初中第十六章 电流做功与电功率第四节 科学探究：电流的热效应课时作业

科学探究:电流的热效应

(30分钟　40分)

一、选择题(本大题共4小题,每小题3分,共12分)

1.(2012·北京中考)下列用电器中,利用电流热效应工作的是　(　　)

A.电视机　　B.电热毯　　C.电风扇　　D.电脑

2.(2012·桂林中考)如图所示是研究电流热效应的部分实验电路,甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小,下面关系中正确的是　(　　)

A.U甲=U乙,Q甲=Q乙  B.U甲<U乙,Q甲>Q乙

C.U甲<U乙,Q甲<Q乙  D.U甲>U乙,Q甲<Q乙

3.电热丝R1、R2串联起来,接在电路中(如图所示)。若R1>R2,则先被点燃的火柴是　(　　)

A.电热丝R1上的火柴

B.电热丝R2上的火柴

C.两电热丝上的火柴同时被点燃

D.无法确定

4.两个电阻R1和R2,且R1<R2,把它们接到同一电源上,要使相同时间内产生的热量最多,就应该　(　　)

A.只用R1     B.只用R2

C.R1和R2串联   D.R1和R2并联

二、填空题(本大题共3小题,每空1分,共6分)

5.一根电热丝通电后,20min可将一壶水烧开,再取一根相同的电热丝,并将它们并联接在原来的电源上,需　　　　min可将同样一壶水烧开。

6.(2012·南通中考)有一电热水壶中装水2.5 kg,若温度由20℃升高到100℃,则水吸收的热量是　　　　J;若消耗的电能是QJ,则水吸收的热量　　  　QJ

(选填“大于”“等于”或“小于”)。

7.(2012·宿迁中考)某电饭锅内有R0=44Ω、R=2 156Ω的两根电热丝,将它们接入电路。如图,当S分别置于“1”挡和“2”挡时,　　　　　挡是保温状态,当S接“2”挡时,电路中的电流大小是　　　　　,通电100 s电路产生的热量是　　　　J。

三、简答题(3分)

8.(2012·吉林中考)因为忙于中考复习,小丽已经很长时间没有打开过自己的电脑了,进入潮湿的夏季后,爸爸建议小丽定期给电脑通一会儿电。请你解释这样做的道理。

四、实验探究题(10分)

9.(2012·扬州中考)在学习“探究影响电流热效应的因素”时,同学们发现用电阻丝对煤油加热时,观察温度计的示数变化的过程非常耗时,为了减少实验的时间,他们提出了如下改进的设想:

设想一:将煤油换成水来做实验;

设想二:通过加热空气来做实验。

(1)根据所学知识,他们经过讨论,断定设想一是错误的,你认为他们判断的依据是

                                                               　。

(2)为了验证设想二,他们设计了下面的实验:

①在锥形瓶中装入　　　　　　　　的红墨水,用相同的电阻丝及玻璃管组成如图A、B的装置,通电后通过玻璃管中液柱的高度来显示　　　　　　　的大小。然后把它们分别接入相同的电路,发现在相同的时间内A管中的液柱比B管中的液柱上升迅速,这说明　　　　　　　　　　。

②在塞橡皮塞时发现有液体进入玻璃管并高出瓶内的液面,这是因为　　　　,为使管内的液柱与瓶内液面相平,他们用带有针头的注射器通过橡皮塞插入瓶内如图C甲所示,接下来的操作是　                                    。

③同学们用两根电阻丝(R甲>R乙)分别插入相同的甲、乙两瓶中并接入电路如图C所示,闭合开关,甲、乙两玻璃管中液柱高度如图D所示,由此得出关于电热的结论是

　                                                             。

五、计算题(9分)

10.(2012·大理中考)将光敏电阻R和定值电阻R0、电流表、电压表连接成电路,接在9 V的电源上,如图。光敏电阻阻值随光强变化关系见表:(“光强”是表示光强弱程度的物理量,符号为E,单位坎德拉,即cd)

(1)若电流表的示数增大,表示光强在　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”),电压表示数将　　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)由表中数据可知当光强E=2 cd时,电流表的示数为0.3 A,则定值电阻R0为多少?通电1 min,R0上产生的热量为多少?

(3)结合表中数据分析,当光强E=1.5 cd时,电流表示数是多少?

答案解析

1.【解析】选B。本题考查电流热效应的应用。电流的热效应是指电流通过导体时电能转化成内能的现象,电热毯是利用电流热效应工作的。电视机、电脑主要是将电能转化为光能和声能,电风扇主要是将电能转化为机械能。故本题选B。

2.【解析】选C。本题考查通电导体产生的热量与哪些因素有关。由题意知R甲<R乙,由于两电阻丝串联,则流过它们的电流I相等,U甲=IR甲, U乙=IR乙,

Q甲=I2R甲t,Q乙=I2R乙t,所以有U甲<U乙,Q甲<Q乙。故选C。

3.【解析】选A。本题考查电热的应用。两电热丝R1、R2串联,流过它们的电流相等,工作时间也相等,而R1>R2,根据公式P=I2R可知:P1>P2,所以电热丝R1上的火柴先被点燃。

4.【解析】选D。本题考查电热的有关计算。根据电阻越串越大、大于任何一个分电阻和电阻越并越小、小于任何一个分电阻可知,当两个电阻并联时总电阻最小;根据Q=W=t可知,两电阻并联时,电路的总电阻最小,相同时间内产生的热量最多。故选D。

5.【解析】本题考查了电热多少与通电时间的关系。将两根电阻丝并联后,电阻变为原来的,由公式Q=t可知,电压不变,放出相同的热量,加热时间变为原来的,即10分钟。

答案:10

6.【解析】本题主要考查物体吸热计算及电热的利用问题。水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2.5 kg×(100℃-20℃) =8.4×105J;电热水壶将电能转化为内能,释放的热量大部分被水吸收,但也存在热量损失,所以水吸收的热量要小于消耗的电能。

答案:8.4×105　小于

7.【解析】本题主要考查电热器挡位及电热的计算。电源电压220 V保持不变,当开关接1时,两电阻串联,电路电阻很大,根据欧姆定律可知,电流很小,根据P=UI,可知电路功率较小,为保温状态;当开关接2时,电阻R被短路,且R0的阻值较小,则电路中电流较大,实际功率较大,为加热状态;当接2时,根据欧姆定律可以计算电路中电流的大小I===5 A,根据电热公式可以计算电路中产生的热量Q=I2Rt=(5 A)2×44Ω×100 s=1.1×105J。

答案:1　 5 A　  1.1×105

8.【解析】本题考查了电热的利用。在潮湿的夏季,电脑长时间不使用,内部各元件表面容易附有小水珠,开机后可能造成短路,烧坏电脑。因此在潮湿的夏季,要经常通电一会儿,利用电流的热效应,产生热量驱潮。

答案:利用电流的热效应,产生电热来驱潮。

9.【解析】本题考查了焦耳定律的实验。(1)设想一是错误的,因为水的比热容大,吸收相同的热量后,温度升高得少;放出相同的热量后,温度降低得少;

(2)①为了便于比较,两锥形瓶中的红墨水的质量应该是相等的。本实验采用了转换法,用玻璃管中液柱的高度变化来显示物体温度变化的大小。把它们分别接入相同的电路,发现在相同的时间内A管中的液柱比B管中的液柱上升迅速,说明A瓶中气体的导热能力比B瓶中液体的导热能力要好一些。②在塞橡皮塞时,瓶内气体的体积变小,压强变大,使瓶内的气压大于外部的气压,把红色墨水压入到玻璃管中。要使管内的液柱与瓶内液面相平,就要让瓶中的气压减小,可以用带有针头的注射器通过橡皮塞插入瓶内把瓶内的气体抽出一部分。③图C中的两个电热丝串联,电流相等,且同时通断电,加热相等时间后,甲、乙两玻璃管中液面如图D所示,甲管中的液面比乙管中液面上升得高,表明电阻丝放出热量的多少和电阻丝电阻值的大小有关,电阻越大放出的热量越多。可以得出的结论是电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多。

答案:(1)水的比热容大,温度难升难降　(2)①等质量　温度变化　气体传热本领比液体好　②瓶内气压大于外部气压　抽气　③电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多

10.【解析】本题考查了光敏电阻的特点及电热的计算。(1)定值电阻、电流表、光敏电阻串联,电流表示数增大,则光敏电阻的阻值变小,由表格可知光强增大。电压表测量光敏电阻两端的电压,故电压表的示数减小。

(2)由表格可知当E=2 cd时, R=18Ω,

电阻R0与光敏电阻R串联,

则R总===30Ω,R0=R总-R=12Ω,

Q=I2R0t=(0.3 A)2×12Ω×60 s=64.8 J

(3)由表格可知光强与光敏电阻阻值成反比,当E=1.5 cd时,R=24Ω,

R总=R+R0=36Ω,则I===0.25 A

答案:(1)增大　减小　(2)12Ω　64.8 J

(3)0.25 A