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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
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这是一份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11页。试卷主要包含了某品牌热水器具有电加热功能等内容，欢迎下载使用。
1．在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（ ）
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A．①②B．②③C．②④D．③④
2．某同学想探究“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”，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相等、初温均为25℃的煤油，阻值为5Ω和10Ω的电阻丝R1、R2。闭合开关一段时间后，记录此时两个温度计的示数。根据上述实验，下列说法中（ ）
①此实验可以探究电流产生的热量与电阻的关系
②此实验可以探究电流产生的热量与电流的关系
③此实验可以探究电流产生的热量与时间的关系
④此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少
A．只有①④正确B．只有②④正确
C．只有①③正确D．只有①③④正确
3．下列属于防止电流热效应产生危害的实例是（ ）
A．家里使用电热水壶烧水
B．利用电视机后盖的小孔散热
C．家里使用电饭锅煮饭
D．小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
4．现有“6V3W”和“12V6W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（ ）
A．通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B．通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C．两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D．两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1A
5．如图所示，甲、乙是两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有等质量的液体（液体未画出），电阻丝R甲、R乙分别浸没在两烧瓶的液体中，温度计显示液体的温度，下列说法正确的是（ ）
A．若要探究电阻大小对电热的影响，则应在甲、乙两瓶中都装入煤油，且R甲≠R乙
B．若要探究电阻大小对电热的影响，电流产生的热量可通过加热时间来反映
C．若要比较水和煤油的比热容大小，则应在甲、乙两瓶中分别装入水和煤油，且R甲＜R乙
D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等体积的水即可
二．填空题（共4小题）
6．石墨烯是一种新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，石墨烯还具有很好的韧性，且可以弯曲。北京冬奥会运动场馆的最低温度可达﹣30℃左右，利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷，有效提升保暖效果。可见，这种材料具有密度 （选填“较大”或“较小”）、电阻 （选填
“较大”或“较小”）的特点。
7．某品牌热水器具有电加热功能。太阳能属于 能源，电加热器的功率为2.1kW，则加热两小时消耗的电能为 kW•h；热水器储水100kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），某天阳光照射水温升高60℃，水吸收的热量为 J，要产生同样多的热量，需要电加热 s。
8．如图所示，电源电压保持不变，灯泡L标有“12V 12W”字样（忽略灯丝电阻的变化）。闭合开关S1，断开S2，灯泡L正常发光；闭合开关S1、S2，电流表示数为1.5A，则电源电压为 V；闭合开关S1，断开S2，通电30s定值电阻R产生的热量是 J。
9．如图所示电路中，电源电压不变，电阻R1＝30Ω、R2＝60Ω，闭合开关S，电流表的示数为0.3A。则电路的总功率为 W，通电1min电阻R1产生的热量为 J。
三．实验探究题（共2小题）
10．图甲中两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
（1）图甲是探究在通电时间相同和 相同的情况下，导体产生的热量与 大小是否有关的装置；
（2）实验中通过观察U形管内 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种“转换法”法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是 。（不定向选择题）
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用海绵的凹陷程度显示压力作用效果
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱
（3）由图乙所示，电流表的示数为 A，由图甲可得到结论：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越 ，导体产生的热量越多。
11．科学兴趣小组用如图甲所示装置进行“探究影响电流热效应的因素”的实验。两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油，瓶内连接的电阻丝的阻值分别为5欧和10欧，A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。闭合开关，每隔1分钟记录液面上升的高度，多次实验处理结果如图乙。
（1）除电流表外，本实验中还需要用到的测量工具有 。
（2）分析图乙，可得出的结论是 。
（3）小明经过调查发现：常温下，空气的比热容是煤油比热容的二分之一，空气的比热容会随温度的变化而变化。小明建议用空气代替煤油进行实验，装置如图丙。你是否赞同小明的建议并说明理由 。
四．计算题（共5小题）
12．一款内置电陶炉的电暖桌如图甲所示，它不仅具有桌面暖手、桌底暖脚功能，还可以烧水、煮茶等。电陶炉的简化电路如图乙所示，其参数如表所示，高温挡额定功率字迹已被磨损。旋转旋钮开关，可实现停止工作、低温挡和高温挡的转换。R1和R2均为电热丝，R2＝72.6Ω。求：
（1）R1的阻值；
（2）高温挡额定功率；
（3）在某用电高峰期，若家庭电路中只有电陶炉在工作，发现标有“3000imp/（kW•h）”的电能表的指示灯闪烁168次，使质量为1.7kg的水从25℃升高到49℃，求此时电陶炉的加热效率。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
13．如图所示，一款可设定温度的电热水杯，能将杯中水加热到需要的温度，其铭牌如下表所示。电热水杯在额定电压下工作，将0.3L的水从25℃加热到55℃，用时2min20s。求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）电热水杯消耗的电能是多少？
（3）电热水杯的热效率是多少？
14．如图，把一个标有“10V 4W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上。小灯泡恰能正常工作，求：
（1）通过小灯泡的电流是多少？
（2）串联在电路中的定值电阻的阻值多大？
（3）该电路工作1min，定值电阻产生的热量是多少？
15．小兰了解到电流通过电阻丝时会产生热量，于是设计了如图a所示的实验。她先用图b中的烧瓶甲进行实验，闭合开关S移动滑片到中点位置时，记录烧瓶内煤油的初始温度为24℃。她每五分钟记录一次温度计的示数，实验数据如下表所示。
①当电阻丝产生热量时，电能转化为内能，这是通过 来实现的。
②若小兰研究液体吸收热量与升高温度的关系时，设每分钟煤油吸收的热量相等，分析表格中数据及相关条件，可得的初步结论是： 。
③断开开关，小兰用烧瓶乙替换烧瓶甲接入电路中，且保持滑片位置不变。她闭合开关后发现水温从24℃升高到34℃时，通电时间比煤油的长，这说明 的吸热本领弱。请计算此过程中水所吸收的热量Q吸。[c水＝4.2×103焦/（千克•℃）]
16．某中学为了实现学生错峰用餐，食堂安装了自动加热餐台。其中一个餐台的部分简化电路如图所示。闭合开关S，加热餐台开始工作。当台内食品温度降到20℃时，控制开关S0转到位置1为食品加热；当台内食品温度达到50℃时，S0转到位置2为食品保温。定值电阻R1＝24.2Ω，保温功率为400W。求：
（1）定值电阻R2的阻值；
（2）餐台加热状态下工作5min消耗的电能；
（3）在加热状态时，餐台工作5min产生的热量可使5kg初温20℃的汤升温至50℃。若不计热量损失，求汤的比热容。
2022年09月12日初中物理的初中物理组卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1．【解答】解：①、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故①错误；
②、由图甲可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，探究的电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关，故②正确；
③、乙实验是研究电流产生的热量与电流的关系，通过它们的电流不同、通电时间都相同和电阻要相同，右边容器中的电阻要等于左边容器中的电阻5Ω，故③错误；
④、图甲中两电阻串联，电阻不同，通过两电阻的电流相同，10Ω电阻产生的热量更多，电炉丝与和它相连的导线也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，故④正确；
故选：C。
2．【解答】解：
由图可知，两电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以探究的是热量与电阻的关系，故①正确，②③错误；
电流通过电阻丝做功，消耗的电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量、温度升高，所以，本实验是通过温度计的示数变化反映电流产生的热量多少，故④正确。
故选：A。
3．【解答】解：A、使用电热水壶烧水，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故A不符合题意；
B、电视机的后盖有很多孔，是为了防止电热产生危害，故B符合题意；
C、家里使用电饭锅煮饭，消耗电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故C不符合题意；
D、小佳妈妈使用电熨斗熨衣服，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故D不符合题意。
故选：B。
4．【解答】解：“6V 3W”和“12V 6W”分别表示甲、乙两灯的额定电压和额定功率。
A、由于两灯是否正常工作，所以两实际功率大小未知，由W＝Pt知，无法判断两灯在相同时间内消耗电能的多少，故A错误；
B、由于两灯的实际功率未知，而电功率是表示电流做功快慢的物理量，所以电流通过两灯做功的快慢无法确定，故B错误；
C、由P=U2R可得，R甲=U额甲2P额甲=(6V)23W=12Ω，R乙=U额乙2P额乙=(12V)26W=24Ω，
由串联电路的电流特点知，两只灯泡串联工作时，通过的电流相等，由Q＝I2Rt知，相等时间里甲灯产生热量小于乙，故C正确；
D、甲的额定电压小于乙，由并联电路的电压规律知，甲和乙灯并联时，电源电压最大为U＝U实乙＝U额甲＝6V，
由并联电路的电流规律和欧姆定律可得，干路中允许通过的最大电流：
I＝I甲+I乙=UR甲+UR乙=6V12Ω+6V24Ω=0.75A，故D错误。
故选：C。
5．【解答】解：AB、要探究电阻大小对电热的影响，由控制变量法，要控制通过电阻的电流和通电时间相同，只改变电阻的大小；电阻丝产生的热量多少是通过加热相同时，观察等质量的相同液体升高的温度来呈现，则应在甲、乙两瓶中都装入煤油，且R甲≠R乙，故A正确，B错误；
CD、比较水和煤油的比热容大小时，烧瓶内应分别装有质量相同的水和煤油，要使它们在相同的时间内吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。因两电阻串联，通过两电阻丝的电流相等，通电时间也相同，根据Q＝I2Rt，为控制吸热相同，故R甲＝R乙，故CD错误。
故选A。
二．填空题（共4小题）
6．【解答】解：石墨烯特殊晶体结构使其具有多项优异的物化性能，是目前电阻率最小的材料，石墨烯作填料能够有效提升涂料的导电性，利用的就是其电阻较小的特点；
其次石墨烯是一种超轻材料，故其密度很小，由此可知利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷利用了石墨烯密度小且电阻小的特点。
故答案为：较小；较小。
7．【解答】解：太阳能属于可再生能源，电加热器的功率为2.1kW，
则加热两小时消耗的电能W＝Pt＝2.1kW×2h＝4.2kW•h；
水吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×60℃＝2.52×107J；
要产生同样多的热量，消耗的电能W′＝Q吸＝2.52×107J，
需要电加热的时间t′=W′P=2.52×107J2.1×103W=1.2×104s。
故答案为：可再生；4.2；2.52×107；1.2×104。
8．【解答】解：闭合开关S1，断开S2，灯泡L和定值电阻串联，灯泡L正常发光，根据P＝UI可知电路电流I=PLUL=12W12V=1A，根据欧姆定律可知定值电阻两端的电压UR＝IR＝1A×R，
根据串联电路的电压特点可知电源电压U＝UL+UR＝12V+1A×①；
闭合开关S1、S2，电路为定值电阻的简单电路，电流表示数为1.5A，则电源电压U＝I′R＝1.5A×②；
联立①②可知：U＝36V，R＝24Ω；
闭合开关S1，断开S2，灯泡L和定值电阻串联，通电30s定值电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝（1A）2×24Ω×30s＝720J。
故答案为：36；720。
9．【解答】解：设电源电压为U，根据并联电路的电压、电流关系可知：I＝I1+I2=UR1+UR2=U30Ω+U60Ω=0.3A，解得U＝6V；
电路的总功率为：
P＝UI＝6V×0.3A＝1.8W；
则通电1min电阻R1产生的热量为：
Q1＝W1=U2R1t=(6V)230Ω×60s＝72J。
故答案为：1.8；72。
三．实验探究题（共2小题）
10．【解答】解：
（1）由图甲可知，阻值不同的电热丝串联在两个密闭容器中，而串联电路处处电流相等，即通过电阻的电流和通电时间都相同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系。
（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但气体温度的变化可以通过U形管液面高度差的变化来反映。采用的是转换法。
A．探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法，故A不符合题意。
B．用海绵的凹陷程度显示压力作用效果，采用的是转换法，故B符合题意。
C．研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法，故C不符合题意。
D．用吸引大头针的多少比较电磁铁磁性的强弱，采用的是转换法，故D符合题意。
故选：BD。
（3）图乙中电流表的量程是0～3A，分度值是0.1A，电流表的示数是2A。
图甲中，两个电阻串联，通过它们的电流相等，左边U形管液面的高度差较大，说明10Ω产生的热量较多，可以得到在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，导体产生的热量越多。
故答案为：（1）电流大小；电阻；（2）液面高度差；BD；（3）2；大。
11．【解答】解：（1）闭合开关，每隔1分钟记录液面上升的高度，则还需要用到的测量工具是计时器；
（2）通电时间和电流相同时，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，电阻越大，放出的热量越多，表明在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，在导体上所产生的热量就越多；
（3）赞同小明的建议，理由：空气的比热容小，温度升高快，实验效果更明显。
故答案为：（1）计时器；（2）在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，在导体上所产生的热量就越多；（3）赞同，空气的比热容小，温度升高快，实验效果更明显。
四．计算题（共5小题）
12．【解答】解：（1）旋钮开关放在1位置时，两电阻串联，总电阻较大，电源电压不变，根据P=U2R可知总功率较小，电陶炉处于低温挡，根据P=U2R可知R串=U2P低温=(220V)2400W=121Ω；
根据电阻串联的特点可知R1＝R串﹣R2＝121Ω﹣72.6Ω＝48.4Ω；
（2）旋钮开关放在2位置时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据P=U2R可知总功率较大，电陶炉处于高温挡，根据P=U2R可知高温挡额定功率P高温=U2R1=(220V)248.4Ω=1000W；
（3）电能表上的3000imp/（kW•h），表示电路中用电器消耗1kW•h电能，电能表的指示灯闪烁3000次，
故闪烁168次电陶炉消耗的电能：
W=13000kW•h/imp×168imp＝0.056kW•h＝2.016×105J，
质量为1.7kg的水从25℃升高到49℃吸收的热量Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1.7kg×（49℃﹣25℃）＝1.7136×105J；
此时电陶炉的加热效率：
η=QW=1.7136×105J2.016×105J×100%＝85%。
答：（1）R1的阻值为48.4Ω；
（2）高温挡额定功率为1000W；
（3）此时电陶炉的加热效率为85%。
13．【解答】解：
（1）由密度公式可得水的质量为：
m水＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.3×10﹣3m3＝0.3kg；
水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.3kg×（55℃﹣25℃）＝3.78×104J；
（2）所用时间t＝2min20s＝140s，
电热水杯消耗的电能W＝Pt＝300W×140s＝4.2×104J；
（3）电热水杯的热效率η=Q吸W=3.78×104J4.2×104J×100%＝90%。
答：（1）水吸收的热量是3.78×104J；
（2）电热水杯消耗的电能是4.2×104J；
（3）电热水杯的热效率是90%。
14．【解答】解：（1）由P＝UI可知，小灯泡正常发光时，通过小灯泡的电流：IL=PLUL=4W10V=0.4A；
（2）根据串联电路的特点可知，通过定值电阻R的电流IR＝IL＝0.4A，定值电阻R两端的电压UR＝U﹣UL＝12V﹣10V＝2V；
根据欧姆定律可知，定值电阻的阻值R=URIR=2V0.4A=5Ω；
（3）该电路工作1min，定值电阻R产生的热量：Q＝IR2Rt＝（0.4A）2×5Ω×60s＝48J。
答：（1）通过小灯泡的电流是0.4A；
（2）串联在电路中的定值电阻的阻值为5Ω；
（3）该电路工作1min，定值电阻产生的热量是48J。
15．【解答】（1）当电流通过导体后电流所做的功转化成了热，即称之为电流的热效应，因此当电阻丝产生热量时，电能转化为内能，这是通过电流的热效应来实现的；
（2）根据表格数据可得，相同质量的同种物质，物体吸收的热量与升高的温度成正比；
（3）升高相同的温度，吸收的热量不相等，水吸收的热量比煤油吸收的热量多，说明煤油的吸热本领弱。
根据Q＝cmΔt水吸收的热量Q＝c水mΔt＝c水＝c水＝4.2×103J/（kg•℃）×0.16g×（34℃﹣24℃）＝6.72×103J。
故答案为：①电流的热效应；②相同质量的同种物质，物体吸收的热量与升高的温度成正比；③煤油；6.72×103J。
16．【解答】解：（1）S0转到位置2为食品保温，此时两电阻串联，根据P=U2R可知串联电路的总电阻R串=U2P保温=(220V)2400W=121Ω，
根据电阻串联的特点可知定值电阻R2的阻值R2＝R串﹣R1＝121Ω﹣24.2Ω＝96.8Ω；
（2）控制开关S0转到位置1为食品加热，此时电路为R1的简单电路，餐台加热状态下工作5min消耗的电能W=U2R1t=(220V)224.2Ω×5×60s＝6×105J；
（3）若不计热量损失，则汤吸收的热量Q吸＝W＝6×105J，
根据Q吸＝cm（t﹣t0）可知汤的比热容c=Q吸m(t−t0)=6×105J5kg×(50℃−20℃)=4×103J/（kg•℃）。
答：（1）定值电阻R2的阻值为96.8Ω；
（2）餐台加热状态下工作5min消耗的电能为6×105J；
（3）汤的比热容为4×103J/（kg•℃）。
声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2022/9/12 19:14:13；用户：初中物理；邮箱：xueshen02@xyh.cm；学号：30236073电陶炉
额定电压
220V
额定功率
高温挡
××W
低温挡
400W
产品名称
电热水杯
额定电压
220V
额定功率
300W
额定容量
0.3L
实验序号
1
2
3
4
末温/℃
27
30
32
34
通电时间/分钟
5
10
15
20
1．在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（ ）
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A．①②B．②③C．②④D．③④
2．某同学想探究“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”，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相等、初温均为25℃的煤油，阻值为5Ω和10Ω的电阻丝R1、R2。闭合开关一段时间后，记录此时两个温度计的示数。根据上述实验，下列说法中（ ）
①此实验可以探究电流产生的热量与电阻的关系
②此实验可以探究电流产生的热量与电流的关系
③此实验可以探究电流产生的热量与时间的关系
④此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少
A．只有①④正确B．只有②④正确
C．只有①③正确D．只有①③④正确
3．下列属于防止电流热效应产生危害的实例是（ ）
A．家里使用电热水壶烧水
B．利用电视机后盖的小孔散热
C．家里使用电饭锅煮饭
D．小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
4．现有“6V3W”和“12V6W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（ ）
A．通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B．通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C．两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D．两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1A
5．如图所示，甲、乙是两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有等质量的液体（液体未画出），电阻丝R甲、R乙分别浸没在两烧瓶的液体中，温度计显示液体的温度，下列说法正确的是（ ）
A．若要探究电阻大小对电热的影响，则应在甲、乙两瓶中都装入煤油，且R甲≠R乙
B．若要探究电阻大小对电热的影响，电流产生的热量可通过加热时间来反映
C．若要比较水和煤油的比热容大小，则应在甲、乙两瓶中分别装入水和煤油，且R甲＜R乙
D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等体积的水即可
二．填空题（共4小题）
6．石墨烯是一种新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，石墨烯还具有很好的韧性，且可以弯曲。北京冬奥会运动场馆的最低温度可达﹣30℃左右，利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷，有效提升保暖效果。可见，这种材料具有密度 （选填“较大”或“较小”）、电阻 （选填
“较大”或“较小”）的特点。
7．某品牌热水器具有电加热功能。太阳能属于 能源，电加热器的功率为2.1kW，则加热两小时消耗的电能为 kW•h；热水器储水100kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），某天阳光照射水温升高60℃，水吸收的热量为 J，要产生同样多的热量，需要电加热 s。
8．如图所示，电源电压保持不变，灯泡L标有“12V 12W”字样（忽略灯丝电阻的变化）。闭合开关S1，断开S2，灯泡L正常发光；闭合开关S1、S2，电流表示数为1.5A，则电源电压为 V；闭合开关S1，断开S2，通电30s定值电阻R产生的热量是 J。
9．如图所示电路中，电源电压不变，电阻R1＝30Ω、R2＝60Ω，闭合开关S，电流表的示数为0.3A。则电路的总功率为 W，通电1min电阻R1产生的热量为 J。
三．实验探究题（共2小题）
10．图甲中两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
（1）图甲是探究在通电时间相同和 相同的情况下，导体产生的热量与 大小是否有关的装置；
（2）实验中通过观察U形管内 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种“转换法”法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是 。（不定向选择题）
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用海绵的凹陷程度显示压力作用效果
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱
（3）由图乙所示，电流表的示数为 A，由图甲可得到结论：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越 ，导体产生的热量越多。
11．科学兴趣小组用如图甲所示装置进行“探究影响电流热效应的因素”的实验。两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油，瓶内连接的电阻丝的阻值分别为5欧和10欧，A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。闭合开关，每隔1分钟记录液面上升的高度，多次实验处理结果如图乙。
（1）除电流表外，本实验中还需要用到的测量工具有 。
（2）分析图乙，可得出的结论是 。
（3）小明经过调查发现：常温下，空气的比热容是煤油比热容的二分之一，空气的比热容会随温度的变化而变化。小明建议用空气代替煤油进行实验，装置如图丙。你是否赞同小明的建议并说明理由 。
四．计算题（共5小题）
12．一款内置电陶炉的电暖桌如图甲所示，它不仅具有桌面暖手、桌底暖脚功能，还可以烧水、煮茶等。电陶炉的简化电路如图乙所示，其参数如表所示，高温挡额定功率字迹已被磨损。旋转旋钮开关，可实现停止工作、低温挡和高温挡的转换。R1和R2均为电热丝，R2＝72.6Ω。求：
（1）R1的阻值；
（2）高温挡额定功率；
（3）在某用电高峰期，若家庭电路中只有电陶炉在工作，发现标有“3000imp/（kW•h）”的电能表的指示灯闪烁168次，使质量为1.7kg的水从25℃升高到49℃，求此时电陶炉的加热效率。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
13．如图所示，一款可设定温度的电热水杯，能将杯中水加热到需要的温度，其铭牌如下表所示。电热水杯在额定电压下工作，将0.3L的水从25℃加热到55℃，用时2min20s。求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）电热水杯消耗的电能是多少？
（3）电热水杯的热效率是多少？
14．如图，把一个标有“10V 4W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上。小灯泡恰能正常工作，求：
（1）通过小灯泡的电流是多少？
（2）串联在电路中的定值电阻的阻值多大？
（3）该电路工作1min，定值电阻产生的热量是多少？
15．小兰了解到电流通过电阻丝时会产生热量，于是设计了如图a所示的实验。她先用图b中的烧瓶甲进行实验，闭合开关S移动滑片到中点位置时，记录烧瓶内煤油的初始温度为24℃。她每五分钟记录一次温度计的示数，实验数据如下表所示。
①当电阻丝产生热量时，电能转化为内能，这是通过 来实现的。
②若小兰研究液体吸收热量与升高温度的关系时，设每分钟煤油吸收的热量相等，分析表格中数据及相关条件，可得的初步结论是： 。
③断开开关，小兰用烧瓶乙替换烧瓶甲接入电路中，且保持滑片位置不变。她闭合开关后发现水温从24℃升高到34℃时，通电时间比煤油的长，这说明 的吸热本领弱。请计算此过程中水所吸收的热量Q吸。[c水＝4.2×103焦/（千克•℃）]
16．某中学为了实现学生错峰用餐，食堂安装了自动加热餐台。其中一个餐台的部分简化电路如图所示。闭合开关S，加热餐台开始工作。当台内食品温度降到20℃时，控制开关S0转到位置1为食品加热；当台内食品温度达到50℃时，S0转到位置2为食品保温。定值电阻R1＝24.2Ω，保温功率为400W。求：
（1）定值电阻R2的阻值；
（2）餐台加热状态下工作5min消耗的电能；
（3）在加热状态时，餐台工作5min产生的热量可使5kg初温20℃的汤升温至50℃。若不计热量损失，求汤的比热容。
2022年09月12日初中物理的初中物理组卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1．【解答】解：①、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故①错误；
②、由图甲可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，探究的电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关，故②正确；
③、乙实验是研究电流产生的热量与电流的关系，通过它们的电流不同、通电时间都相同和电阻要相同，右边容器中的电阻要等于左边容器中的电阻5Ω，故③错误；
④、图甲中两电阻串联，电阻不同，通过两电阻的电流相同，10Ω电阻产生的热量更多，电炉丝与和它相连的导线也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，故④正确；
故选：C。
2．【解答】解：
由图可知，两电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以探究的是热量与电阻的关系，故①正确，②③错误；
电流通过电阻丝做功，消耗的电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量、温度升高，所以，本实验是通过温度计的示数变化反映电流产生的热量多少，故④正确。
故选：A。
3．【解答】解：A、使用电热水壶烧水，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故A不符合题意；
B、电视机的后盖有很多孔，是为了防止电热产生危害，故B符合题意；
C、家里使用电饭锅煮饭，消耗电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故C不符合题意；
D、小佳妈妈使用电熨斗熨衣服，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故D不符合题意。
故选：B。
4．【解答】解：“6V 3W”和“12V 6W”分别表示甲、乙两灯的额定电压和额定功率。
A、由于两灯是否正常工作，所以两实际功率大小未知，由W＝Pt知，无法判断两灯在相同时间内消耗电能的多少，故A错误；
B、由于两灯的实际功率未知，而电功率是表示电流做功快慢的物理量，所以电流通过两灯做功的快慢无法确定，故B错误；
C、由P=U2R可得，R甲=U额甲2P额甲=(6V)23W=12Ω，R乙=U额乙2P额乙=(12V)26W=24Ω，
由串联电路的电流特点知，两只灯泡串联工作时，通过的电流相等，由Q＝I2Rt知，相等时间里甲灯产生热量小于乙，故C正确；
D、甲的额定电压小于乙，由并联电路的电压规律知，甲和乙灯并联时，电源电压最大为U＝U实乙＝U额甲＝6V，
由并联电路的电流规律和欧姆定律可得，干路中允许通过的最大电流：
I＝I甲+I乙=UR甲+UR乙=6V12Ω+6V24Ω=0.75A，故D错误。
故选：C。
5．【解答】解：AB、要探究电阻大小对电热的影响，由控制变量法，要控制通过电阻的电流和通电时间相同，只改变电阻的大小；电阻丝产生的热量多少是通过加热相同时，观察等质量的相同液体升高的温度来呈现，则应在甲、乙两瓶中都装入煤油，且R甲≠R乙，故A正确，B错误；
CD、比较水和煤油的比热容大小时，烧瓶内应分别装有质量相同的水和煤油，要使它们在相同的时间内吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。因两电阻串联，通过两电阻丝的电流相等，通电时间也相同，根据Q＝I2Rt，为控制吸热相同，故R甲＝R乙，故CD错误。
故选A。
二．填空题（共4小题）
6．【解答】解：石墨烯特殊晶体结构使其具有多项优异的物化性能，是目前电阻率最小的材料，石墨烯作填料能够有效提升涂料的导电性，利用的就是其电阻较小的特点；
其次石墨烯是一种超轻材料，故其密度很小，由此可知利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷利用了石墨烯密度小且电阻小的特点。
故答案为：较小；较小。
7．【解答】解：太阳能属于可再生能源，电加热器的功率为2.1kW，
则加热两小时消耗的电能W＝Pt＝2.1kW×2h＝4.2kW•h；
水吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×60℃＝2.52×107J；
要产生同样多的热量，消耗的电能W′＝Q吸＝2.52×107J，
需要电加热的时间t′=W′P=2.52×107J2.1×103W=1.2×104s。
故答案为：可再生；4.2；2.52×107；1.2×104。
8．【解答】解：闭合开关S1，断开S2，灯泡L和定值电阻串联，灯泡L正常发光，根据P＝UI可知电路电流I=PLUL=12W12V=1A，根据欧姆定律可知定值电阻两端的电压UR＝IR＝1A×R，
根据串联电路的电压特点可知电源电压U＝UL+UR＝12V+1A×①；
闭合开关S1、S2，电路为定值电阻的简单电路，电流表示数为1.5A，则电源电压U＝I′R＝1.5A×②；
联立①②可知：U＝36V，R＝24Ω；
闭合开关S1，断开S2，灯泡L和定值电阻串联，通电30s定值电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝（1A）2×24Ω×30s＝720J。
故答案为：36；720。
9．【解答】解：设电源电压为U，根据并联电路的电压、电流关系可知：I＝I1+I2=UR1+UR2=U30Ω+U60Ω=0.3A，解得U＝6V；
电路的总功率为：
P＝UI＝6V×0.3A＝1.8W；
则通电1min电阻R1产生的热量为：
Q1＝W1=U2R1t=(6V)230Ω×60s＝72J。
故答案为：1.8；72。
三．实验探究题（共2小题）
10．【解答】解：
（1）由图甲可知，阻值不同的电热丝串联在两个密闭容器中，而串联电路处处电流相等，即通过电阻的电流和通电时间都相同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系。
（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但气体温度的变化可以通过U形管液面高度差的变化来反映。采用的是转换法。
A．探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法，故A不符合题意。
B．用海绵的凹陷程度显示压力作用效果，采用的是转换法，故B符合题意。
C．研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法，故C不符合题意。
D．用吸引大头针的多少比较电磁铁磁性的强弱，采用的是转换法，故D符合题意。
故选：BD。
（3）图乙中电流表的量程是0～3A，分度值是0.1A，电流表的示数是2A。
图甲中，两个电阻串联，通过它们的电流相等，左边U形管液面的高度差较大，说明10Ω产生的热量较多，可以得到在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，导体产生的热量越多。
故答案为：（1）电流大小；电阻；（2）液面高度差；BD；（3）2；大。
11．【解答】解：（1）闭合开关，每隔1分钟记录液面上升的高度，则还需要用到的测量工具是计时器；
（2）通电时间和电流相同时，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，电阻越大，放出的热量越多，表明在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，在导体上所产生的热量就越多；
（3）赞同小明的建议，理由：空气的比热容小，温度升高快，实验效果更明显。
故答案为：（1）计时器；（2）在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，在导体上所产生的热量就越多；（3）赞同，空气的比热容小，温度升高快，实验效果更明显。
四．计算题（共5小题）
12．【解答】解：（1）旋钮开关放在1位置时，两电阻串联，总电阻较大，电源电压不变，根据P=U2R可知总功率较小，电陶炉处于低温挡，根据P=U2R可知R串=U2P低温=(220V)2400W=121Ω；
根据电阻串联的特点可知R1＝R串﹣R2＝121Ω﹣72.6Ω＝48.4Ω；
（2）旋钮开关放在2位置时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据P=U2R可知总功率较大，电陶炉处于高温挡，根据P=U2R可知高温挡额定功率P高温=U2R1=(220V)248.4Ω=1000W；
（3）电能表上的3000imp/（kW•h），表示电路中用电器消耗1kW•h电能，电能表的指示灯闪烁3000次，
故闪烁168次电陶炉消耗的电能：
W=13000kW•h/imp×168imp＝0.056kW•h＝2.016×105J，
质量为1.7kg的水从25℃升高到49℃吸收的热量Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1.7kg×（49℃﹣25℃）＝1.7136×105J；
此时电陶炉的加热效率：
η=QW=1.7136×105J2.016×105J×100%＝85%。
答：（1）R1的阻值为48.4Ω；
（2）高温挡额定功率为1000W；
（3）此时电陶炉的加热效率为85%。
13．【解答】解：
（1）由密度公式可得水的质量为：
m水＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.3×10﹣3m3＝0.3kg；
水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.3kg×（55℃﹣25℃）＝3.78×104J；
（2）所用时间t＝2min20s＝140s，
电热水杯消耗的电能W＝Pt＝300W×140s＝4.2×104J；
（3）电热水杯的热效率η=Q吸W=3.78×104J4.2×104J×100%＝90%。
答：（1）水吸收的热量是3.78×104J；
（2）电热水杯消耗的电能是4.2×104J；
（3）电热水杯的热效率是90%。
14．【解答】解：（1）由P＝UI可知，小灯泡正常发光时，通过小灯泡的电流：IL=PLUL=4W10V=0.4A；
（2）根据串联电路的特点可知，通过定值电阻R的电流IR＝IL＝0.4A，定值电阻R两端的电压UR＝U﹣UL＝12V﹣10V＝2V；
根据欧姆定律可知，定值电阻的阻值R=URIR=2V0.4A=5Ω；
（3）该电路工作1min，定值电阻R产生的热量：Q＝IR2Rt＝（0.4A）2×5Ω×60s＝48J。
答：（1）通过小灯泡的电流是0.4A；
（2）串联在电路中的定值电阻的阻值为5Ω；
（3）该电路工作1min，定值电阻产生的热量是48J。
15．【解答】（1）当电流通过导体后电流所做的功转化成了热，即称之为电流的热效应，因此当电阻丝产生热量时，电能转化为内能，这是通过电流的热效应来实现的；
（2）根据表格数据可得，相同质量的同种物质，物体吸收的热量与升高的温度成正比；
（3）升高相同的温度，吸收的热量不相等，水吸收的热量比煤油吸收的热量多，说明煤油的吸热本领弱。
根据Q＝cmΔt水吸收的热量Q＝c水mΔt＝c水＝c水＝4.2×103J/（kg•℃）×0.16g×（34℃﹣24℃）＝6.72×103J。
故答案为：①电流的热效应；②相同质量的同种物质，物体吸收的热量与升高的温度成正比；③煤油；6.72×103J。
16．【解答】解：（1）S0转到位置2为食品保温，此时两电阻串联，根据P=U2R可知串联电路的总电阻R串=U2P保温=(220V)2400W=121Ω，
根据电阻串联的特点可知定值电阻R2的阻值R2＝R串﹣R1＝121Ω﹣24.2Ω＝96.8Ω；
（2）控制开关S0转到位置1为食品加热，此时电路为R1的简单电路，餐台加热状态下工作5min消耗的电能W=U2R1t=(220V)224.2Ω×5×60s＝6×105J；
（3）若不计热量损失，则汤吸收的热量Q吸＝W＝6×105J，
根据Q吸＝cm（t﹣t0）可知汤的比热容c=Q吸m(t−t0)=6×105J5kg×(50℃−20℃)=4×103J/（kg•℃）。
答：（1）定值电阻R2的阻值为96.8Ω；
（2）餐台加热状态下工作5min消耗的电能为6×105J；
（3）汤的比热容为4×103J/（kg•℃）。
声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2022/9/12 19:14:13；用户：初中物理；邮箱：xueshen02@xyh.cm；学号：30236073电陶炉
额定电压
220V
额定功率
高温挡
××W
低温挡
400W
产品名称
电热水杯
额定电压
220V
额定功率
300W
额定容量
0.3L
实验序号
1
2
3
4
末温/℃
27
30
32
34
通电时间/分钟
5
10
15
20
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