初中物理苏科版九年级全册电热器 电流的热效应精品习题

三、电热器 电流的热效应

1. 知道电流的热效应；
2. 理解焦耳定律，知道电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关；
3. 知道电热的利用和防止。

知识点01  电热器

电流的热效应：导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。

电热器：主要利用电流的热效应工作的装置，常见的电热器有：电炉、电烙铁、电热毯、电水壶、电饭煲、电暖器、饮水机等。

两类用电器

1）纯电阻用电器：电流通过时将电能全部转化为内能的用电器。

2）非纯电阻用电器：电流通过时只有部分电能转化为内能的用电器。

【即学即练1】

如图所示的四种家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）

A．抽油烟机 B．电风扇 

C．电视机 D．电热水壶

知识点02  焦耳定律

内容：电流通过导体产生热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比。

公式：Q  = I2Rt

适用范围：无论是纯电阻元件还是非纯电阻元件，任何电阻不为零的用电器，都可以用焦耳定律计算它产生的电热。

重点：电热Q与电能W的关系

电热和电功是两个完全不同的概念，只有在纯电阻电路（如电热器）中，Q = W。

在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。则有Q = W。

而在非纯电阻电路中，Q<W。非纯电阻只有部分电能转化为内能，所以电热小于用电器消耗的电能。

【即学即练1】

 某电热水壶标有“220V 1000W”字样，正常工作7min可将质量为1 kg的水从20℃加热至沸腾（标准大气压下），水吸收的热量为___J，消耗的电能为___J。此过程中电热水壶的效率为___%。（c水= 4.2×103J/（kg·℃））

【即学即练2】

如图所示是小明“探究影响电流热效应的因素”的实验装置，在甲、乙两瓶中装入质量和初温均相同的煤油，R1、R2采用如图连接方式的目的是__________。闭合开关一段时间后，乙瓶中温度计的示数较高，由此说明通电导体产生的热量与__________有关。小华用相同装置（煤油质量也相等）同时进行实验，细心的小红看到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中，小华这一组的煤油升温比小明的快，比较发现：小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，根据这一现象，小红__________（选填“能”或“不能”）初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。

知识点03  电热的利用和防止

（1）电热的利用：主要利用电热来加热升温。电热器具有清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节的优点。

（2）电热的防止：只要用电器中的导体有电阻，电流通过时就会有热效应产生，而对于有些设备，这些电热会使用电器不能正常工作，并且使绝缘材料迅速老化，造成危害，需要减少电热的产生或者加快散热的速度。如电视机的散热窗、电脑里的风扇等，都是为防止由于电热使温度过高导致设备性能降低甚至损坏而采取的散热措施。

【即学即练1】

如图甲所示的电煮锅，可以通过控制开关实现高、中、低三档加热，其简化电路图如图乙所示。R1、R2、R3 均为电热丝，R1=160Ω，R1>R2，电煮锅的部分参数如下表， 求：

(1)在额定电压下使用中温档加热时电路中的电流；（        ）

(2)电煮锅低温档功率；（        ）

(3)若电煮锅在额定电压下使用高温档加热，用时15min将2L水从12℃升高到100℃，则该电煮锅的电热效率为_______%。[c 水=4.2×103J/（kg·℃）]

【即学即练2】

如图所示的用电器中，主要利用电流的热效应工作的是（　　）

A. 电视机B. 电脑音箱C. 电热杯D. 空气净化器

【典例1】

小强的爸爸从网上买回一个电热水壶，铭牌上的几个参数如图所示。该电热水壶中发热体的电阻为 ______ Ω，正常工作的电流是 ______ A；若要临时接在我国的家庭电路中使用，并能使它正常工作，需要在它的外部 ______ （选填“串联”或“并联”）一个 ______ Ω 的电阻。

【典例2】

小华利用电能表和手表估测规格为“220V 1100W”电水壶的实际功率，电能表表盘如图所示。

(1)在此电水壶中加水，将其接入电路并工作，数出电能表转盘在3min内转过320圈，则：①电能表的示数变为_____kW·h。②电水壶烧水是利用了电流的_____效应；③电路的实际电功率是 ____W。

(2)上一问中算出的电路实际电功率_______电水壶额定功率（选填“大于”、“等于”或“小于”），造成此大小关系的原因是：________。

题组A  基础过关练

1. 下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）

A. 微波炉 B. 电风扇 C. 电暖气 D. 空调

2. 电热毯内的电阻丝断了。如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，其原因是接头连接处接触不良，接头处电阻______（变大/变小）。接头处的电流______（大于/等于/小于）电阻丝的其它部分的电流，接头处两端的电压______（大于/等于/小于）220V。

3. A．某实验小组在“探究影响电流通过电阻丝产生热量多少的因素”时，设计了如图20所示的电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，电阻丝R甲>R乙。

(1)为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水，主要是由于_______。

(2)实验中煤油吸热的多少是通过_______来反映的（选填“温度计示数的变化”或“加热时间”） 。

(3)通电4min后，比较两烧瓶中温度计的示数，发现甲瓶中的温度计示数升高的快，由此得出的实验结论是：_______。

(4)接下来继续用该装置探究电流通过电阻丝产生热量多少与电流大小的关系时，应调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变大，通电_______ 时间（选填“相同”或“不同”），比较_______（选填“同一”或“不同”）电阻丝产生热量的多少。

B．该小组在完成上述实验后，又将两烧瓶中换成相同的电阻丝探究了两种液体的吸热能力 。

(1)实验中，必须将其中一个烧瓶中的煤油换成_______（填“质量”或“体积”）相等的另一种液体；

(2)实验中，用_______（填序号）间接反映液体吸收热量的多少；通过比较_______（填序号）来判断吸热能力的强弱；

A．通电时间      B．温度计示数的变化

(3)下表是某次的实验数据，分析可知，_______（填“甲”或“乙”）液体的吸热能力较强；

题组B  能力提升练

1. 对于下面课本中的几个小实验，说法正确的是（　　）

A. 探究影响电流热效应的因素，通过煤油的温度变化来比较电阻丝产生热量的多少

B. 探究串、并联电路电流的特点时，应选择两个相同规格的灯泡进行实验

C. 在空气压缩引火仪实验中，第一次不成功后不停一次次重复，就能成功

D. 利用“伏安法”测小灯泡电阻时，需要多次测量求平均值减小误差

2. 如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。

(1)实验中，观察U形管中液面高度差的目的是 ______ 。

(2)甲装置通电一段时间后， ______ （填“左”或“右”）侧容器中U形管中液面的高度差大。可得到的结论是： ______ 。

(3)如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，与其完好时相比，则左侧U形管中液面的高度差将 ______ （填“变大”“变小”或“不变”）。

(4)利用甲装置还可以研究电压一定时，电流通过导体时产生热量与电阻的关系。可将甲装置做如下改动：将接在B接线柱上的导线改接在A处，再取一根导线连接在 ____ 两个接线柱之间即可。

3. 图甲是一种电热暖手宝，其主要参数如图乙所示，袋内通常用水来当吸热或放热的物质，使用前要先给其通电加热，如果在额定电压下加热10min，暖手宝内水的温度由原来的5℃上升至65℃，指示灯熄灭。[]

(1)袋内通常用水来当吸热或放热的物质，因为水的______；

(2)求在此加热过程中水吸收的热量是多少J？（    ）

(3)求此电热暖手宝的发热效率为多大？（    ）

4. 如图所示，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为、的电阻丝，瓶中插入温度计a、b。

(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质量、初温相同的煤油，且电阻丝的阻值，闭合开关一段时间，可以通过观察______情况，判断电阻丝产生热量的多少。此方案是探究______和______相同时，电流通过电阻丝产生的热量与______大小的关系。

(2)在甲、乙两瓶内换用质量、初温相同的不同液体，且电阻丝的阻值R甲______R乙（选填“相等”或“不等”）时，可以比较不同物质的吸热能力。若一段时间后，小希观察到乙瓶内液体温度高一些，甲瓶内液体吸收的热量______乙瓶内液体吸收的热量（假设甲、乙两瓶相同时间内散热相同），甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲______c乙。（以上两空均填“大于”“小于”或“等于”）

5. 几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”二字．现在市场上流行如图所示的新型电饭锅，采用“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的口感和营养，其简化电路如图甲所示．R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关．把电饭锅接入220V的电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示．求：

（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率；

（2）电热丝R2的阻值；

（3）这30min内电饭锅产生的热量．

题组C  培优拔尖练

1. 阅读短文，回答问题：

热传导

当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递，热传导是热传递的一种方式。

研究表明，热传导过程中，物体对热量的传导有阻碍作用，物理学中称为热阻，用字母R表示，关系式为，式中 L表示物体在热传导方向的长度，S表示传导的横截面积，λ为导热系数，λ的国际单位为瓦特每米摄氏度［W/（m·℃）］。导热系数反映的是材料的导热性能，由材料本身决定，不同材料导热系数一般不同。导热系数越大，导热性能越好。

图甲是厚度为L的墙壁，它的左侧是高温环境，温度始终为t1；右侧是低温环境，温度始终为t2，热量在墙壁中传导，形成稳定的热量流动。乙图是墙壁内的温度随厚度变化的图像。研究表明，单位时间内从高温环境传导到低温环境中的热量Q与两侧的温差成正比，与热阻成反比。

(1)物体或物体的不同部分之间发生热传导的条件是______。

(2)热量传导过程和电流相似，温度差相当于电路中的______（电流/电压/电阻）。

(3)下列说法正确的是______。

A．铜的热阻比铁的热阻小

B．木材的导热性能比玻璃的导热性能差

C．热阻的国际单位为摄氏度每瓦特［（℃/ W）］

D．导热系数与物体的长度成正比，与横截面积、热阻成反比

(4)如图中热量在墙壁中传导时，距左端墙壁（图中虚线）处的温度为______。

(5)一个粗细均匀，两端温度稳定的物体，单位时间内从高温环境传导到低温环境中的热量Q，下列图像能反映Q与传导方向上的长度为L关系的是______。