初中物理第四节 科学探究：电流的热效应当堂检测题

这是一份初中物理第四节 科学探究：电流的热效应当堂检测题，共10页。

1.(2021·云南中考)将规格都是“220 V 150 W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中,正常工作相同时间,以下说法正确的是( )
A.三个用电器均能将电能全部转化为内能
B.根据R=U2P可计算出三个用电器的电阻相等
C.三个用电器消耗的电能一样多
D.三个用电器产生的热量相等
2.用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体,甲比乙的横截面积大,如图所示。将它们串联在电路中,通电一段时间后,比较甲、乙两导体升高的温度,正确的是( )
A.甲导体的温度升高得多
B.乙导体的温度升高得多
C.甲、乙两导体升高的温度相同
D.条件不足,无法判断
3.将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等量煤油中,串联接入电路,R1∶R2=2∶5。通电一段时间后,R1、R2产生的热量之比为( )

A.2∶5B.5∶2
C.4∶25D.25∶4
4.关于电热和电热器有以下几种说法,正确的是( )
A.电热只有积极作用而无消极作用
B.电热器的电阻越大,电流通过它时产生的热量就越多
C.电炉、电烤箱、电吹风、电熨斗、电风扇等都是电热器
D.500 W的电热器连续正常工作2 h就消耗1 kW·h的电能
5.(2022·贵州铜仁中考)如图所示,电源电压12 V保持不变,小灯泡标有“4 V 1.6 W”字样(灯丝电阻不受温度影响),滑动变阻器标有“50 Ω 1 A”字样,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V。闭合开关,保证各元件不损坏,下列选项正确的是( )
A.移动滑动变阻器滑片,小灯泡可能正常发光
B.电路中消耗的最大功率为4.8 W
C.滑动变阻器两端电压变化范围为9~10 V
D.当滑动变阻器滑片P置于b端时,滑动变阻器通电1 min产生的热量为140 J
6.一根电热丝通过的电流是4 A时,1 min内能放出8×106 J的热量,当把通过它的电流增加1 A时,它在1 min内放出的热量是 J。
7.下图是探究电流产生热量与电阻关系的电路,R1=5 Ω,R2=10 Ω,闭合开关后,电流表示数为1 A。通过电阻R1的电流是 A,通过电阻R2 的电流在10 s内产生的热量是 J。
8.甲、乙两只电炉标有“220 V 500 W”和“220 V 1 000 W”字样,把它们串联在220 V的电路中,在相同时间内产生热量较多的是 。将它们并联在电路中,产生热量较多的是 (以上两空选填“甲”或“乙”)。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率之比为 。
9.小宇和小刚想利用如图所示的装置来探究导体产生的热量与其电阻大小的关系。两只相同的烧瓶中装有适量的煤油。烧瓶A中浸泡着一段铜丝,电阻较小,烧瓶B中浸泡着一段镍铬合金丝,电阻较大,温度计显示煤油的温度。为保证实验科学合理,两个烧瓶中所装煤油的质量应该 。实验中,小宇和小刚发现B烧瓶中温度计的示数升高得快,这表明:在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 。
10.用如图1所示的装置探究电流通过导体产生的热量与电流的关系,相同烧瓶内装满了煤油。
(1)烧瓶中装入的煤油是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
(2)请根据实物电路,在虚线框图2内画出对应的电路图。
(3)为达到实验目的,选用的两电阻丝R1与R2的阻值应 ,通过R1的电流 通过R2的电流。
(4)通电一段时间后,乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大,说明 。
(5)小红用如图3所示的装置,进一步探究电流通过导体产生的热量与电流的关系,经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图像,根据焦耳定律可知,图4中能正确反映h-I关系的是 。
【拓展】用Q=I2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量,能用Q=UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗?请用实例说明原因 。
11.某品牌家用电熨斗的电路如图甲所示,额定电压为220 V、最大功率为440 W,发热部分由调温电阻R和定值电阻R0组成,调温电阻R是可变电阻,其最大阻值为110 Ω。电阻值均不受温度影响。
(1)定值电阻R0的阻值是多大?
(2)该电熨斗工作时的最小功率多大?此时通过电路的电流是多大?
(3)假设电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗温度t的关系如图乙所示,请分析得出电熨斗工作时温度的调节范围。
12.在深圳某科技节上,某同学自己动手制作了一个牛奶加热器,设计电路简图如图所示,已知滑动变阻器R0的最大阻值为100 Ω,用于加热的电阻丝R1的阻值为55 Ω。闭合开关S后,求:
(1)电路中的最小电流(结果保留1位小数);
(2)电热丝的最大加热功率;
(3)在最大加热功率下,用时100 s可以将1 kg常温牛奶温度升高多少?[不考虑热量损失,牛奶的比热容为c=2.5×103 J/(kg·℃)]
探究创新
13.某电热毯只有一个挡位,使用不方便。小明想用一电阻丝作发热体与其串联,将它改造成有两个挡位的电热毯。已知原电热毯的额定电压为220 V,为了测定它的额定功率,小明把它与一个标有“220 V 25 W”的灯泡串联在带电热毯的电路中(如图甲所示),电压表的示数为176 V(电源电压恒为220 V,不考虑温度对电阻阻值的影响)。求:
(1)原电热毯的额定功率多大?
(2)为了使改造后的电热毯(如图乙所示)在低温挡位时的总发热功率为原电热毯额定功率的五分之三,小明需要一个阻值多大的电阻丝?(保留一位小数)
(3)改造后的电热毯,在低温挡位时工作10 min,R0消耗多少电能?
第四节 科学探究:电流的热效应
知能·提升训练
知能提升
1.C 电烙铁工作时,能将电能全部转化为内能;电风扇工作时,其消耗的电能不只是转化为内能,还会转化为机械能;电视机工作时,其消耗的电能不只是转化为内能,还会转化为光能和声能;虽然三个用电器的规格相同,但公式R=U2P只适用于纯电阻用电器,即利用该公式能计算电烙铁的电阻,不能计算电风扇和电视机的电阻,事实上它们的电阻也是不相同的,故A、B错误。三个用电器都在额定电压下工作,实际功率相同都是150 W,由W=Pt可知相同时间内三个用电器消耗的电能一样多,故C正确。电风扇工作时,电能转化为内能和机械能;电视机工作时,电能转化为内能、光能和声能;电烙铁工作时,电能全部转化为内能;且相同时间内三个用电器消耗的电能相同,因此相同时间内,电烙铁产生的热量最多,故D错误。
2.B 根据电阻大小的决定因素,由于甲、乙两段导体材料相同、长度相等,所以横截面积越大的电阻越小,也就是说甲的电阻比乙小。在串联电路中,电流相等,根据焦耳定律Q=I2Rt,相同时间内电阻越大的产生的热量越多,即乙产生的热量多,且乙的质量小于甲的质量,因此乙导体的温度升高得多。
3.A 由题图知,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,即2∶5。
4.D 电热既有利也有害,A项错;根据Q=I2Rt知,电流通过电热器产生的热量由电流I、电阻R和通电时间t共同决定,电阻越大,产生的热量不一定多,B项错;电吹风、电风扇不是电热器,C项错;500 W的电热器连续正常工作2 h,消耗的电能W=Pt=0.5 kW×2 h=1 kW·h,故D项正确。
5.C 由题图知,滑动变阻器与小灯泡串联,电压表测小灯泡两端的电压,电流表测电路中电流。移动滑动变阻器的滑片,由于电压表的量程为0~3 V,所以小灯泡两端的最大电压为3 V,小于小灯泡的额定电压,所以小灯泡不能正常发光,故A错误;由P=UI可得小灯泡正常发光电流IL=P额U额=1.6W4V=0.4 A,由P=U2R知小灯泡的电阻RL=U额2P额=(4V)21.6W=10 Ω,由于电压表的量程为0~3 V,所以小灯泡两端的最大电压为3 V,通过小灯泡的最大电流IL'=UV大RL=3V10Ω=0.3 A6.解析 设电热丝电阻为R,当通以4 A的电流时,Q1=I12Rt=16Rt,
当通过电流增加1 A时Q2=I22Rt=25Rt,所以Q1Q2=1625,把Q1=8×106 J代入解得Q2=1.25×107 J。
答案 1.25×107
7.解析 电路是串联电路,各处电流相等,均等于1 A,R2在10 s内产生的热量Q=I2Rt=(1 A)2×10 Ω×10 s=100 J。
答案 1 100
8.解析 (1)由P=U2R得,电炉的电阻R=U2P,因为甲、乙两只电炉的额定电压相同,额定功率P甲R乙,通过甲、乙两只电炉的电流I甲=I乙,根据Q=I2Rt可知,在相同时间内产生的热量Q甲>Q乙,故串联时产生热量较大的是甲;将它们并联在220 V电路上,根据并联电路中各支路两端的电压相等,即U甲=U乙=220 V,则两电炉的实际功率等于额定功率,即P甲=500 W;P乙=1 000 W,根据Q=W=Pt可知,在相同时间内产生的热量Q甲'答案 甲 乙 111∶250
9.解析 控制变量法是物理学常用的一种研究方法。A和B电阻不同,串联时电流相同,考查电流产生的热量与电阻的关系。
答案 相同(相等或一样) 越多
10.答案 (1)绝缘体 (2)如图所示 (3)相等 小于 (4)在电阻和通电时间相等时,电流越大产生的热量越多 (5)A 【拓展】不能 含有电动机的电路,电流做的功大部分转化为机械能,有一小部分转化为内能,即发热了,W=UIt>Q
11.解析 (1)当调温电阻R=0时,电熨斗的电功率最大,根据P=U2R可得R0=U2P=(220V)2440W=110 Ω;(2)当调温电阻R=110 Ω时,电熨斗的电功率最小,此时通过电路的电流I=UR+R0=220V110Ω+110Ω=1 A,电熨斗的最小电功率P'=UI=220 V×1 A=220 W;(3)由题图乙可知:当电熨斗功率是440 W时,温度最高为200 ℃;当功率是220 W时,温度最低为90 ℃;故电熨斗工作时温度的调节范围为90~200 ℃。
答案 (1)110 Ω (2)220 W 1 A (3)90~200 ℃
12.解析 (1)当滑动变阻器接入电路阻值最大时,电路中电流最小,此时滑片P处于b端,
电路的总电阻
R总=R0+R1=100 Ω+55 Ω=155 Ω
由欧姆定律可得,电路中的最小电流
I min=UR总=220V155Ω≈1.4 A。
(2)当滑动变阻器接入电路阻值最小时,电热丝的加热功率最大,此时滑片P处于a端,
则最大加热功率
Pmax=U2R1=(220V)255Ω=880 W。
(3)最大加热功率下,100 s内产生的热量
Q=W=Pmaxt=880 W×100 s=8.8×104 J
不考虑热量损失,牛奶吸收的热量
Q吸=Q=8.8×104 J
由Q吸=cmΔt可得,牛奶升高的温度
Δt=Q吸cm=8.8×104 J2.5×103 J/(kg·℃)×1kg=35.2 ℃。
答案 (1)1.4 A (2)880 W (3)35.2 ℃
探究创新
13.解析 (1)灯泡的电阻RL=U2PL,R0两端的电压U0=U总-UL,由于R0与灯泡L串联,U0R0=ULRL,所以R0=U0RLUL,P额=U额2R0,U总=U额,可求出原电热毯的额定功率。
(2)根据改造后电热毯的实际功率和公式R=U额2P,求出电路中的总电阻,则Rx=R-R0。
(3)根据改造后的电热毯在低温挡工作的实际电流和公式W=I2R0t就可求出电热毯在低温挡时10 min消耗的电能。
答案 (1)100 W (2)322.7 Ω (3)21 600 J