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人教版九年级物理 18.4焦耳定律 同步测试
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这是一份人教版九年级物理 18.4焦耳定律 同步测试，共5页。试卷主要包含了单选题，填空题，解答题，实验探究题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1.下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A. 电视机 B. 电热杯 C. 电风扇 D. 电脑
2.甲、乙两用电器消耗的电能之比为2：3，时间之比为4：3，则其电功率之比为（ ）
A. 2：1 B. 9：8 C. 8：9 D. 1：2
3.下列用电器中，正常工作一小时耗电接近1kW•h的是（ ）
A. 空调 B. 台灯 C. 电视机 D. 计算机
4.（2019•贵州）下列用电器中是利用电流热效应工作的是（ ）
A. 电饭锅 B. 洗衣机 C. 电冰箱 D. 电视机
5.白炽灯、电熨斗和电烙铁上标有“220V 600W”字样，它们均正常工作1h，产生的热量最少的是（ ）
A. 白炽灯 B. 电熨斗 C. 电烙铁 D. 一样大
6.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，主要是因为（ ）
A. 通电导线的电流小于通过电阻丝的电流
B. 导线的绝缘皮隔热
C. 导线散热比电阻丝快
D. 导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量很少
7.下列关于如图所示实验的说法中错误的是（ ）
A. 该实验研究的是电流的热效应
B. 实验中采用了控制变量法
C. 观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少
D. 实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少
8.如果电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220V，60W”的字样，它们都在额定电压下工作相同时间，不正确的（ ）
A. 消耗的电能一样多 B. 电流做的功一样多 C. 产生的热量一样多 D. 产生的热量电烙铁最多
9.如图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A. 电热水器B. 电冰箱
C. 笔记本电脑D. 电动剃须刀
10.用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来使用，电源电压不变，则烧开同样一壶水的时间是（ ）
A. 2.5 min B. 5 min C. 20 min D. 30 min
二、填空题
11.如图是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置图．A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A内金属丝是铜丝，电阻较小；烧瓶B内的金属丝是镍镉铬合金丝，电阻较大．实验中应使两瓶中盛装的煤油的质量________（选填“相等”或“不相等”）．当开关闭合后，________（选填“A”或“B”）瓶中温度计示数上升较快．
12.电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的 ________效应；试举一个使用该效应的电器 ________
13.炎炎夏日蚊虫肆虐，无孔不入，让人防不胜防．为免受叮咬之苦，不少市民购置了防蚊利器﹣电热驱蚊器，它价格适中、无明烟明火，安全清洁，防咬效果好，深受人们喜爱．“电热驱蚊器”是利用电流的________ 效应工作的，发热元件是一个阻值为1000Ω的电阻，接在220V电路中通电100s产生的热量为________ J．
14.太阳能热水器、电热水器、燃气热水器是常见的三种热水器．现需将10kg、20℃的水加热到40℃，不考虑能力转换过程中能量的损失，若用太阳能热水器加热，则水吸收了________ J太阳能；若用额定功率为1000W的电热水器正常加热，则需要________分钟；若用燃气热水器加热，则需要完全燃烧________ m3的燃气．（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）．燃气的热值为4.2×107J/m3）
15.据报道，南宁市区日常3000t生活垃圾，而“垃圾是放错位的资源”，利用垃圾发电可缓解城市垃圾过多带来的问题．若完全燃烧1t的生活垃圾可发电210kW•h，则完全燃烧3000t生活垃圾可发电________ kW•h．这些电能可供功率为1kW的空调正常工作________ h，可以使________ kg的水温度升高60℃．[不计热量损失，水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）]．
三、解答题
16.电热毯坏了，将电阻丝接上后可以继续使用，但在使用中发现接头处容易被烧焦，请解释容易被烧焦的原因．
四、实验探究题
17.小亮利用两个密闭容器中装有质量相等的空气的装置（如图所示）进行实验，探究“电流产生的热量与哪些因素有关”．
（1）在图（乙）中两密闭容器中的电阻丝阻值一样，但在其中一容器外并联了一个阻值相同的电阻丝，此装置研究的是________
（2）在此实验中电流产生的热量不易观察，都是通过观察________来比较电流通过电阻丝产生的热量多少．
五、综合题
18.（2019•遵义）有一种挂式电热水器内部简化电路如图所示，该热水器设有高、中、低三档，已知电热丝R1=55Ω，高档加热功率为1100W，电热转化效率为80%，水的比热容为4.2×103J/kg•℃）．求：
（1）将2kg水从20℃加热到75℃需要吸收多少热量；
（2）用高档将2kg水从20℃加热到75℃需要多少时间；
（3）只闭合S、S2时，电热水器的电功率是多少．
19.小明家电热水器的简化电路图如图所示，S1是手动开关，置于热水器水箱外部；S2是温控开关，置于热水器水箱内部．当水温低于40℃时自动闭合，达到40℃时自动断开；R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝．使用时，手动闭合开关S1 ， 电热水器开始工作．
电热水器部分参数如表所示：
（1）电热丝R1的阻值是多少？
（2）加热时流过电热丝R2的电流是多少？
（3）假设将初温20℃的一满箱水加热至设定温度用了50min，则电热水器的效率是多少？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），ρ水=1.0×103kg/m3]．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】B
【解析】【解答】解：A、电视机主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故A错误；
B、电热杯主要是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故B正确；
C、电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故C错误；
D、电脑主要是把电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应工作的，故D错误．故选B．
【分析】电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，此类电器将电能转化为内能．根据选项中用电器的能量转化情况可逐一做出判断．
2.【答案】D
【解析】【解答】解：电功率之比：
故选D．
【分析】已知电能关系与时间关系，应用电功率公式可以求出电功率之比．
3.【答案】A
【解析】【解答】解：用电器的电功率：
P===1kW，
四个选项中额定功率接近1kW的用电器是空调。
故选A。
【分析】根据公式P=， 求出正常工作一小时消耗电能最接近1kW•h的用电器的功率，看哪个用电器的额定功率接近即可。
4.【答案】A
【解析】【解答】解：
A．电饭锅主要是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故A正确；
B．洗衣机是利用电动机带动工作的，应用了电流的磁效应，故B错误；
C．电冰箱利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应，故C错误；
D．电视机主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故D错误．
故选A．
【分析】（1）电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子；（2）电流的化学效应：电流通过导电的液体会使液体发生化学变化，产生新的物质，电流的这种效果叫做电流的化学效应，如电解，电镀，电离等就属于电流的化学效应的例子；（3）电流的磁效应：给绕在软铁心周围的导体通电，软铁心就产生磁性，这种现象就是电流的磁效应，如电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是利用电流的磁效应制成的．
5.【答案】A
【解析】【解答】解：由铭牌可知，白炽灯、电熨斗和电烙铁的额定电压与额定功率都相同，由W=Pt可知，它们正常工作1h消耗的电能相同， 白炽灯把电能转化为光能与内能，电熨斗和电烙铁把电能全部转化为内能，因此产生热量最少的是白炽灯；
故选A．
【分析】不同的用电器消耗的电能转化成不同的能量，要由其作用去分析能量的转化．
6.【答案】D
【解析】【解答】解：电炉丝跟铜导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，故A错误；
因为Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线 ，
所以产生的热量：Q电炉丝＞Q导线 ，
即相同时间内导线产生的热量小于电炉丝产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故D正确，B、C错．
故选D．
【分析】电熨斗和导线串联，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电阻越大电流产生的热量越多，据此分析判断
7.【答案】C
【解析】【解答】解：
A、该实验探究的是电流产生热量多少的影响因素，探究的是电流的热效应．此选项正确；
B、电流产生热量的多少，与电阻大小、电流大小和通电时间有关，研究其中一个因素对产生热量的影响关系时，需要保持另外两个物理量不变．采用的是控制变量法．此选项正确；
C、由公式Q=I2Rt知：在电流和通电时间一定时，发热丝产生的热量与电阻成正比，电阻越大，产生的热量越多．此选项错误；
D、实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少，采用的是转换法．此选项正确．
故选C．
【分析】（1）由于导体存在电阻，当电流通过时，导体会发热，这叫电流的热效应；
（2）物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．
（3）在串联电路中，电热丝产生的热量用公式Q=I2Rt比较；
（4）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法．
8.【答案】C
【解析】【解答】解：因为各用电器的额定功率相同， 所以，由W=Pt可得，它们都在额定电压下工作相同时间，消耗的电能相同即电流做的功一样多，故AB不正确；电视机工作时将大部分电能转化为声能、光能；电烙铁工作时将消耗的电能转化为内能；电风扇工作时消耗电能，大部分转化为机械能；由以上可知，产生的热量电烙铁最多，故C不正确，D正确．
故选C．
【分析】根据电视机、电络铁、电风扇这三种用电器工作时的能量转化情况分析判断．
9.【答案】A
【解析】【解答】解：
A、电热水器工作时，消耗的电能转化为内能，是利用了电流的热效应，故A正确；
B、电冰箱工作时，消耗的电能主要转化为机械能，不是利用电流的热效应，故B错；
C、笔记本电脑工作时，消耗的电能主要转化为光能、声能，不是利用电流的热效应，故C错．
D、电动剃须刀工作时，消耗的电能主要转化为机械能，不是利用电流的热效应，故D错．
故选A．
【分析】电流通过导体时能使导体的温度升高，电能转化为内能，这就是电流的热效应．可从能量转化的角度分析哪一用电器是利用了电流的热效应．
10.【答案】A
【解析】【解答】解：（1）将电热丝对折起，电热丝长度变为原来的， 横截面积变为原来的2倍，因此电阻变为原来的；
（2）电源电压U不变，烧开同样一壶水，水所吸收的热量Q不变，由Q=t可知，烧水所用时间变为原来的， 为10min×=2.5min．
故选A．
【分析】（1）导体的电阻大小与导体的长度、横截面积和材料有关，在材料一定时，导体电阻与长度成正比、与横截面积成反比，据此求出电阻的变化．
（2）根据公式Q=t分析答题．
二、填空题
11.【答案】相等；B
【解析】【解答】解：（1）根据控制变量法，实验中改变要研究的因素，控制不研究的因素一定；（2）根据焦耳定律Q=I2Rt，铜丝和镍铬合金丝是串联的，所以电流I和通电时间t相同，镍铬合金丝比铜比电阻大，所以产生电热多，故B瓶的温度上升较快． 故答案为：相等；B．
【分析】电热的影响因素有电流、电阻、通电时间．首先要判断清楚两段导体的什么因素是相同的，什么因素是不同的，再根据焦耳定律来判断哪段导体产生的电热多，即这个瓶中温度上升较快．
12.【答案】热；电热水器等（合理即可）
【解析】【解答】电流流过导体时，导体发热，电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应．生活中电热水器、电饭锅、电暖气、电炉等都是利用电流的热效应来工作的．
故答案为：热；电热水器等（合理即可）．
【分析】导体中有电流时，导体都要发热，这种现象叫做电流的热效应．各用电热器都利用了这一效应．
13.【答案】热；4840
【解析】【解答】解：（1）“电热驱蚊器”是利用电流的热效应来工作的；
（2）通电100s产生的热量：Q=W=t=×100s=4840J．
故答案为：热；4840．
【分析】（1）电流通过导体时向外放出热量的现象叫做电流的热效应；
（2）根据Q=W=t求出产生的热量．
14.【答案】8.4×105；14；0.02
【解析】【解答】解：水吸收的热量为：
Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（40℃﹣20℃）=8.4×105J；
由P= 得：
t= = =840s=14min；
由Q=Vq得：
V= = =0.02m3
故答案为：8.4×105；14；0.02
【分析】（1）利用水的吸热公式求出水吸收的热量；（2）根据t= 求出加热时间；（3）利用Q=Vq求出燃气的体积．
15.【答案】6.3×105 ；6.3×105 ；9×106
【解析】【解答】解：（1）每燃烧1t生活垃圾可发电210kW•h，所以燃烧3000t生活垃圾发出的电能为：
W=210kW•h/t×3000t=6.3×105kW•h；
（2）由P=得：t===6.3×105h；
（3）由题意可知，水吸收的热量：
Q吸=W=6.3×105kW•h=2.268×1012J，
由Q吸=cm△t可得水的质量：
m水===9×106kg．
故答案为：6.3×105；6.3×105；9×106 ．
【分析】（1）已知燃烧生活垃圾的质量和每燃烧1t生活垃圾可发电210kW•h，可求生活垃圾全部用于发电，可获得的电能．
（2）已知空调功率，利用t=求出工作时间；
（2）根据W=Pt求出发电机1h发出的电能即为水吸收的热量，利用Q吸=cm△t求出升高水温的质量．
三、解答题
16.【答案】【解答】答：把电阻线断处接上后，由于接触不良使接触处的电阻增大（或接触处形成大电阻），相同时间内电流通过该点产生的热量多，使得接点的温度很高，所以容易被烧焦．
【解析】【分析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比．电阻丝和其他地方的导线串联在电路中（通过的电流相等），通电时间是相同的，而电阻丝的接头处由于接触不良，电阻增大，产生的热量多，据此分析原因．
四、实验探究题
17.【答案】（1）电流产生的热量与电流的关系
（2）U型管液面高度的变化
【解析】【解答】解：（1）两个密闭容器中装有质量相同的空气，空气的质量和比热相同，根据Q=cm△t，温度变化量相同，空气吸收热量相同；相同时间内，空气温度升高越快，空气吸收热量越多，电流产生热量越多；
图1中，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，所以探究是电流产生热量跟电阻大小关系；
图2中，两个相同的电阻串联在电路中，通电时间和电阻相同，当给其中一个并联一个电阻时，电阻的电流改变，探究电流产生热量跟电流关系．（2）电流产生的热量不便于用眼睛直接观察和测量，通过U形管内液柱的高度差来反映，这种方法是初中物理常用的转换法．
故答案为：（1）电流产生的热量与电流的关系；（2）U型管液面高度的变化．
【分析】（1）根据Q=cm△t，当物体的质量和比热相同时，物体的温度升高越多，物体吸收热量越多；电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关．探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间不变；探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；探究电流产生热量跟通电时间关系时，控制电流和电阻不变．（2）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过液面高度差的变化来反映，这属于转换法．
五、综合题
18.【答案】（1）解：水吸收的热量： Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（75℃﹣20℃）=4.62×105J
（2）解：由η= ×100%可得，消耗的电能： W= = =5.775×105J，
由P= 可得，需要的加热时间：
t′= = =525s
（3）解：由电路图可知，闭合S、S1、S2时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，电路的总功率最大，热水器处于高档， 此时电热丝R1的功率P1= = =880W，
因电路的总功率等于各用电器功率之和，
所以，电热丝R2的功率P2=P高﹣P1=1100W﹣880W=220W；
只闭合S、S2时，电路为R2的简单电路，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，电热水器的电功率为220W
【解析】【分析】（1）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；（2）根据η= ×100%求出消耗的电能，根据P= 求出需要的加热时间；（3）由电路图可知，闭合S、S1、S2时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，由P=UI= 可知，电路的总功率最大，热水器处于高档，根据P=UI= 求出电热丝R1的功率，高档功率减去电热丝R1的功率即为电热丝R2的功率；只闭合S、S2时，电路为R2的简单电路，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知此时电热水器的电功率．
19.【答案】（1）解：当只有S1闭合时，R1单独工作，用电器处于保温状态，
由P=可得：
答：电热丝R1的阻值是220Ω；
（2）解：当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，处于加热状态，
R2的功率为P2=P﹣P1=1980W﹣220W=1760W，
由P=UI可得电热丝R2的电流是：
答：加热时流过电热丝R2的电流是8A；
（3）解：由ρ=得：
m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10﹣3 m3=50kg，
水吸收的热量为：
Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（40℃﹣20℃）=4.2×106J
由P=可得消耗的电能为：
W=Pt=1980W×50×60s=5.94×106J
热水器的效率为：
答：假设将初温20℃的一满箱水加热至设定温度用了50min，则电热水器的效率是70.7%．
【解析】【分析】（1）当开关S1闭合时，热水器处于保温状态，利用P=求出电热丝的电阻；
（2）当两开关都闭合时，两电阻并联处于加热状态，结合保温状态下的功率，求出R2在加热状态时的功率，利用P=UI求出通过的电流；
（3）先利用密度公式求出水的质量，再利用吸热公式求出水吸收的热量；对比消耗的电能求出效率． 额定电压
220V
频率
50Hz
保温功率
220W
加热功率
1980W
水箱容量
50L
设定温度
40℃
1.下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A. 电视机 B. 电热杯 C. 电风扇 D. 电脑
2.甲、乙两用电器消耗的电能之比为2：3，时间之比为4：3，则其电功率之比为（ ）
A. 2：1 B. 9：8 C. 8：9 D. 1：2
3.下列用电器中，正常工作一小时耗电接近1kW•h的是（ ）
A. 空调 B. 台灯 C. 电视机 D. 计算机
4.（2019•贵州）下列用电器中是利用电流热效应工作的是（ ）
A. 电饭锅 B. 洗衣机 C. 电冰箱 D. 电视机
5.白炽灯、电熨斗和电烙铁上标有“220V 600W”字样，它们均正常工作1h，产生的热量最少的是（ ）
A. 白炽灯 B. 电熨斗 C. 电烙铁 D. 一样大
6.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，主要是因为（ ）
A. 通电导线的电流小于通过电阻丝的电流
B. 导线的绝缘皮隔热
C. 导线散热比电阻丝快
D. 导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量很少
7.下列关于如图所示实验的说法中错误的是（ ）
A. 该实验研究的是电流的热效应
B. 实验中采用了控制变量法
C. 观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少
D. 实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少
8.如果电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220V，60W”的字样，它们都在额定电压下工作相同时间，不正确的（ ）
A. 消耗的电能一样多 B. 电流做的功一样多 C. 产生的热量一样多 D. 产生的热量电烙铁最多
9.如图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A. 电热水器B. 电冰箱
C. 笔记本电脑D. 电动剃须刀
10.用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来使用，电源电压不变，则烧开同样一壶水的时间是（ ）
A. 2.5 min B. 5 min C. 20 min D. 30 min
二、填空题
11.如图是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置图．A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A内金属丝是铜丝，电阻较小；烧瓶B内的金属丝是镍镉铬合金丝，电阻较大．实验中应使两瓶中盛装的煤油的质量________（选填“相等”或“不相等”）．当开关闭合后，________（选填“A”或“B”）瓶中温度计示数上升较快．
12.电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的 ________效应；试举一个使用该效应的电器 ________
13.炎炎夏日蚊虫肆虐，无孔不入，让人防不胜防．为免受叮咬之苦，不少市民购置了防蚊利器﹣电热驱蚊器，它价格适中、无明烟明火，安全清洁，防咬效果好，深受人们喜爱．“电热驱蚊器”是利用电流的________ 效应工作的，发热元件是一个阻值为1000Ω的电阻，接在220V电路中通电100s产生的热量为________ J．
14.太阳能热水器、电热水器、燃气热水器是常见的三种热水器．现需将10kg、20℃的水加热到40℃，不考虑能力转换过程中能量的损失，若用太阳能热水器加热，则水吸收了________ J太阳能；若用额定功率为1000W的电热水器正常加热，则需要________分钟；若用燃气热水器加热，则需要完全燃烧________ m3的燃气．（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）．燃气的热值为4.2×107J/m3）
15.据报道，南宁市区日常3000t生活垃圾，而“垃圾是放错位的资源”，利用垃圾发电可缓解城市垃圾过多带来的问题．若完全燃烧1t的生活垃圾可发电210kW•h，则完全燃烧3000t生活垃圾可发电________ kW•h．这些电能可供功率为1kW的空调正常工作________ h，可以使________ kg的水温度升高60℃．[不计热量损失，水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）]．
三、解答题
16.电热毯坏了，将电阻丝接上后可以继续使用，但在使用中发现接头处容易被烧焦，请解释容易被烧焦的原因．
四、实验探究题
17.小亮利用两个密闭容器中装有质量相等的空气的装置（如图所示）进行实验，探究“电流产生的热量与哪些因素有关”．
（1）在图（乙）中两密闭容器中的电阻丝阻值一样，但在其中一容器外并联了一个阻值相同的电阻丝，此装置研究的是________
（2）在此实验中电流产生的热量不易观察，都是通过观察________来比较电流通过电阻丝产生的热量多少．
五、综合题
18.（2019•遵义）有一种挂式电热水器内部简化电路如图所示，该热水器设有高、中、低三档，已知电热丝R1=55Ω，高档加热功率为1100W，电热转化效率为80%，水的比热容为4.2×103J/kg•℃）．求：
（1）将2kg水从20℃加热到75℃需要吸收多少热量；
（2）用高档将2kg水从20℃加热到75℃需要多少时间；
（3）只闭合S、S2时，电热水器的电功率是多少．
19.小明家电热水器的简化电路图如图所示，S1是手动开关，置于热水器水箱外部；S2是温控开关，置于热水器水箱内部．当水温低于40℃时自动闭合，达到40℃时自动断开；R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝．使用时，手动闭合开关S1 ， 电热水器开始工作．
电热水器部分参数如表所示：
（1）电热丝R1的阻值是多少？
（2）加热时流过电热丝R2的电流是多少？
（3）假设将初温20℃的一满箱水加热至设定温度用了50min，则电热水器的效率是多少？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），ρ水=1.0×103kg/m3]．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】B
【解析】【解答】解：A、电视机主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故A错误；
B、电热杯主要是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故B正确；
C、电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故C错误；
D、电脑主要是把电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应工作的，故D错误．故选B．
【分析】电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，此类电器将电能转化为内能．根据选项中用电器的能量转化情况可逐一做出判断．
2.【答案】D
【解析】【解答】解：电功率之比：
故选D．
【分析】已知电能关系与时间关系，应用电功率公式可以求出电功率之比．
3.【答案】A
【解析】【解答】解：用电器的电功率：
P===1kW，
四个选项中额定功率接近1kW的用电器是空调。
故选A。
【分析】根据公式P=， 求出正常工作一小时消耗电能最接近1kW•h的用电器的功率，看哪个用电器的额定功率接近即可。
4.【答案】A
【解析】【解答】解：
A．电饭锅主要是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故A正确；
B．洗衣机是利用电动机带动工作的，应用了电流的磁效应，故B错误；
C．电冰箱利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应，故C错误；
D．电视机主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故D错误．
故选A．
【分析】（1）电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子；（2）电流的化学效应：电流通过导电的液体会使液体发生化学变化，产生新的物质，电流的这种效果叫做电流的化学效应，如电解，电镀，电离等就属于电流的化学效应的例子；（3）电流的磁效应：给绕在软铁心周围的导体通电，软铁心就产生磁性，这种现象就是电流的磁效应，如电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是利用电流的磁效应制成的．
5.【答案】A
【解析】【解答】解：由铭牌可知，白炽灯、电熨斗和电烙铁的额定电压与额定功率都相同，由W=Pt可知，它们正常工作1h消耗的电能相同， 白炽灯把电能转化为光能与内能，电熨斗和电烙铁把电能全部转化为内能，因此产生热量最少的是白炽灯；
故选A．
【分析】不同的用电器消耗的电能转化成不同的能量，要由其作用去分析能量的转化．
6.【答案】D
【解析】【解答】解：电炉丝跟铜导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，故A错误；
因为Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线 ，
所以产生的热量：Q电炉丝＞Q导线 ，
即相同时间内导线产生的热量小于电炉丝产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故D正确，B、C错．
故选D．
【分析】电熨斗和导线串联，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电阻越大电流产生的热量越多，据此分析判断
7.【答案】C
【解析】【解答】解：
A、该实验探究的是电流产生热量多少的影响因素，探究的是电流的热效应．此选项正确；
B、电流产生热量的多少，与电阻大小、电流大小和通电时间有关，研究其中一个因素对产生热量的影响关系时，需要保持另外两个物理量不变．采用的是控制变量法．此选项正确；
C、由公式Q=I2Rt知：在电流和通电时间一定时，发热丝产生的热量与电阻成正比，电阻越大，产生的热量越多．此选项错误；
D、实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少，采用的是转换法．此选项正确．
故选C．
【分析】（1）由于导体存在电阻，当电流通过时，导体会发热，这叫电流的热效应；
（2）物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．
（3）在串联电路中，电热丝产生的热量用公式Q=I2Rt比较；
（4）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法．
8.【答案】C
【解析】【解答】解：因为各用电器的额定功率相同， 所以，由W=Pt可得，它们都在额定电压下工作相同时间，消耗的电能相同即电流做的功一样多，故AB不正确；电视机工作时将大部分电能转化为声能、光能；电烙铁工作时将消耗的电能转化为内能；电风扇工作时消耗电能，大部分转化为机械能；由以上可知，产生的热量电烙铁最多，故C不正确，D正确．
故选C．
【分析】根据电视机、电络铁、电风扇这三种用电器工作时的能量转化情况分析判断．
9.【答案】A
【解析】【解答】解：
A、电热水器工作时，消耗的电能转化为内能，是利用了电流的热效应，故A正确；
B、电冰箱工作时，消耗的电能主要转化为机械能，不是利用电流的热效应，故B错；
C、笔记本电脑工作时，消耗的电能主要转化为光能、声能，不是利用电流的热效应，故C错．
D、电动剃须刀工作时，消耗的电能主要转化为机械能，不是利用电流的热效应，故D错．
故选A．
【分析】电流通过导体时能使导体的温度升高，电能转化为内能，这就是电流的热效应．可从能量转化的角度分析哪一用电器是利用了电流的热效应．
10.【答案】A
【解析】【解答】解：（1）将电热丝对折起，电热丝长度变为原来的， 横截面积变为原来的2倍，因此电阻变为原来的；
（2）电源电压U不变，烧开同样一壶水，水所吸收的热量Q不变，由Q=t可知，烧水所用时间变为原来的， 为10min×=2.5min．
故选A．
【分析】（1）导体的电阻大小与导体的长度、横截面积和材料有关，在材料一定时，导体电阻与长度成正比、与横截面积成反比，据此求出电阻的变化．
（2）根据公式Q=t分析答题．
二、填空题
11.【答案】相等；B
【解析】【解答】解：（1）根据控制变量法，实验中改变要研究的因素，控制不研究的因素一定；（2）根据焦耳定律Q=I2Rt，铜丝和镍铬合金丝是串联的，所以电流I和通电时间t相同，镍铬合金丝比铜比电阻大，所以产生电热多，故B瓶的温度上升较快． 故答案为：相等；B．
【分析】电热的影响因素有电流、电阻、通电时间．首先要判断清楚两段导体的什么因素是相同的，什么因素是不同的，再根据焦耳定律来判断哪段导体产生的电热多，即这个瓶中温度上升较快．
12.【答案】热；电热水器等（合理即可）
【解析】【解答】电流流过导体时，导体发热，电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应．生活中电热水器、电饭锅、电暖气、电炉等都是利用电流的热效应来工作的．
故答案为：热；电热水器等（合理即可）．
【分析】导体中有电流时，导体都要发热，这种现象叫做电流的热效应．各用电热器都利用了这一效应．
13.【答案】热；4840
【解析】【解答】解：（1）“电热驱蚊器”是利用电流的热效应来工作的；
（2）通电100s产生的热量：Q=W=t=×100s=4840J．
故答案为：热；4840．
【分析】（1）电流通过导体时向外放出热量的现象叫做电流的热效应；
（2）根据Q=W=t求出产生的热量．
14.【答案】8.4×105；14；0.02
【解析】【解答】解：水吸收的热量为：
Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（40℃﹣20℃）=8.4×105J；
由P= 得：
t= = =840s=14min；
由Q=Vq得：
V= = =0.02m3
故答案为：8.4×105；14；0.02
【分析】（1）利用水的吸热公式求出水吸收的热量；（2）根据t= 求出加热时间；（3）利用Q=Vq求出燃气的体积．
15.【答案】6.3×105 ；6.3×105 ；9×106
【解析】【解答】解：（1）每燃烧1t生活垃圾可发电210kW•h，所以燃烧3000t生活垃圾发出的电能为：
W=210kW•h/t×3000t=6.3×105kW•h；
（2）由P=得：t===6.3×105h；
（3）由题意可知，水吸收的热量：
Q吸=W=6.3×105kW•h=2.268×1012J，
由Q吸=cm△t可得水的质量：
m水===9×106kg．
故答案为：6.3×105；6.3×105；9×106 ．
【分析】（1）已知燃烧生活垃圾的质量和每燃烧1t生活垃圾可发电210kW•h，可求生活垃圾全部用于发电，可获得的电能．
（2）已知空调功率，利用t=求出工作时间；
（2）根据W=Pt求出发电机1h发出的电能即为水吸收的热量，利用Q吸=cm△t求出升高水温的质量．
三、解答题
16.【答案】【解答】答：把电阻线断处接上后，由于接触不良使接触处的电阻增大（或接触处形成大电阻），相同时间内电流通过该点产生的热量多，使得接点的温度很高，所以容易被烧焦．
【解析】【分析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比．电阻丝和其他地方的导线串联在电路中（通过的电流相等），通电时间是相同的，而电阻丝的接头处由于接触不良，电阻增大，产生的热量多，据此分析原因．
四、实验探究题
17.【答案】（1）电流产生的热量与电流的关系
（2）U型管液面高度的变化
【解析】【解答】解：（1）两个密闭容器中装有质量相同的空气，空气的质量和比热相同，根据Q=cm△t，温度变化量相同，空气吸收热量相同；相同时间内，空气温度升高越快，空气吸收热量越多，电流产生热量越多；
图1中，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，所以探究是电流产生热量跟电阻大小关系；
图2中，两个相同的电阻串联在电路中，通电时间和电阻相同，当给其中一个并联一个电阻时，电阻的电流改变，探究电流产生热量跟电流关系．（2）电流产生的热量不便于用眼睛直接观察和测量，通过U形管内液柱的高度差来反映，这种方法是初中物理常用的转换法．
故答案为：（1）电流产生的热量与电流的关系；（2）U型管液面高度的变化．
【分析】（1）根据Q=cm△t，当物体的质量和比热相同时，物体的温度升高越多，物体吸收热量越多；电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关．探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间不变；探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；探究电流产生热量跟通电时间关系时，控制电流和电阻不变．（2）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过液面高度差的变化来反映，这属于转换法．
五、综合题
18.【答案】（1）解：水吸收的热量： Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（75℃﹣20℃）=4.62×105J
（2）解：由η= ×100%可得，消耗的电能： W= = =5.775×105J，
由P= 可得，需要的加热时间：
t′= = =525s
（3）解：由电路图可知，闭合S、S1、S2时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，电路的总功率最大，热水器处于高档， 此时电热丝R1的功率P1= = =880W，
因电路的总功率等于各用电器功率之和，
所以，电热丝R2的功率P2=P高﹣P1=1100W﹣880W=220W；
只闭合S、S2时，电路为R2的简单电路，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，电热水器的电功率为220W
【解析】【分析】（1）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；（2）根据η= ×100%求出消耗的电能，根据P= 求出需要的加热时间；（3）由电路图可知，闭合S、S1、S2时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，由P=UI= 可知，电路的总功率最大，热水器处于高档，根据P=UI= 求出电热丝R1的功率，高档功率减去电热丝R1的功率即为电热丝R2的功率；只闭合S、S2时，电路为R2的简单电路，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知此时电热水器的电功率．
19.【答案】（1）解：当只有S1闭合时，R1单独工作，用电器处于保温状态，
由P=可得：
答：电热丝R1的阻值是220Ω；
（2）解：当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，处于加热状态，
R2的功率为P2=P﹣P1=1980W﹣220W=1760W，
由P=UI可得电热丝R2的电流是：
答：加热时流过电热丝R2的电流是8A；
（3）解：由ρ=得：
m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10﹣3 m3=50kg，
水吸收的热量为：
Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（40℃﹣20℃）=4.2×106J
由P=可得消耗的电能为：
W=Pt=1980W×50×60s=5.94×106J
热水器的效率为：
答：假设将初温20℃的一满箱水加热至设定温度用了50min，则电热水器的效率是70.7%．
【解析】【分析】（1）当开关S1闭合时，热水器处于保温状态，利用P=求出电热丝的电阻；
（2）当两开关都闭合时，两电阻并联处于加热状态，结合保温状态下的功率，求出R2在加热状态时的功率，利用P=UI求出通过的电流；
（3）先利用密度公式求出水的质量，再利用吸热公式求出水吸收的热量；对比消耗的电能求出效率． 额定电压
220V
频率
50Hz
保温功率
220W
加热功率
1980W
水箱容量
50L
设定温度
40℃
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