13.3 电流的热效应 同步练 2025-2026学年北师大版九年级全一册物理

第十三章 电功和电功率 第三节 电流的热效应 基础知识点内容 焦耳定律 1.电流通过导体时电能转化为内能，这个现象叫做电流的热效应。 2.探究电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关 （1）原理：透明容器中封闭等量空气，根据U型管中液面高度的变化反映密闭空 气温度的变化（也可以通过其他途径），从而判断电流通过电阻丝产生电热的多少。 ——转换法 （2）实验方法：控制变量法。 （3）实验电路设计及现象分析。 ①电流通过导体时产生热与电阻的关系： 结论：在电流相同，通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多； ②电流通过导体时产生热与电流的关系： 结论：在电阻相同，通电时间相同的情况下，通过电流大时，产生的热量越多。 ③电流通过导体时产生热与通电时间的关系 结论：在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，导体产生的热量越多。 3.焦耳定律： 电流产生热量与电流、 电阻、通电时间的关系： 电流通过导体产生 的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 定义式：Q=I2Rt 4.纯电阻电路，电能全部转化为内能（Q＝W），除了用 Q=I2Rt 计算电热外， 下列公式 也可计算电热(也是消耗的电能）；非纯电阻电路， 电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求 Q 时只能用 Q ＝I2Rt。 5.利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。防止电热的例子： 电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、 电动机外壳的散热片等。 6.电功率挡位计算（高温挡、低温挡） ①串联电路：分析时可用公式进行判断：“串联电路接的电阻越多，则总电阻越大，总功率就越小” （） ②并联电路：分析时可用公式进行判断：“并联电路接的电阻越多，则总电阻越小，总功率就越大” （） 题型练习 一．选择题 1.如图所示的几种用电器，利用电流的热效应工作的是（ ） A．节能灯 B．电风扇 C．电饭锅 D．电视机 2.甲、乙两只电热杯及其铭牌如图所示，若它们的电阻不随温度的变化而改变，则下列说法中正确的是（ ） A．甲的电阻小于乙的电阻 B．两电热杯均正常工作时，相同时间内消耗的电能一样多 C．若将乙接在电压为110V的电路中，它的实际功率为250W D．若将两电热杯串联后接在电压为220V的电路中，相同时间内甲产生的热量较多 3.一台“220V 60W”的电风扇、一盏“36V 60W”的白炽灯和一只“110V 60W”的电热器各自在额定电压下工作，比较它们相同通电时间内产生的热量是( )。 A．电风扇最多 B．电热器最多 C．白炽灯最多 D．三者一样多 4.有一把电烙铁上标有“220V 100W”的字样,当电烙铁两端电压为额定电压时,下列说法中正确的是( ) A.1s内电流做功是100W B.电流做了100J的功 C.1s内电烙铁消耗了电能100J D.1s内电流产生的热量少于100J 5.甲、乙两电热丝电阻之比为3:2，通电时间之比为3:5，它们产生的热量之比为18:5，则通过它们的电流之比为（ ） A.2:1 B.1:4 C.4:1 D.1:2 6.额定电压相同的电热水壶、电饭锅正常工作过程中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示。两个用电器正常工作时,下列判断正确的是（ ） A.通过电热水壶的电流比电饭锅小 B.电流通过电热水壶产生的热量比电饭锅少 C.电热水壶消耗的电能比电饭锅多 D.电热水壶的功率比电饭锅大 7.（多选）小东想探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关。他连接了如图K22-2所示的电路进行实验,其中两个完全相同的烧瓶内分别装有初温相同的煤油、温度计及阻值为R1和R2的发热电阻丝。下列说法正确的是（ ） 图K22-2 A.为了便于探究,两烧瓶内装的煤油质量应相等 B.发热电阻丝R1和R2的阻值应该不同 C.本实验是通过调节滑动变阻器滑片的位置来改变自变量的 D.此实验中用温度计示数变化的大小间接反映电流产生热量的多少 8.电暖器是常见的家用电器之一。某电暖器有“高温”和“低温”两种工作状态。开关S1闭合，电热丝R1工作，电暖器处于“低温”状态；开关S1、S2均闭合，电热丝R1、R2同时工作，电暖器处于“高温”状态。在如图5所示的四个电路图中，符合上述设计要求的是（ ） 图5 220V S1 S2 R1 R2 A 220V S1 S2 R1 R2 B 220V S1 S2 R1 C R2 220V S1 S2 R1 R2 D 9.如图所示为某种多功能电火锅的电路原理图，使用时可通过旋钮开关实现小火、中火、大火三挡功能转换。电路中四个电阻阻值均为 48.4Ω，小火、中火、大火所需加热功率依次增大，下列说法正确的是（ ） A．开关旋至“1”挡，电火锅处于“大火”挡 B．电火锅处于“小火”挡时，电路总电阻是 48.4Ω C．“中火”挡加热功率是 1000W D．“大火”挡电路总功率是“小火”的 2 倍 10.小东想设计一款有高、中、低三个挡位的小型电热器。在设计阶段他用图示电路进行测试以便进一步完善设计方案，电热丝R1＝4Ω，电热丝R2＝8Ω，电源电压为6V并保持不变。在电路能够正常工作的情况下，下列说法正确的是（ ） A．只闭合开关S2时，电热器处于高温挡 B．只闭合开关S1、S2时，电压表示数为6V C．只闭合开关S1、S3时，电流表示数为0.5A D．电热器分别处于中温挡和低温挡工作时的电功率之比为3：1 二．实验填空题 1.家用电饭锅利用了电流的________效应。如图2是某型号电饭锅内部简化电路图，已知R0＝55Ω，R1＝1045Ω，当S接“1”时，电饭锅正常工作电路中电流是________A.当S接“2”时，通电1min产生的热量是________J,通电1 min消耗的电能________J。 2.把电动机接入220V的电路中，通过电动机的电流是5A，电动机内线圈的电阻是2Ω,1min内电流通过线圈产生的热量为____________，1min内电动机消耗的电能________J。 3.一根电阻丝,若将其两端电压变为原来的2倍，通过它的电流变为原来的_____倍，相同时间内产生的热量变为原来的_______倍。 4.一根电阻丝的阻值变为原来的2倍，如果通过的电流和通电时间不变，则产生的热量变为原来的________倍。 5.通电的灯泡在发光时,灯丝的温度达到2000 ℃以上,而连接灯泡的导线却没有明显发热,这主要是因为_________________________,由焦耳定律可知电流通过灯丝产生的热量远大于电流通过导线产生的热量。 6.有两根电阻丝R1、R2和一个电源,且电源电压保持不变。如果只将电阻丝R1接在该电源两端,电阻丝R1在120s内产生的热量为12Q;如果将电阻丝R1、R2并联接在该电源两端,电阻丝R1、R2在60s内产生的总热量为8Q;如果将电阻丝R1、R2串联接在该电源两端,为使电阻丝R1、R2产生的总热量为3Q,则需要通电的时间是______s。 7.如图16甲所示，是探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关的实验装置。A、B两个相同的透明容器中各有一段电阻丝，它们分别通过U形管内的液体使容器内封闭等量的空气，闭合开关前两U形管内左右两端的液面均在同一水平面上。 图16 （1）实验中用________________来反映电流通过导体产生热量的多少。 （2）闭合开关通电一段时间后，发现与B相连的U形管中液面高度差比与A相连的U形管中液面高度差大，由此可以得到的结论________________。 （3）将图16甲中虚线框里的装置换成图16乙所示装置进行实验，可以探究电流通过导体时产生热量跟________是否有关。 8.如图甲所示的是小东同学在探究“电流通过导体产生热量的影响因素”的实验装置。两个透明容器中封闭着等质量的空气且与U形管相连，容器内各有一段电阻丝以如图所示的方式接入电路中： （1）小东利用图甲可以探究在通电时间相同和______相同的情况下，导体产生的热量与______大小是否有关； （2）实验中小东通过观察__________来反映电流产生热量多少； （3）闭合开关后一段时间，小东观察到电流表有示数，而两侧U形管液面关系却如图甲所示。他分析导致该现象的原因可能是：______________； （4）小东在做某次实验中，观察到电流表的示数如图乙所示，则右侧透明容器中定值电阻在2min内产生的热量是______J。 9.为探究电流通过导体产生热量与电流大小是否有关，选择的实验器材有：如图所示的甲、乙两个完全相同的烧瓶，两个烧瓶口都盖有胶塞并插入相同规格的温度计，烧瓶内装入等质量的煤油和阻值均为R的电热丝（电阻值不随温度变化），电压不变的电源、调零的电流表、开关、滑动变阻器各一个，导线若干。实验中用煤油升高的温度Δt的大小表示电流通过电热丝R产生热量的多少。实验电路如图所示。 （1）为完成该探究实验，还需添加的测量仪器是：______； （2）以下是该探究实验主要的实验步骤，请你将其补充完整： ①将图中的装置甲、滑动变阻器、电流表等电路元件串联接入电路中，将滑动变阻器调到最大阻值； ②调节滑动变阻器滑片P到适当位置，观察并记录温度计的示数t0，然后立即闭合开关S，同时开始计时，记录电流表的示数I，通电时间为2min时，记录此时温度计的示数t，断开开关S； ③用图中的装置乙替换电路中的装置甲，______，观察并记录温度计的示数t0，然后立即闭合开关S，同时开始计时，记录电流表的示数I，通电时间为______min时，记录此时温度计的示数t，断开开关S；④利用公式∆t＝______（用测量的物理量的符号表示）计算出每次实验中煤油升高的温度，并记录在表格中； （3）请画出该实验的实验数据的记录表______。 10.如图所示为两个定值电阻R1、R2的内部结构图，R1、R2所用电阻丝（涂有绝缘漆）粗细均匀、材料相同，分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上，圈数分别为53圈和33圈，R1的电阻丝比R2的电阻丝细。将R1、R2并联在电路中工作相同时间，通过分析说明哪个电阻上消耗的电能多。R1 细 粗 R2 三．计算题 1.小云家的电热水器有“关”、“加热”和“速热”三个挡位，其简化电路如图所示。电热丝R1的阻值是44Ω，“速热”时电热水器的功率为1650W。求： （1）该电热水器在“加热”挡位工作时，通过它的电流。 （2）该电热水器在“速热”挡位工作时，它工作100s消耗的电能。 表2 额定电压 220V 加热功率 100W 保温功率 22W 容积 800mL 2.加热牛奶时，温度不能太高，否则会破坏牛奶中的营养物质。某款牛奶锅内部的简化电路如图21所示，R1、R2均为发热电阻且阻值不变，部分参数如表2所示。求： 图21 （1）这款牛奶锅保温时，电路中的电流。 （2）电阻R1的阻值。 3.如图所示的电路中，电源电压U=6 V，电阻R1=6 Ω，电阻R2=4 Ω， 求：（1）只闭合S1，R1的功率为多大？ （2）只闭合S2，通电10 s，R1产生的电热是多少？ （3）当三个开关处于何种状态时，整个电路消耗的电功率最大？求出此时的最大电功率。 4.直饮机的电路图如图所示，电热丝R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变“温、开水选择开关”的状态（“断开”或“闭合”），可以选择出温水或开水。该直饮机的额定电压是220V，开水加热电功率是2200W，温水加热电功率是1100W。（水的比热容c=J/（kg·℃），水的密度ρ=kg/m3） （1）温、开水选择开关处于__________状态时饮水机处于加热状态；温、开水选择开关处于__________状态时饮水机处于保温状态； （2）饮水机正常工作，出开水时电热丝中的电流是多少_________?电热丝R0的电阻是多少_________？ （3）现在需要100℃的开水500ml，已知水的初温是20℃，水需要吸收多少热量_________?如果电能转化为水的内能的效率是80%，饮水机正常工作时，烧开这些水需要多少时间_________？（保留一位小数） 5.如图所示为某型号电暖气及其工作原理的简化电路图。电暖气的额定电压为220V，工作状态分为高、低温两挡。其中R1和R2可视为阻值不变的电热丝，R1的阻值为96.8Ω，高温挡的功率为900W。 （1）求高温挡工作时通过电暖气的电流（保留1位小数）； （2）请分析说明当只闭合开关S1时，电暖气处于高温挡还是低温挡； （3）求电阻丝R2的阻值。 6.某型号电饭煲的工作原理图如图甲所示，R1和R2为阻值不等且不变的电热丝，S是手动开关，S1是自动控制开关。该电饭煲有“加热”和“保温”两档，额定电压是220V，在正常工作一段时间内，它的电功率随时间变化的图像如图乙所示。 （1）当电饭煲处于“加热”档时，开关S1的状态是______的（选填“断开”或“闭合”）； （2）电阻R2的阻值______； （3）电饭煲处于“加热”档时，工作10min产生的热量为多少焦耳______。 7.图22甲是某款家用两挡电热器的简化电路，R1、R2为阻值一定的电热丝。该电热器接入电压恒为220V的电路中，低温挡的功率为110W。闭合开关前，观察电度表的示数如图22乙所示。闭合开关S1和S2并开始计时，工作30min，观察电度表的示数如图22丙所示。求： （1）低温挡时通过电路的电流。图22 甲 R2 R1 S2 S1 220V kWh 220V 10(20)A 50Hz 2500r/kWh 2 0 2 4 9 单相电度表 乙 · 丙 kWh 220V 10(20)A 50Hz 2500r/kWh 2 0 2 5 6 单相电度表 · （2）高温挡时电热器的电功率。 答案： 一．1.C 2.D 3.B 4.C 5.A 6.D 7.ABD 8.A 9.C 10.D 二．1.热 0.2 5.28×104 5.28×104 2.3000J 6.6×104 3.2 4 4.2 5.导线的电阻远小于灯丝电阻 6.120 7.（1）U形管两侧液面高度差 （2）在电流与通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多 （3）电流大小 8.（1）电流大小 电阻 （2）U形管两侧液面高度差 （3）右侧透明容器漏气 （4）300 9.（1）秒表 （2）③调节滑动变阻器滑片P到其他适当位置 2 ④t-t0 （3） I/A t0/℃ t/℃ ∆t/℃ 10.根据题意可知R1比R2更细更长，由电阻影响因素可知R1>R2 将R1、R2并联在电路中，则U1=U2 根据I=U/R，I1<I2 三．1.（1）旋转手柄带动开关处于加热挡时，电路为R1的简单电路， 通过它的电流：； （2）“速热”挡位工作100s消耗的电能：W＝P速热t＝1650W×100s＝1.65×105J 2.（1） （2） 3.（1） （2） （3）只将开关s1、s2闭合时，整个电路消耗的电功率最大。 4.（1）闭合 断开 （2） （3） 5.（1） （2）当只闭合S1时， 当两个开关都闭合时， 所以当只闭合S1时，电暖气处于低温挡 （3） 6.（1）闭合 （2） （3） 7.（1）低温档时，I ===0.5A （2）高温档时，S1和S2闭合，消耗的电能 W =2025.6kWh-2024.9kWh=0.7kWh 电功率P ===1400W 1 学科网（北京）股份有限公司 $