初中物理沪科版九年级全册第四节 科学探究：电流的热效应当堂检测题

这是一份初中物理沪科版九年级全册第四节 科学探究：电流的热效应当堂检测题，共7页。试卷主要包含了选择题，填空题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。

测试时间:30分钟
一、选择题
1.下列常用电器中,主要利用电流热效应工作的是( )
A.手机 B.笔记本电脑 C.电热水器 D.电视机
2.探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”时,两个相同的透明容器中密封着质量相等的空气,用电阻R1、R2对容器中的空气进行加热,如图所示。下列说法中正确的是( )
①该装置是探究电流产生的热量与电阻大小的关系
②实验时通过装置中R1与R2的电流相同
③电流产生的热量越多,U形管内液面高度差越大
④通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是4∶1
A.只有①② B.只有②③ C.只有①④ D.只有③④
3.随着科技的发展和人民生活水平的提高,旧的电网已越来越不适应人们生活用电的需要,为此很多地方都开始了电网改造,改造后的家庭电网大大满足了生活用电的需求,下列说法不正确的是( )
A.电能表的“容量”增大后,用电器能消耗更多的电能
B.导线改成了更粗的铜线后,导线上的发热损失减少了
C.空气开关取代闸刀开关和熔断器,不仅使用方便,而且可靠性强
D.导线铺设在优质的塑料套管内,增加了用电的安全性
4.如表列出了一些导体材料的信息。现有长度和横截面积都相同的锰铜合金丝甲和镍铬合金丝乙各一根,若将它们串联后接到电路中,不计温度对电阻的影响,则在相同时间内它们产生的热量之比Q甲∶Q乙为( )
A.1∶1 B.2∶5 C.5∶2 D.4∶1
5.当一个电阻的阻值为R时,将它接在电路中通电一段时间,产生的热量为Q。如果要使它产生的热量为2Q,下列办法中可行的是( )
A.将电压变为原来的2倍,通电时间变为原来的0.5倍
B.将电阻变为原来的2倍,通电时间变为原来的0.5倍
C.将电阻变为原来的0.5倍,通电时间变为原来的2倍
D.将电压变为原来的0.5倍,电阻变为原来的2倍
6.如图所示是A、B两个灯泡的I-U关系图像,现在将A、B两个灯泡并联在电路中,且电路中只有这两个电路元件。当A灯泡两端的电压为4 V时,B灯泡在1 min内产生的热量是(假设小灯泡消耗电能的90%转化为内能)( )
A.2.4 J B.96 J C.129.6 J D.144 J
7.如图所示是研究电流产生热量实验装置的一部分,已知两瓶内装有同质量、同温度的煤油,当在A、B间接上电源后,发现乙的温度升高得比甲要快,下列比较R1、R2两电热丝的说法正确的是( )
A.流过R2的电流较大 B.流过R1的电流较大
C.R1的阻值较大 D.R2两端的电压较大
二、填空题
8.如图,灯L标有“4 V 2 W”字样,R=20 Ω,闭合开关S时,灯L正常发光(灯丝的电阻不受温度影响),电流表示数为 A,通电1 min电路中产生的热量为 J。
9.如图所示,甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气,两个容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,一段时间后, (填“甲”或“乙”)容器连接的U形管液面高度较大,实验表明电流通过导体产生的热量跟 (填“电流”或“电阻”)有关,图中的U形管 (填“是”或“不是”)连通器。
10.电饭煲、电水壶和电熨斗分别标有“220 V 1 000 W”、“220 V 1 800 W”和“220 V 500 W”的字样,它们各自正常工作相同时间, (选填“电饭煲”“电水壶”或“电熨斗”)产生的热量最多。标有“220 V 500 W”的电熨斗正常工作0.2 h,电流通过电熨斗产生的热量为 。
11.在家庭电路中,有时导线长度不够,需要把两根导线连接起来,连接处电阻比别处要 (填“大”或“小”),在相等时间内,导线连接处发热比别处更 (填“多”或“少”)。
12.两定值电阻RA和RB中的电流与其两端电压的关系如图所示,则RA RB(选填“<”“>”和“=”),若将两电阻串联在电压为3 V的电源两端,电路的总功率为 W,通电一段时间后,RA和RB产生的热量之比是 。
三、实验探究题
13.某同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间是否有关。他连接了如图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质量和初温都相同的煤油,以及阻值为R1和R2的电阻丝(R1(1)该实验探究的问题是电流通过导体产生的热量与 是否有关。
(2)该实验中,电流通过导体产生热量的多少用 来反映。
四、计算题
14.如图所示,电源电压4.5 V保持不变,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,灯泡L标有“3 V 1.5 W”字样,滑动变阻器R标有“20 Ω 1 A”字样。闭合开关S,调节滑动变阻器滑片P,使灯泡正常工作,不考虑灯丝电阻的变化。求:
(1)灯泡正常工作时的电流和电阻。
(2)灯泡正常工作1 min所放出的热量。
(3)在保证电路安全的条件下,滑动变阻器连入电路的电阻变化范围。
一、选择题
1.答案 C 手机主要是把电能转化为声能和电磁能,并非利用电流的热效应工作,故A错误;笔记本电脑主要是把电能转化为声能和光能,并非利用电流的热效应工作,故B错误;电热水器是把电能转化为内能,是利用电流的热效应工作的,故C正确;电视机主要是把电能转化为声能和光能,并非利用电流的热效应工作,故D错误。
2.答案 D 由图可知,R2、R3并联后再与R1串联在电路中,根据并联电路的电流特点可知,通过R1、R2的电流是不同的,电阻相同,通电时间相同,所以该装置是探究电流产生的热量与电流大小的关系,故①②错误;电流产生的热量越多,空气吸收的热量越多,温度越高,气体膨胀程度越大,则U形管内液面高度差越大,故③正确;右侧两个5 Ω的电阻并联后再与左侧的5 Ω的电阻串联,根据并联电路的电流特点可知,通过左侧电阻的电流等于通过右侧容器中电阻的电流的2倍,根据公式Q=I2Rt可知,通电一段时间后,左、右两边容器内电阻产生的热量之比是4∶1,故④正确。故选D。
3.答案 A 电能表的“容量”增大,指的是允许接入的用电器的总功率增大,而用电器消耗的电能不一定更多,故A错误;导线改成了更粗的铜线后,导线的电阻减小,在电流、通电时间相同的情况下,由Q=I2Rt可知,电阻越小,产生的热量就越少,故B正确;因为空气开关带有保险装置,当电流过大时,开关断开,切断电路,不仅使用方便,而且可靠性强,故C正确;因为优质的塑料套管是良好的绝缘体,增加了用电的安全性,故D正确。
4.答案 B 两电阻串联时,通过它们的电流大小相等,通电时间也相同,所以锰铜合金丝甲、镍铬合金丝乙产生的热量之比等于电阻之比,则Q甲∶Q乙=0.44 Ω∶1.1 Ω=2∶5。
5.答案 A 将电压变为原来的2倍,通电时间变为原来的12,由Q=U2Rt可知,产生的热量变为2Q,故A可行;将电阻变为原来的2倍,通电时间变为原来的12,由Q=U2Rt可知,热量变为原来的14,故B不可行;将电阻变为原来的12,通电时间变为原来的2倍,由Q=U2Rt可知,热量变为原来的4倍,故C不可行;将电压变为原来的12,电阻变为原来的2倍,由Q=U2Rt可知,热量变为原来的18,故D不可行。
6.答案 C A、B两个灯泡并联在电路中,根据并联电路的电压特点可知,两灯泡两端的电压相等,当A灯泡两端的电压为4 V时,B灯泡两端电压也为4 V,从图中可看出此时通过B灯泡的电流为0.6 A,在1 min内B灯泡消耗的电能W=UIt=4 V×0.6 A×60 s=144 J,小灯泡消耗电能的90%转化为内能,故产生的热量Q=Wη=144 J×90%=129.6 J。
7.答案 D 由图可知,两电热丝串联,通过它们的电流相同,故A、B错误;当在A、B间接上电源后,发现乙的温度升高得比甲要快,说明乙中电热丝产生的热量多,由Q=I2Rt知,通过的电流、通电时间相同,电阻大的产生的热量多,所以R2的电阻大;又因为U=IR,所以R2两端的电压大,故C错误、D正确。
二、填空题
8.答案 0.7 168
解析 由图知电阻R与灯L并联,电流表测干路电流,灯L正常发光,所以U=UR=UL=4 V,由P=UI可得通过灯泡的电流IL=PLUL=2W4V=0.5 A,由欧姆定律可得通过R的电流IR=URR=4V20Ω=0.2 A,由并联电路的电流特点可得电流表示数I=IL+IR=0.5 A+0.2 A=0.7 A;通电1 min电路中产生的热量Q=W=UIt=4 V×0.7 A×60 s=168 J。
9.答案 甲 电阻 不是
解析 电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关,由图可知,甲、乙容器中的电阻串联在电路中,电流和通电时间相同,电阻越大,产生的热量越多,所以甲容器中产生的热量多,U形管液面高度较大,即电流通过导体产生的热量跟电阻有关;图中的U形管的一端是不开口的,所以不是连通器。
10.答案 电水壶 3.6×105 J
解析 电饭煲、电水壶和电熨斗三个用电器都为纯电阻用电器,消耗的电能全部转化为内能,用电器正常工作时的功率与额定功率相等,由题知,电水壶的额定功率最大,则根据Q=W=Pt可知,在相同时间内,电水壶消耗的电能最多,产生的热量最多。电熨斗正常工作0.2 h产生的热量Q=W=P电熨斗t=500 W×0.2×3 600 s=3.6×105 J。
11.答案 大 多
解析 导线连接处往往因导线接触不良导致电阻较大,因为导线连接处与导线串联在电路中,所以通过的电流相等、通电时间相等,由Q=I2Rt可知,导线连接处产生的热量较多。
12.答案 < 0.6 1∶2
解析 由图知,U=3 V时,IA=0.6 A,IB=0.3 A,则RA=UIA=3V0.6A=5 Ω,RB=UIB=3V0.3A=10 Ω,RA三、实验探究题
13.答案 (1)电阻 (2)温度计示数的变化
解析 (1)两个电阻串联在电路中,通过其电流相同,通电时间相同,电阻不同,运用控制变量法,探究电流产生热量跟电阻的关系;(2)当电阻丝通电后,电流产生热量使煤油温度升高,从而使温度计示数上升,因此可根据温度计示数的变化来反映导体产生热量的多少。
四、计算题
14.答案 (1)0.5 A 6 Ω (2)90 J (3)3~12 Ω
解析 由电路图可知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)根据P=UI可得,灯的额定电流I额=P额U额=1.5W3V=0.5 A,根据欧姆定律可知,灯泡的电阻RL=U额I额=3V0.5A=6 Ω。
(2)灯泡正常工作1 min所放出的热量等于其消耗的电能:Q=W=Pt=1.5 W×60 s=90 J。
(3)为了保护灯泡,电路中的电流最大为0.5 A,电路中的最小总电阻R=UImax= Ω,根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知,滑动变阻器接入电路中的最小阻值R滑min=R-RL=9 Ω-6 Ω=3 Ω;电压表的最大示数为3 V,即滑动变阻器两端的最大电压为3 V,根据串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和可知,灯泡两端的最小电压ULmin=U-U滑max=4.5 V-3 V=1.5 V,电路中的最小电流Imin=ULminRL=1.5V6Ω=0.25 A,滑动变阻器接入电路中的最大电阻R滑max=U滑maxImin=3V0.25A=12 Ω,即滑动变阻器连入电路的电阻变化范围为3~12 Ω。
几种长1 m,横截面积1 mm2的导体材料在20 ℃时的电阻
材料
电阻R/Ω
铁
0.096
锰铜合金
0.44
镍铬合金
1.1