15.3 电热器 电流的热效应 第1课时 电热器电流的热效应 2024-2025学年苏科版物理九年级下学期

15.3.1电热器电流的热效应 知识点一 实验：探究电流的热效应 1．下列图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A． 电暖气 B． 洗衣机 C． 电风扇 D． 电视机 2．下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（　　） A．电暖气取暖 B．电热水壶烧水 C．电熨斗熨衣服 D．电脑防热风扇 3．小华将电阻丝和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 。    4．在探究“影响电流热效应的因素”实验中： （1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少，这种研究方法叫 。若他想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用 （选填“煤油”或“水”），理由是 。 （2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（见表）。 实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度升高量/℃ 1 0.3 30 10 1.5 2 0.6 30 10 6.0 由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流 ，其产生的热量 。 （3）若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择乙图中 （选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶 （选填“串联”或“并联”）。 知识点二 焦耳定律 5．关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是（　　） A．根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多 B．根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多 C．根据Q=UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关 D．根据可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少 6．将规格都是“220V  180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（    ） A．电冰箱消耗的电能最多 B．电热毯的电流做功最多 C．三者消耗的电能一样多 D．三者产生的热量一样多 7．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”）。 8．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。    知识点三 电热与电功的计算 9．如图所示，灯泡和电阻串联后接在电压为U的电路中，已知电阻的阻值为R，通过电路的电流为I，则灯泡在t时间内消耗的电能是（　　） A．UIt B． C．I2Rt D．UIt﹣I2Rt 10．图甲是小灯泡L和电阻R的图像。将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W。下列说法正确的是（　　） A．只闭合开关S1时，小灯泡L此时的电阻为10Ω B．再闭合开关S2时，电流表示数增加0.3A C．再闭合开关S2时，电路总功率为1.4W D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量为84J 11．在如图所示电路中，定值电阻R0的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表A1、A2的示数分别为0.8A，0.3A，则该电路电源电压为 V.1min内电路消耗的电能为 J，1min内电流通过电动机产生的热量为 J． 12．如图所示当甲电路中的开关S闭合时，两个电压表所选量程不同，测量时的指针位置均为如图乙所示，则电阻R1两端的电压为 V，R1∶R2= ，当电阻R1、R2并联在电路中时，在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比Q1∶Q2= 。 知识点四 多档位及电动机问题 13．如图所示，在四个相同水槽中盛有质量和液体都相同的纯水，现将阻值为R1、R2的电阻丝（R1<R2），分别按下图的四种方式连接放入水槽，并接入相同电源。通电相同时间后，水温最高的是（　　） A． B． C． D． 14． 某电饭锅内有R0=44Ω、R=2156Ω的两根电热丝，将它接入电路如图当S分别置于“1 ”挡和“2”挡时， 档是保温状态；当S接“2”挡时，电路中的电流大小是 A，通电100s电路产生的热量是 J。 15．如图是某电热器的原理简图，它有高温、低温两档，发热体由R1和R2两个电热丝构成，阻值分别为l10Ω、220Ω。 (1)S1闭合、S2开时，求电热器的功率； (2)S1、S2都闭合时，求电热器的工作电流； (3)S1，S2都闭合时，电热器是处于“高温挡”还是处于“低温挡”’通过有关计算证明你的结论。 16．如图为某型号电动机的铭牌，求： （1）此电动机的额定电流。 （2）此电动机正常工作10min所消耗的电能和由此转化为的机械能。 （3）此电动机正常工作时，把电能转化为机械能的效率。 **牌电动机 型号 JT﹣44 额定电压 220V 额定功率 44W 线圈电阻 100Ω 制造商：**** 17．小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处（　　） A．电阻变小 B．电流比别处电流小 C．电阻变大 D．电流比别处电流大 18．如图所示，在左、右两个相同容器中分别装有质量和温度都相同的水和煤油，通电后，两容器中的液体同时升到60℃，由此可知 A．Rl>R2 B．Rl<R2 C．R1=R2 D．条件不足，无法确定 19．如图所示为某小组设计的多挡位电热器电路，U不变，R1、R2为电阻丝且R1>R2，电热器功率最大时开关状态为（　　） A．S1闭合，S2接a B．S1闭合，S2接b C．S1断开，S2接a D．S1断开，S2接b 20．如图所示，甲、乙、丙三个完全相同的烧瓶中分别装有质量相等、初温相同的液体，烧瓶中电阻丝的阻值大小关系为R甲<R乙=R丙，烧瓶内插入相同的温度计，下列说法正确的是（　　） A．甲、丙可探究电阻丝产生热量的多少与电阻大小的关系 B．乙、丙可探究不同物质的吸热升温现象，物质吸热的多少可用温度计示数的升高来表示 C．上述A、B选项中两个实验的研究对象都是瓶内的液体，且都还需要天平和秒表 D．通电相同时间，水和煤油都没有沸腾，温度计示数T甲<T乙<T丙 21．图甲是新型取暖器件——电热膜，它是由一条条导电墨线（作用相当于电热丝）压在绝缘薄膜制成，其结构如图乙所示。电热膜工作时利用了电流的 ，这一现象是科学家 发现的。    22．两个电阻A和B中的电流与两端电压的关系如图，则A的阻值是 Ω，若将电阻A和B并联后接在电压为3V的电源两端，则总电流是 A，两个电阻A、B产生的热量之比是 。 23．小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和 （填“R1”或“R2”）分别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U形管中 反映电阻丝产生热量的多少；通过实验分析可知，当电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 。 24．如图所示是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机，P是一个质量为50kg的重物，它用细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S，重物P以0.8m/s的速度被匀速提升，这时电流表和电压表的示数分别是I=2A和U=220V。不计一切摩擦，则电动机工作时电能转化为机械能的功率是 W，电动机线圈的电阻为 Ω。 25．如图所示，电水壶简化电路图中，R1和R2为发热电阻，S1为总开关，S2为温度开关，有1、2两个触点，控制壶的“加热”和“保温”两档，表中数据为电水壶的部分工作参数。 水壶容量 1L 额定电压 220V 加热功率 1100W 电热丝R1阻值 176Ω （1）S1闭合，S2接1时，电水壶处于 档； （2）电热丝R2的阻值是多少？( )电水壶的保温功率是多少？( ) （3）电水壶中装进1L水正常工作，用温度计测得水温随时间变化图像，则加热2~4min内水吸收热量是多少？( )这段时间内电水壶加热效率η是多少？( )取， （4）电水壶4~6min内的加热效率为η2，根据图像可判断η1 η2（选填“>”、“<”或“=”）。 15.3.1电热器电流的热效应 参考答案 题号 1 2 5 6 9 10 13 17 18 19 答案 A D B C D C D C B A 题号 20 答案 D 1．A 【详解】A．电暖气是把电能转化为内能的，利用了电流的热效应，故A符合题意； BC．电风扇和洗衣机是把电能转化为机械能，没有利用电流的热效应，故BC不符合题意； D．电视机主要将电能转化为光能和声能，故D不符合题意。 故选A。 2．D 【详解】A．电暖气取暖是利用了电流的热效应，故A不符合题意； B．用电热水壶烧水是利用了电流的热效应，故B不符合题意； C．用电熨斗熨衣服是利用了电流的热效应，故C不符合题意； D．电脑防热风扇是用于电脑散热，是防止电流的热效应对电脑产生危害，故D符合题意。 故选D。 3． 电流 热量 高 【详解】[1]如图所示，两电阻丝串联，通过的电流相等。 [2]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。 [3]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。 4． 转换法 煤油 煤油比热容小，相等的质量吸收相同的热量，温度上升明显 越大 越多 B 串联 【详解】（1）[1]实验中通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少，这种研究方法叫转换法。 [2][3]由于煤油的比热容较小，质量相同吸收热量相同时，温度变化比较明显，应选用煤油进行实验。 （2）[4][5]由表格中数据知，通电时间和电阻相等，电流增大为原来的2倍，温度升高为原来的4倍，即产生的热量为原来的4倍，可知通电时间和电阻相等，产生的热量与电流的2次方成正比；即电流越大，其产生的热量越多。 （3）[6][7]若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，电阻不同，所以应该选择B烧瓶和甲图中的烧瓶串联。 5．B 【详解】A．根据Q=I2Rt可知，由于没有说明电流一定，因此电阻越大，相同时间内产生的热量也不一定越多，故A错误； B．根据Q=I2Rt可知，在电流、通电时间一定时，电流通过导体时产生的热量与导体的电阻成正比，故B正确； C．根据Q=UIt可知，此公式是导出式，只能说明电热在数值上等于电流、电压、时间的乘积，电阻发生变化时，电压和电流也会发生变化，故C错误； D．根据可知，由于没有说明电压一定，因此电阻越大，相同时间内产生的热量也不一定越少，故D错误。 故选B。 6．C 【详解】ABC．三个用电器的电功率相同，根据W=Pt可知，若通电时间相同，电流通过它们做的功一样多，消耗的电能一样多，故AB错误，C正确； D．电冰箱主要将电能转化为机械能，电脑主要将电能转化为光能和声能，电热毯主要将电能转化为内能，所以，电热毯产生的热量最多，故D错误。 故选C。 7． 较大 较多 【详解】[1]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。 [2]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。 8． 热 75 增大 【详解】[1]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。 [2]电源电压为 5V ，电热丝R阻值为 1Ω ，则3s 内产生的热量 [3]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，由可知，电压一定时，增大电阻，可以减小电热丝的功率。 9．D 【详解】串联电路的总电能等于各用电器电能之和，即 W总=WR+WL 故灯泡在t时间内消耗的电能为 WL = W总-WR= UIt－I2Rt 故选D。 10．C 【详解】A．只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W，根据结合图甲可知，此时小灯泡的电压为2V，电流为0.5A，则小灯泡L此时的电阻为 故A错误； B．只闭合开关S1时，电阻R开路，小灯泡的电压为2V，则电源电压也为2V，小灯泡电流为0.5A，则电流表示数也为0.5A。再闭合开关S2时，小灯泡与电阻R并联，电流表测量干路电流，则根据图甲可知，电阻R的电压为2V时，电阻R的电流为0.2A，则电流表示数增加0.2A，故B错误； C．由上述分析可知，再闭合开关S2时，电路的总电流为 则电路总功率为 故C正确； D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量为 故D错误。 故选C。 11． 6 288 30 【详解】由电路图可知，定值电阻R0与电动机M并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R0支路的电流,因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由I=可知，电源的电压： U=I0R0=0.3A×20Ω=6V； 1min内电路消耗的电能： W=UIt=6V×0.8A×60s=288J； 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过电动机的电流： IM=I﹣I0=0.8A﹣0.3A=0.5A， 1min内电流通过电动机产生的热量： Q=IM2Rt=（0.5A）2×2Ω×60s=30J． 12． 10 4：1 1：4 【详解】[1][2]从图甲可以看到，开关S闭合时，电压表V1测的是电源电压，示数较大，电压表V2测的是R2两端的电压，示数较小，因为测量时的指针位置均为如图乙所示，那么电压表V1的量程应该是0到15V，它的读数是12.5V，电压表V2的量程应该是0到3V，它的读数是2.5V，根据串联电路电压规律可知，电阻R1两端的电压为 电阻R1大小是 电阻R2大小是 那么 [3]当电阻R1、R2并联在电路中时，R1、R2两端的电压是相同的，在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比是 13．D 【详解】根据Q=I2Rt=可知，当通电时间和电压相同时，电阻越小，产生的热量越多。A图中两电阻丝串联，总电阻为；B图中，电路中只有R1工作，总电阻为R1；C图中，电路中只有R2工作，总电阻为R2；D图中，两电阻丝并联，总电阻为，故D图中，两电阻丝并联时，总电阻最小，电阻丝产生的热量最多，水温最高，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 14． 1 5 1.1×105 【详解】[1]当S接“1”挡时，R0和R串联，此时电路总电阻最大，电功率最小，电饭锅处于保温状态。 [2]当S接“2”挡时，R被短路，电路中只有电热丝R0，电流大小为 [3]通电100s产生的热量为 15．(1)440W；(2)3A；(3)高温挡 【详解】(1)当S1闭合，S2断开时，只有电阻R1通电，电热器的功率 P==440W (2)当S1、S2都闭合时，两电阻并连接入电路，电热器的工作电流 I总=I1+I2===3A (3)当S1、S2都闭合时，电热器功率 P′=UI总=220V×3A=660W 由此可见P′＞P，所以，当S1、S2都闭合时是高温档。 16．(1) 0.2A；(2) 2.64×104J，2.4×104J；(3) 90.9% 【详解】解：(1)由电动机铭牌可知，电动机的额定电压220V，额定功率44W，由P=UI可得，电动机的额定电流 (2)由可得，电动机正常工作时间 t=10min=600s 所消耗的电能 W电=P额t=44W×600s=2.64×104J 由铭牌可知，电动机线圈电阻为100Ω，由焦耳定律可得，电动机10min内产生的热量 Q=I2Rt=（0.2A）2×100Ω×600s=2400J 所以转化为的机械能 W机=W电-Q=2.64×104J-2400J=2.4×104J (3)电动机电能转化为机械能的效率 答：(1)此电动机的额定电流为0.2A； (2)电动机正常工作10min所消耗的电能2.64×104J，转化为的机械能2.4×104J； (3)电动机电能转化为机械能的效率是90.9%。 17．C 【详解】连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，根据公式Q=I2Rt可知，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 18．B 【分析】电流流过电阻产生的热量，被液体吸收后，使液体的温度升高，根据公式Q=cm△t求出哪一个吸收的热量多；分析两电阻的连接方式，由计算电热，再结合哪一个容器中的水吸收的热量多，由Q=W判断出两个电阻的大小关系即可． 【详解】由电路图知道，电阻R1 与R2 并联，所以，它们两端的电压相等，闭合开关，它们的通电时间t相等，所以产生的电热是：；根据题意知道，两容器内装有质量和初温都相等的水和煤油，末温也相等，由于水的比热容较大，由Q=cm△t知道，水吸收的热量较多；又因为Q=，所以，R1 ＜R2，故选B． 19．A 【详解】当S1闭合，S2接a，两电阻并联；当S1闭合，S2接b时，R2被短路，电路为R1的简单电路；当S1断开，S2接a时，电路为R2的简单电路；当S1断开，S2接b时，两电阻串联。根据并联电路总电阻小于其中任一分电阻，串联电路总电阻大于任一分电阻，故可知当S1闭合，S2接a，两电阻并联，此时电路的电阻最小，由可知，此时电热器的电功率最大，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 20．D 【详解】A．因为电阻和加热的液体均不相同，存在多个变量，所以不能探究电阻丝产生电热的多少与电阻大小的关系，故A错误； B．为了比较水和煤油吸热的多少，应采用相同的加热装置，通过比较加热时间来比较物体吸收热量的多少，采用的是转换法，因为R乙=R丙，且串联电路中电流处处相等，根据Q=I2Rt，相同时间内乙丙放出的热量相同，所以乙丙两瓶吸热的多少是通过加热时间判断的，故B错误； C．A选项的研究对象是电阻，因为三者串联，所以加热时间相同，不用秒表也可以探究电阻丝产生热量的多少与电阻大小的关系，故C错误； D．因为R甲<R乙，根据Q=I2Rt，乙产热多，又因为都是加热相同质量的水，所以T甲<T乙，因为R乙=R丙，根据Q=I2Rt，产热一样，但水的比热容大于煤油，根据，丙升温多，所以T乙<T丙，所以温度计示数的大小关系为T甲<T乙<T丙，故D正确。 故选D。 21． 热效应 焦耳 【详解】[1]电热膜工作时主要将电能转化为内能，利用了电流的热效应。 [2]发现电流热效应的科学家是焦耳，即发现了焦耳定律。 22． 5 0.9 2:1 【详解】[1]由图象可知，两元件为定值电阻，且当UA=UB=3V时，IA=0.6A，IB=0.3A，由 可得，A的阻值为 [2]因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，将A和B并联后接在电压为3V的电源两端时 IA=0.6A，IB=0.3A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过A和B的总电流为 [3]根据公式 通电时间相同时，两电阻产生的热量之比为 23． R1 液面高度差 多 【详解】[1]为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，应采用控制变量法，控制电阻和通电时间相同，电流不同，故应选用R3和R1进行实验，因为在电路中R2起到给R3分流的作用，使R3和R1的电流不同。 [2]实验中采用两个相同的U型管，产生的热量越多，U型管液面的高度差就越大，实验通过U形管中液面高度差来反映电阻丝产生热量的多少。 [3]电流的热效应与电阻有关，在电阻和通电时间一定时，流过电阻的电流越大，产生的热量越多。 24． 440 10 【详解】[1]不计一切摩擦，则电动机工作时的电能全部转化为机械能，其功率 P=UI=220V×2A=440W [2]而提升重物的功率 P1=Fv=mgv=50kg×10N/kg×0.8m/s=400W 则电动机线圈的电阻消耗的电功率 P2=P-P2=440W-400W=40W 线圈的电阻 25． 加热 44Ω 220W 8.4×104J 63.6% > 【详解】（1）[1]由图可知，当S1闭合，S2接1时，电路为R2的简单电路；当S1闭合，S2接2时，电路为R1、R2串联的电路，总电阻为R1+R2；因此根据可得，S1闭合，S2接1时，电热壶处于加热档。 （2）[2][3]由（1）可知，当S1闭合，S2接1时，电路为R2的简单电路，此时电热壶处于加热档，根据可得，电热丝R2的阻值为 当S1闭合，S2接2时，电路为R1、R2串联的电路，总电阻为 R总=R1+R2=176Ω+44Ω=220Ω 此时电热壶处于保温档，所以电水壶的保温功率为 （3）[4][5]电水壶中装进1L水正常工作，即水的体积为 V水=1L=1dm3=1×10-3m3 根据公式m=ρV可得，水的质量为 m=ρV水=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg 由图可知，加热2~4min内，即加热2min，水的温度从50℃升高到70℃，所以这段时间内水吸收的热量为 Q吸1=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×1kg×（70℃-50℃）=8.4×104J 根据公式W=Pt可得，这段时间电热水壶做的功为 W=P加t=1100W×2×60s=1.32×105J 因为电路是纯电阻电路，所以可得 Q放=W=1.32×105J 故可得，这段时间内电水壶加热效率为 （4）[6]由图可知，加热4~6min内，即加热2min，由此可得，加热2~4min和加热4~6min，电热丝释放的热量相同，而加热4~6min内，水的温度从70℃升高到约85℃，根据Q吸=cm（t-t0）可得，Q吸1<Q吸2，再根据可得，η1>η2。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$