析】由焦耳定律Q=I2Rt可知，Q与I、R及t有关，故应采用控制变量法结合图中的实验情景进行分析。
三、填空题
13.【答案】48；12；120
【解析】【解答】解：
导体的电阻：
R=
=
=48Ω；
导体消耗的电功率：
P=UI=24V×0.5A=12W；
通电10s产生的热量：
Q=I2Rt=（0.5A）2×48Ω×10s=120J．
故答案为：
48，12，120．
【分析】知道导体两端的电压和通过的电流，利用欧姆定律求导体的电阻；利用P=UI求导体消耗的电功率；利用Q=I2Rt求通电10s产生的热量．
14.【答案】6.6×105；更大
【解析】【解答】解：
（1）电炉通电10min产生的热量：
Q=W=
t=
×10×60s=6.6×105J；
（2）连接处接触不良时，会使该处的电阻增大，
由焦耳定律的公式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，
所以，电流经过线路连接处时产生的热量增多，容易引起火灾．
故答案为：
6.6×105；更大．
【分析】
（1）知道电炉的电阻和电压以及通电时间，根据Q=W=
t求出产生的热量；
（2）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；导线相互连接处因为接触不良，易造成电阻变大，因为导线连接处与其他导线串联在电路中，通电时间是相同的，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多，据此分析．本题考查了电热公式和焦耳定律的灵活应用，知道导线和导线的连接处接触不良时，电阻增大是本题的解题关键．
四、计算题
15.【答案】解：
①由ρ=
得，水的质量：
m=ρ水V=1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg；
水升高到100℃吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J；
②由P=
得，电热水壶在6min消耗的电能为：
W=Pt=1100W×6×60s=3.96×105J；
电热水壶的热效率为：
η=
×100%=
×100%≈84.8%．
③由P=UI=
得，电热水壶的电阻：
R=
=
=44Ω
当电压为198V时，实际功率为：
P′=
=
=891W．
答：
①这壶水吸收的热量为3.36×105J；②电热水壶的热效率84.8%；③电路中的实际电压降为198V时，电热水壶的实际功率为891W．
【解析】【分析】①由m=ρV计算出水的质量，根据Q=cm△t计算水吸收的热量；②根据W=Pt计算出电热水壶消耗的电能，由η=
计算出热效率；③根据R=
得出电热水壶的电阻，由P=
可计算得水壶的实际电功率．
本题是电热综合题目，主要考查了热量、电功及热效率的计算，解决此类题目，关键能够掌握相关的公式，搞清题目中的有用能量和总能量，正确计算出效率．
五、解答题
16.【答案】答：
如果连接大功率用电器的导线太细，则导线电阻将变大，由焦耳定律Q=I2Rt，可知，电线上将显著发热，有时可能烧坏电线绝缘皮，甚至会引起火灾．
【解析】【分析】根据焦耳定律，找出引起电热增加的因素，是因为电流变大的缘故，而造成电流过大的其中一个原因是因为使用了大功率用电器．
六、实验探究题
17.【答案】
（1）气球膨胀的程度大小
（2）电阻
（3）BD
（4）C
【解析】【解答】解：
（1）当电阻丝通电后，电流产生热量使瓶内温度升高，从而使气球膨胀，根据气球膨胀的程度大小可知电流通过电阻丝产生的热量的多少．这种方法叫转换法；
（2）甲中阻值不相等两电阻串联，则两电阻中的电流相等，通电时间也相等，所以可探究电流产生热量与电阻大小的关系；（3）由乙图可知两电阻并联，而B瓶与D瓶电阻相等，电压不相等，则可知两瓶中的电流不同，可探究电流产生的热量与通过电流的关系；（4）甲图中两电阻串联，则通过两电阻的电流相等，由焦耳定律可得，电阻大的电阻丝发热较多，即B相通的电阻丝R2发热量要多；乙图中两电阻并联，则电压相等，由Q=W=
t可得，电阻小的发热量要多，故C比D相通的电阻丝R1发热量要多；而B、D相通的电阻丝电阻相等，由欧姆定律可得，B相通的电阻丝电流小于D相通的电阻丝电流，故D相通的电阻丝热量要比B相通的电阻丝热量多，故C相通的电阻丝热量最多．故答案为：
（1）气球膨胀的程度大小；
（2）电阻；（3）BD；（4）C．【分析】
（1）转换法是用一个便于观察或侧的物理量或数值，来反映不易直接观察的物理量的方法．当瓶中电阻丝发热后会使气体膨胀，则连在瓶中的气球会产生膨胀．
（2）（3）电流产生热量与导体中的电流、导体电阻和通电时间有关，所以探究电流产生的热量跟什么因素有关时要采用控制变量法．由此分析解答．（4）由焦耳定律比较四个电阻产生的热量可知哪个电阻丝产生的热量最多．
七、综合题
18.【答案】
（1）解：
由图可知，阀门Ⅰ打开，阀门Ⅱ、Ⅲ关闭，给水箱上水；阀门Ⅰ关闭，阀门Ⅱ、Ⅲ打开，上面来的热水和下面来的冷水混合，供热洗澡用；此时水塔、自来水管与热水器的水箱、排气管、溢流管它们共同构成的物理模型是连通器；
答：
I应打开，II应关闭；此时水塔、自来水管与热水器的水箱、排气管、溢流管它们共同构成的物理模型是连通器；
（2）解：
排水阀到太阳能热水器水面的高度：
h=3m×（7﹣1）﹣1m+1m=18m，
太阳能热水器的水在排水阀处产生的压强：
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×18m=1.8×105Pa，
进水口处最小水压：
p小=p=1.8×105Pa；
答：
进水阀处水压至少为1.8×105Pa时才能顺利上水；
（3）解：
水的体积V=100L=0.1m3，
水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg，
水箱内的水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg
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