北师大版（2024）九年级全册（2024）第三节 电流的热效应课后作业题

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1.下面是小钱同学在学习物理过程中所整理的相关笔记，其中错误的是（ ）
A . 摩擦起电的过程就是电子转移的过程
B . 指南针指南北，是因为地磁场的作用
C . 超导材料可用来制作电饭锅的发热体
D . 病毒、原子、电子三者中电子尺度最小
2.把一个标有“10V 3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作．该电路工作10s定值电阻产生的热量是（ ）

A . 60J B . 36J C . 30J D . 6J
3.甲图是小灯泡L和电阻R的I~U图像。将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中，只闭合开关S 1时，小灯泡L的实际功率为1W，下列说法正确的是（ ）
A . 只闭合开关 S1时，小灯泡L的电阻为40Ω
B . 再闭合开关 S2时，电流表示数增加0.7A
C . 再闭合开关 S2时，电路总功率为1.4W
D . 再闭合开关 S2后，在1min内电阻R产生的热量为2.4J
4.电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，这主要是因为（ ）
A . 导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线消耗的电能很少
B . 通电导线的电流小于通过电阻丝的电流
C . 导线散热比电阻丝快
D . 导线的绝缘体隔热
5.取口香糖锡纸，剪成如图所示形状，将带锡一面两端的M、N两点分别接触电池正、负两极，其中AB和CD段等长。发现锡纸条很快开始冒烟、着火，下列分析正确的是（ ）
A . AB段的电流比CD段的小
B . 正常情况下，较细的AB段会先冒烟
C . AB段和CD段的电压相等
D . 因电池电压很低，故此实验无危险性
6.焦耳24岁时，首先把电阻丝放入玻璃管内，做成一个电热器，然后把电热器放入一个玻璃瓶中，瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时，从插在水中的温度计可随时观察到水温的变化，同时，他用电流计测出电流的大小，焦耳把实验做了一次又一次，获取大量数据归纳得出焦耳定律。下列有关说法不正确的是（ ）
A . 焦耳定律只适用于电能全部转化为内能的电路
B . 焦耳通过实验得到电流产生的热量与电流的二次方、电阻、通电时间成正比
C . 焦耳实验时用水吸收的热量来替代电阻丝产生的热量，是用了转换法
D . 科学教材上研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验与焦耳所做实验很大的不同是没有获取大量的数据得到关系式
7.下列关于热现象的说法中正确的是（ ）
A . 一箱汽油用掉一半后，它的热值会保持不变
B . 一个物体吸收了热量后，它的内能一定增大，温度一定升高
C . 发生热传递时，温度不同的两个物体，温度总是从高温物体传给低温物体
D . 都标有“220Vㅤ60W”字样的电风扇和白炽灯正常工作相同时间产生的热量一样多
8.2014年2月4日，英国《镜报》报道，美国一名14岁的少女把手机装在裤后口袋里，不慎将手机压坏，导致手机起火．女孩因烧伤被送医院，幸无大碍．下列对手机起火原因的分析，正确的是（ ）
A . 压力使手机变形，导致电路断路
B . 压力使手机变形，导致电路短路
C . 手机在口袋里受热膨胀
D . 口袋里温度太高，导致手机塑料件燃烧
9.用电热丝烧水，当电压为U时，t秒内可将水烧开，如果电压降为原来的一半，则同样烧开这些水所需的时间应为（ ）
A . t4 B . t2 C . 2t D . 4t
二、填空题
1.家用电风扇的电动机线圈电阻为2Ω，正常工作时，通过的电流为2A，通电10分钟，电风扇消耗的电能为 ________ J，线圈产生的热量为 ________ J。
2.如图是小明为探究“影响电流热效应的因素”设计的实验装置。要探究电流产生的热量与电流的关系，应该选择实验装置 ________ ；小明用甲实验装置进行实验，若电源电压3V恒定不变，通电1min，阻值为10Ω的电阻器产生的热量为 ________ J。
3.小华把两段阻值不同的电阻丝A、B（RA＞RB）串联后，分别放在装有等量煤油中通电一定时间如图所示．这是探究“电流通过导体产生的热量与 ________ 的关系”．通电后， ________ 瓶的煤油的温度升高一些．
4.图是一款电饭锅的简化电路图，旋转开关可以实现加热或保温功能。已知加热档的功率为1000W，R 1、R 2为电热丝，R 1阻值是R 2阻值的19倍，闭合开关S，当旋转开关旋转到触点 ________ （选填“0”、“1”或“2”）时，实现保温功能，电饭锅在保温档工作10min产生的热量为 ________ J。
5.阻值分别为5Q和10 Ω 的电热丝R 1、R 2串联使用，发热较快的是 ________ (选填“R 1”或“R 2”)。若5min内持续通过R 1的电流为2A，则R 1产生的热量是 ________ J。
6.如图甲为某款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机，它的正常工作电压为220V，其内部电路如图乙所示，它有大小两个加热挡位“1”“2”，电热丝 R1=66Ω ， R2=44Ω。当开关置于挡位（选填“1”或“2”）为大功率挡。若用小功率挡加热水，所需时间为1分10秒，则加热水时便携式挂烫机消耗的电能是J。
7.已知某电动机正常工作的电压为220V，电阻为5Ω，通过的电流为10A，则5min内电动机产生的热量为 ________ J；若这些热量的80%被散热油吸收，这些热量可以使质量为4kg的散热油的温度上升 ________ ℃．[c 油=2.0×10 3J/（kg•℃）]．
三、实验探究题
1.利用图中的装置探究水和煤油的吸热情况。在两个相同的烧瓶中分别接入电阻丝，装入质量和初温都相同的水和煤油，分别插入温度计。
（1） 装置中电阻丝的阻值应 ________ （填“相等”或“不相等”），实验中用 ________ 来反映液体吸收热量的多少。按照如表中的数据，请计算出煤油的比热容是 ________ J/(kg⋅°C)；
（2） 夏天，海边昼夜温差变化小，这是因为水的 ________ 大；
（3） 在烧瓶中重新填装质量和初温都相同的煤油，接入阻值不同的电阻丝，利用此装置的实验结论可以解释下面的 ________ （填“①”或“②”）现象；
①短路时导线显著发热，引发火灾
②电烙铁通电后，烙铁芯温度很高，而导线几乎不发热
2.小彬同学用如图所示的实验装置探究“电流的热效应与电阻大小的关系”，电源电压为6V，电阻丝R 1=40Ω，R 2=20Ω，甲、乙两气球相同。闭合开关后，密闭烧瓶内的空气被加热，他观察到 ________ （选填“甲”或“乙”）气球先鼓起来。通电1min，电阻丝R 2产生的热量为 ________ J。
四、计算题
1.如图甲为洋洋家新购的一款智能养生壶，其内部电路如图乙所示，它有加热和保温两挡，R 1与R 2均为电热丝，已知R 1的阻值为44Ω。当加热到设定温度时，养生壶自动切换为保温挡，养生壶的部分参数如表所示。求：
（1） 养生壶加热挡正常工作时的功率；
（2） R 2的阻值；
（3） 养生壶保温挡正常工作10min消耗的电能。
2.某种带保温功能的电热水壶，其发热部分电路如图所示。已知电源电压 U=220V保持不变，电阻丝 R1=110Ω、 R2=88Ω。通过调节开关 S1、 S2可以实现低温、中温、高温三挡的切换；当水温降到 60℃时，电路自动切换成低温挡进行保温。已知 c水=4.2×103J/(kg⋅℃)。
（1） 当电热水壶处于中温挡时，求电热水壶消耗的电功率；
（2） 当电热水壶分别处于高温挡与低温挡时，求通过电阻丝 R1的电流之比；
（3） 用电热水壶高温挡把 m=2kg的水从 t1=28℃加热到 t2=100℃ ， 自动断电，其中电热水壶加热效率 η=84%。当电热水壶中水温降到 60℃时，继续保温 t=1.8ℎ ， 问电热水壶这次加热和保温一共消耗多少度电？
3. 图甲是内胆为铝质材料的电饭锅，内部电路如图乙所示，R 1是加热电阻，阻值为48.4Ω；R 2是限流电阻，阻值为484Ω。煮饭时，接通电源（220V50Hz），闭合手动开关S 1 ， 电饭锅处在加热状态。当锅内食物温度达到103℃时，开关S 1会自动断开，断开后若无外力作用则不会自动闭合，S 2是一个自动温控开关，当锅内食物温度达到80℃时会自动断开，温度低于70℃时会自动闭合。（已知水的比热容为4.2×10 3J/(kg. ℃)；查表可知铝的熔点为660℃）
请解答下列问题：
（1）如果接通电源后没有放入食物就闭合开关S1，电饭锅 的内胆是否会熔化？为什么？
（2）在保温和加热两种情况下，电饭锅消耗的电功率之比是多少？
（3）若在一个标准大气压下将温度为20℃，质量为2.5kg的水烧开需要16min40s，求电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率是多少？
五、综合题
1.目前市场上出现了一种新型热水器﹣﹣空气能热水器，它是通过吸收空气中的热量来制造热水的“热量搬运”装置．其工作原理是：空气能热水器在工作时，吸收空气中的能量为Q 1 ， 消耗的电能为Q 2 ， 通过热交换使热水得到的能量为Q 3 ， 即Q 3=Q 1+Q 2 ， 所以它的热效率（ Q3Q2 的比值）可以达到300%～500%．问：[天然气的热值q=8.4×10 7J/kg，水的比热容为4.2×10 3J/（kg•℃）]
（1） 空气能热水器将100kg的水从15℃加热到温度升高40℃，水吸收的热量是多少？
（2） 若空气能热水器的热效率是400%，将100kg的水从15℃加热到温度升高40℃消耗的电能是多少？
（3） 这些热量相当于完全燃烧多少kg的天然气放出的热量．
2.2023年的冬天，石室天府中学开展了主题为《鸡宝宝的“电妈妈”》物理跨学科实践活动，同学们在老师的指导下利用所学电学知识进行孵化箱的设计、制作和试验，并且一起见证了鸡宝宝“小四”和“小天”的诞生！
（1） 同学们首先对鸡蛋孵化的条件进行了调研，提炼了一些影响鸡蛋孵化的因素，你认为这些因素中不必考虑的是__________。
A . 保证鸡蛋的孵化环境干净卫生
B . 保证孵化箱内能正常通风透气
C . 保证孵化箱内的空气湿度适宜
D . 保证孵化箱发热电路电流恒定
（2） 对调研结果讨论后同学们确定了关于孵化箱设计的第一个问题，即要保持箱中温度始终在35~40.5℃之间，实现“恒温”。这里“恒温”的含义是当箱中温度达到所需温度后，发热电阻通电产生的热量 ________ 孵化箱散失的热量。
（3） 为了选择一个阻值合适的发热电阻，小楷同学将容积为 0.04m3的孵化箱中的空气加热到40℃后撤去加热源，发现箱内的空气降温5℃用时6.45s，发热电路电压取200V，查阅资料可知 c空气=1.0×103J/kg⋅℃ ， ρ空气=1.29kg/m3 ， 请你计算所需要的发热电阻的阻值大约为 ________ Ω。
（4） 为了能够更加自动化的控制孵化箱内的加热电路，小楷同学所在的小组设计了甲、乙两个恒温孵化箱控制电路，如下图所示，其中 R1为热敏电阻， R2为加热电阻，虚线框表示孵化箱，并对方案进行了简单说明。
甲方案：当孵化箱内的温度低于40℃时，发热电阻 R2在单位时间内产生的热量增加；当温度高于40℃时，发热电阻 R2在单位时间内产生的热量减少。
乙方案：当孵化箱内的温度低于40℃时，衔铁被弹簧拉到上端，加热电阻 R2通电；当温度高于40℃时，衔铁被吸下，加热电阻 R2断电。
随后老师提供了一个热敏电阻，其阻值大小随温度变化规律如图丙所示，如果使用这个热敏电阻实现“控温”，应该选取哪个方案进行试验呢？请你帮小楷选择可行方案，并说明理由 ________ 。
3.图a所示的电热加湿器，其内部结构及电路简图如图b．通电后，发热电阻R使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出，增加环境湿度。已知水的比热容为 4.2×103J/(kg⋅℃)、密度为 1.0×103kg/m3 ， 沸点为100℃．
（1） 加热仓中的水变成水蒸气属于 ________ （选填“液化”“汽化”）现象：
（2） 已知R阻值为550Ω，求电热加湿器的功率；
（3） 若消耗电能 1.2×104J ， 可使加热仓内 3.0×10−5m3的水从20℃加热至沸腾，求：
①加热仓内水吸收的热量；
②电热加湿器的加热效率。
4.一款电热水壶工作时有两挡，分别是加热挡和保温挡。其工作原理如图所示（虚线框内为电热水壶的发热部位），已知R 1=44Ω，R 2=2156Ω，外界气压为一个标准大气压， 求：
（1）当开关S置于 ________ （选填“1”或“2”）时电热水壶处于加热挡，它的功率是多大？ ________
（2）保温状态下电路中的电流是多大？ ________
（3）保温状态下电路5分钟产生的热量是多少？ ________

5.小明家购置了一台集加热和保温为一体的温热饮水机，其铭牌如下表所示．如图所示是饮水机的电路图，S是用感温材料制造的温控开关，R 1是分压电阻，R 2是供加热时的电阻丝．分析电路图可知，当S接通时，饮水机处于加热状态，当S断开时处于保温状态．
（1） 在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？
（2） 正常工作时该饮水机将最大容积的水从20℃加热到100℃，用时4min．求水吸收的热量和该饮水机加热状态时的效率；[C 水=4.2×10 3J/（kg•℃）]
（3） 如果要使R 2在保温状态时的功率是550W，求R 1的阻值．
液体
质量/g
初温/ C
加热时间/min
末温/ C
煤油
150
20
10
50
水
150
20
10
35
壶的容积
1.5L
额定电压
220V
加热功率
？W
保温功率
44W
额定频率
50Hz
环境温度
10℃～38℃
加热功率
2200W
最大容积
1.5L
额定电压
220V
制热水能力
≥90℃5L/h