16.4 科学探究：电流的热效应（分层作业）-【上好课】九年级物理全一册同步高效课堂（沪科版）

16.4 科学探究：电流的热效应 一、电热器 1．芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过 的方式改变芯片内能。 2. 下列家用电器中，利用电流的热效应工作的是（     ） A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电烤箱 二、影响电流热效应的因素 3．如图所示是探究影响电热因素的实验装置。 （1）该实验采用串联电路可以控制 相同和 相同； （2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是： 。 4. 小明在进行“探究影响电流热效应的因素”实验时，将图甲所示的装置按照图乙接入电路。 （1）小明保持通电时间一定，调节滑动变阻器，是在探究电流通过导体产生的热量与 的关系； （2）实验中，可以通过观察 来比较电流通过导体产生热量的多少； （3）小明要探究电热与另一因素的关系，找来了与R阻值 （选填“相同”或“不同”）的电阻R'，分别安装在如甲所示的两个相同装置中，然后将它们 （选填“串联”或“并联”）接入电路。最终得到该步骤的实验结论为： 。 5. 利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”，烧瓶中铜丝电阻小于镍铬合金丝电阻。 （1）实验中两金属丝产生热量的多少是通过观察 反映出来的； （2）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，A、B两瓶中要装入质量相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为 ； （3）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值 的电阻丝，就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。若闭合开关后一段时间，发现B瓶中的温度变化大，则说明 瓶中液体的比热容较大。 6. 如图所示是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1>R2，瓶内装入质量和初温均相同的煤油。下列说法正确的是（　　） A．烧瓶内选用比热容较大的液体，可以使实验现象更明显 B．该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电流大小的关系 C．实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少 D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一只烧瓶内的煤油换成等质量的水即可 三、焦耳定律 7. 1841年英国物理学家_________通过实验得出电流通过导体时将电能转化为内能的规律，即焦耳定律。该规律的内容是：电流通过导体产生的热量跟__________成正比，跟导体的_______成正比，跟________成正比；表达式为______。 8．如图是今年“3·15”晚会上曝光的劣质导线，不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根，导致导线横截面积减小。对于长度相等的标准导线和劣质导线，劣质导线的电阻 （选填“较大”或“较小”），若在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线产生的热量 （选填“较多”或“较少”）。 9．下列家用电器中，相同时间内产生的热量远小于其消耗电能的是（　　） A．电熨斗 B．电水壶 C．电风扇 D．电饭锅 10．一只电烙铁的额定电压是220 V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω。求： （1）电烙铁的额定功率； （2）电烙铁在额定电压下通电10分钟产生的热量； 11. 下列实例中，为了防止电热产生危害的是（　　） A．用电熨斗熨衣服 B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置 C．电视机的机壳上有许多小孔 D．孵化家禽的电热孵卵机 12. 将规格均为“220V、200W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入家庭电路中，通电时间相同。下列说法中（　　） ①电烙铁产生的热量最多；②三个用电器产生的热量一样多 ③电烙铁消耗的电能最多；④三个用电器消耗的电能一样多 A．只有①②正确 B．只有①④正确 C．只有②③正确 D．只有③④正确 13．将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的______效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min，这段线路便会损耗______J的电能。 14．为探究“电流产生的热量与电阻大小的关系”，小刚设计了如图电路； （1）此电路中，电阻丝R1与R2是串联的，目的是控制 和通电时间相同； （2）在实验中，要选取两个阻值不一样的电阻丝，两个装有初始温度相同、等质量煤油的玻璃瓶，检查无误后接通电源，通电一定时间后，记录两个玻璃瓶内煤油的温度，用升高的温度表示 ； （3）这种电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的 效应。 15. 如图甲所示是一款电热暖脚器，可通过旋钮来实现高、低温挡位切换，其内部简化电路如图乙所示，图中R1、R2均为加热电阻（阻值不变）。该暖脚器高温挡的功率是440W，低温挡的功率是110W。求： （1）低温挡位时电路中电流是多少？ （2）该暖脚器在高温挡连续工作5min产生的热量是多少？ （3）加热电阻R1的阻值是多少？ 16.（2024·山东菏泽·中考真题）下列家用电器，利用电流的热效应工作的是（　　） A．电冰箱 B．洗衣机 C．电脑 D．电饭煲 17.（2023·北京·中考真题）小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，其中两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝R1和R2。    （1）该实验采用串联电路可以控制 相同和 相同； （2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是： 。 18．（2023·江苏无锡·中考真题）如图所示，是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图，电源电压为，电热丝R阻值为。闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的 效应实现高温封口，内产生的热量为 J，若使用时总把塑料袋烫坏，可以 （选填“增大”或“减小”）电热丝的阻值。    19.（2023·江苏泰州·中考真题）小华将电阻丝R1和R2（R1>R2）分别浸没在质量和初温均相同的煤油中，按如图所示接入电路，开关闭合后，通过两电阻丝的 相等，根据温度计示数的变化可比较电阻丝产生 的多少，通电一段时间，发现甲瓶中温度计的示数上升 。    20．（2023·湖北宜昌·中考真题）如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个产生强风的风扇。 （1）小丽给家里的猫咪洗完澡，用电吹风帮猫咪吹干毛发后，发现原本干净的电吹风尾部吸附了不少毛发，造成这一现象的物理原理是 ； （2）如图乙为电吹风的内部电路简图，通过开关S1和S2实现冷风和热风两挡功能，电热丝应该接在图中 （选填“A”或“B”）位置； （3）该电吹风的部分参数如下表，电吹风冷风挡正常工作时，通过风扇的电流是多少 ？（保留两位小数）电热丝的电阻及其1min内产生的热量是多少？    原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 21 / 27 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 16.4 科学探究：电流的热效应 一、电热器 1．芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过 的方式改变芯片内能。 【答案】 电阻 热 热传递 【详解】由于芯片原件有电阻，电流通过导体时，导体发热是电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。 散热部件与芯片紧密接触，热量通过热传递的方式传递给散热部件，从而起到降温作用。 2. 下列家用电器中，利用电流的热效应工作的是（    ） A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电烤箱 【答案】D 【详解】A．电视机主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故A不符合题意； B．电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意； C．电脑主要是把电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应工作的，故C不符合题意； D．电烤箱主要是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故D符合题意。 故选D。 二、影响电流热效应的因素 3．如图所示是探究影响电热因素的实验装置。 （1）该实验采用串联电路可以控制 相同和 相同； （2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是： 。 【答案】 电流 通电时间 见解析 【详解】（1）串联电路中电流处处相等，通电时间也相同，所以该实验采用串联电路可以控制电流和通电时间相同。 （2）由Q=I2Rt可知，电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多，温度计示数变化就越明显；图中两电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同。两支温度计示数的变化量不相等，则电阻丝产生的热量不同。说明导体产生的热量多少与导体电阻大小有关。 4. 小明在进行“探究影响电流热效应的因素”实验时，将图甲所示的装置按照图乙接入电路。 （1）小明保持通电时间一定，调节滑动变阻器，是在探究电流通过导体产生的热量与 的关系； （2）实验中，可以通过观察 来比较电流通过导体产生热量的多少； （3）小明要探究电热与另一因素的关系，找来了与R阻值 （选填“相同”或“不同”）的电阻R'，分别安装在如甲所示的两个相同装置中，然后将它们 （选填“串联”或“并联”）接入电路。最终得到该步骤的实验结论为： 。 【答案】 电流 温度计示数的变化 不同 串联 电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多 【详解】（1）由图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，移动变阻器的滑片可以使电路中的电流发生变化，可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。 （2）电阻丝产生热量，液体温度升高，可通过观察温度计的示数来判断产生热量的多少。 （3）影响电流产生热量多少的因素有电阻大小、电流大小、通电时间的多少，探究导体产生的热量与电阻大小的关系时，需要控制电流相同，导体的电阻不同，故需要在电路中串联一个与R阻值不同的电阻R＇，这样便于控制时间和电流，所以该步骤的实验结论为：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。 5. 利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”，烧瓶中铜丝电阻小于镍铬合金丝电阻。 （1）实验中两金属丝产生热量的多少是通过观察 反映出来的； （2）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，A、B两瓶中要装入质量相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为 ； （3）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值 的电阻丝，就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。若闭合开关后一段时间，发现B瓶中的温度变化大，则说明 瓶中液体的比热容较大。 【答案】温度计示数的变化 煤油的比热容小，煤油温度升高明显 相同 A 【详解】（1）根据转换法，实验中两金属丝产生热量的多少是通过观察温度计示数的变化反映出来的。 （2）为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容小于水的比热容，初温和质量相同的水和煤油吸热相同，根据Δt=Q/cm可知，煤油温度升高得明显。 （3）串联电路各处的电流相等，通过时间也相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值相同的电阻丝，可控制相同时间不同液体吸热相同，根据比较温度的变化就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。 若闭合开关后一段时间，发现B瓶中的温度变化大，根据比较吸热能力的方法，则A瓶中液体的比热容大于B瓶中液体的比热容。 6. 如图所示是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1>R2，瓶内装入质量和初温均相同的煤油。下列说法正确的是（　　） A．烧瓶内选用比热容较大的液体，可以使实验现象更明显 B．该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电流大小的关系 C．实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少 D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一只烧瓶内的煤油换成等质量的水即可 【答案】C 【详解】A．烧瓶内选用比热容较小的液体，温度变化比较大，可使实验现象更明显，A错误； B．两电阻串联，电路中的电流一样，无法探究电流通过电阻丝产生的热量与电流大小的关系，故B错误； C．电阻丝产生热量的越多，液体吸收的热量越多，温度计的示数越高，故可以通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少，故C正确； D．若要比较水和煤油的比热容大小，需将一只烧瓶内的煤油换成等质量的水，需要控制相同的加热装置，应该选取两个相同的电阻加热，故D错误。 故选C。 三、焦耳定律 7. 1841年英国物理学家_________通过实验得出电流通过导体时将电能转化为内能的规律，即焦耳定律。该规律的内容是：电流通过导体产生的热量跟__________成正比，跟导体的_______成正比，跟________成正比；表达式为______。 【答案】焦耳；电流的二次方；电阻；通电时间；Q=I2Rt。 【详解】1841年英国物理学家焦耳通过实验得出电流通过导体时将电能转化为内能的规律——焦耳定律。该规律的内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比；表达式是Q=I2Rt。 8．如图是今年“3·15”晚会上曝光的劣质导线，不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根，导致导线横截面积减小。对于长度相等的标准导线和劣质导线，劣质导线的电阻 （选填“较大”或“较小”），若在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线产生的热量 （选填“较多”或“较少”）。 【答案】 较大 较多 【详解】导体电阻的大小不仅跟材料有关，还与其长度和横截面积有关。在材料相同时，导体的横截面积越大、长度越短，电阻越小。对于材料相等、长度相等的标准导线和劣质导线，由于劣质导线横截面积减小，所以电阻较大。 根据Q=I2Rt可知，在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线由于电阻大，所以产生的热量较多。 9．下列家用电器中，相同时间内产生的热量远小于其消耗电能的是（　　） A．电熨斗 B．电水壶 C．电风扇 D．电饭锅 【答案】C 【详解】电熨斗、电水壶、电饭锅三个用电器都是纯电阻的，电流通过它们做功电能全部转化为热能， 而电流通过电风扇做功是将电能大部分转化为机械能使风扇转动，只有一少部分转化为热能，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 10．一只电烙铁的额定电压是220 V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω。求： （1）电烙铁的额定功率； （2）电烙铁在额定电压下通电10分钟产生的热量； 【答案】（1）40W；（2）2.4×104J。 【详解】（1）电烙铁的额定功率 P额＝==40W （2）电烙铁在额定电压下通电10分钟产生的热量 W=Pt=40W×10×60s=2.4×104J 11. 下列实例中，为了防止电热产生危害的是（　　） A．用电熨斗熨衣服 B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置 C．电视机的机壳上有许多小孔 D．孵化家禽的电热孵卵机 【答案】C 【详解】ABD．电熨斗、高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置、孵化家禽的电热孵卵机都是利用电热来为人类服务，故ABD不符合题意； C．电视机的机壳上有许多小孔是为了把各电器元件工作时产生的热量及时散失掉，即是为了防止电热危害，故C符合题意。 故选C。 12. 将规格均为“220V、200W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入家庭电路中，通电时间相同。下列说法中（　　） ①电烙铁产生的热量最多；②三个用电器产生的热量一样多 ③电烙铁消耗的电能最多；④三个用电器消耗的电能一样多 A．只有①②正确 B．只有①④正确 C．只有②③正确 D．只有③④正确 【答案】B 【详解】三个用电器中，电烙铁是利用电流的热效应来工作的，故电烙铁产生的热量最多，①正确；三个用电器功率相同，都正常工作，通电相同时间，根据W=Pt可知消耗的电能相同，④正确；综上所述，只有①④正确，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 13．将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的______效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min，这段线路便会损耗______J的电能。 【答案】热，3×105 【详解】由于输电线有电阻，电流通过导体一部分电能转化为内能，造成电能的损耗，这种现象叫电流的热效应。 根据焦耳定律可得，这段电路损耗的电能为 Q=I2Rt=（100A）2×0.5Ω×60s=3×105J 14．为探究“电流产生的热量与电阻大小的关系”，小刚设计了如图电路； （1）此电路中，电阻丝R1与R2是串联的，目的是控制 和通电时间相同； （2）在实验中，要选取两个阻值不一样的电阻丝，两个装有初始温度相同、等质量煤油的玻璃瓶，检查无误后接通电源，通电一定时间后，记录两个玻璃瓶内煤油的温度，用升高的温度表示 ； （3）这种电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的 效应。 【答案】 电流相同 电流产生的热量 热 【详解】（1）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，此电路中，电阻丝R1与R2是串联的，根据串联电路特点可知，电阻丝R1与R2是串联的目的是控制通过两电阻的电流相同，通电时间相同。 （2）电阻丝产生的热量无法直接观察，根据转换法，通过观察温度计升高的示数的变化来反映电流产生的热量。 （3）导体中有电流时，导体产生热量，电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。 15. 如图甲所示是一款电热暖脚器，可通过旋钮来实现高、低温挡位切换，其内部简化电路如图乙所示，图中R1、R2均为加热电阻（阻值不变）。该暖脚器高温挡的功率是440W，低温挡的功率是110W。求： （1）低温挡位时电路中电流是多少？ （2）该暖脚器在高温挡连续工作5min产生的热量是多少？ （3）加热电阻R1的阻值是多少？ 【答案】（1）0.5A；（2）1.32×105J；（3）330Ω 【详解】（1）根据P=UI可得，低温挡位时电路中电流是 （2）该暖脚器在高温挡连续工作5min产生的热量是 Q=W=P高温挡t=440W×5×60s=1.32×105 J （3）根据串并联电路的电阻特点可知，当旋转开关位于1挡时，此时R1、R2串联，电路的总电阻最大，由P=U2/R可知，电路的总功率最小，处于低温挡；此时电路的总电阻为 R总＝==440Ω 当旋转开关位于2挡时，此时只有R2连入电路，为高温挡，R2的阻值为 R2＝==110Ω R1的阻值为 R1=R总-R2=440Ω-110Ω=330Ω 16.（2024·山东菏泽·中考真题）下列家用电器，利用电流的热效应工作的是（　　） A．电冰箱 B．洗衣机 C．电脑 D．电饭煲 【答案】D 【详解】利用电流的热效应工作的用电器将电能转化为内能。 A．电冰箱将电能转化为内能与机械能，故A不符合题意； B．洗衣机主要将电能转化为机械能，故B不符合题意； C．电脑将电能转声能与光能等，故C不符合题意； D．电饭煲将电能转化为内能，故D符合题意。 故选D。 17.（2023·北京·中考真题）小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，其中两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝R1和R2。    （1）该实验采用串联电路可以控制 相同和 相同； （2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是： 。 【答案】 电流 通电时间 电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关 【详解】（1）该实验采用串联电路，两电阻丝的电流与通电时间相同。 （2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，说明当电流与通电时间相同时，不同电阻的电阻丝产生的热量不同，可得电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关。 18．（2023·江苏无锡·中考真题）如图所示，是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图，电源电压为，电热丝R阻值为。闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的 效应实现高温封口，内产生的热量为 J，若使用时总把塑料袋烫坏，可以 （选填“增大”或“减小”）电热丝的阻值。    【答案】 热 75 增大 【详解】塑料袋封口夹是当电热丝有电流通过时，电热丝能发出热量，所以利用电流的热效应实现高温封口的。 电源电压为 5V ，电热丝R阻值为 1Ω ，则3s 内产生的热量 使用时总把塑料袋烫坏，即产生热量过多，则需要减小电热丝的功率，由P=U2/R可知，电压一定时，增大电阻，可以减小电热丝的功率。 19.（2023·江苏泰州·中考真题）小华将电阻丝R1和R2（R1>R2）分别浸没在质量和初温均相同的煤油中，按如图所示接入电路，开关闭合后，通过两电阻丝的 相等，根据温度计示数的变化可比较电阻丝产生 的多少，通电一段时间，发现甲瓶中温度计的示数上升 。    【答案】 电流 热量 高 【详解】如图所示，两电阻丝串联，通过的电流相等。 电阻丝通电后产生热量，热量被煤油吸收，导致煤油温度升高，所以可根据温度计示数的变化可比较电阻丝产生热量的多少。 如图所示，两电阻丝串联，通过的电流相等，通电时间相同，且R1>R2，通电一段时间后，根据焦耳定律可知，电阻丝 R1产生的热量多，由于瓶内的煤油质量、初温相同，不考虑热量损失，甲瓶中温度计的示数上升高。 20．（2023·湖北宜昌·中考真题）如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个产生强风的风扇。 （1）小丽给家里的猫咪洗完澡，用电吹风帮猫咪吹干毛发后，发现原本干净的电吹风尾部吸附了不少毛发，造成这一现象的物理原理是 ； （2）如图乙为电吹风的内部电路简图，通过开关S1和S2实现冷风和热风两挡功能，电热丝应该接在图中 （选填“A”或“B”）位置； （3）该电吹风的部分参数如下表，电吹风冷风挡正常工作时，通过风扇的电流是多少 ？（保留两位小数）电热丝的电阻及其1min内产生的热量是多少？ 额定电压 220V 热风功率 1250W 冷风功率 40W    【答案】 流体中流速越大的位置，压强越小 B 0.18A 7.26×104 J 【详解】（1）在使用电风扇时，入风口处空气流速较大，根据流体压强与流速的关系可知，流速越大的位置，压强越小，所以就能把这些毛发压到压强小的地方去。 （2）由图乙所示，电吹风内部有一根电热丝和一个产生强风的风扇并联，开关S1控制干路，开关S2应该控制电热丝的支路，所以风扇装在A处，电热丝装在B处，当开关S1闭合S2断开时，风扇正常工作吹冷风；当两个开关都闭合时，风扇和电热丝同时工作，电吹风吹出热风。 （3）由表中参数可得通过风扇的电流为 电吹风热风档正常工作时，电热丝的电功率为 则电热丝的电阻为 电热产生的热量为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 21 / 27 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$