164科學探究電流的熱效應（原卷版）

滬科版九年級第十六章《電流做功與電功率》16.4科學探究：電流的熱效應【知識梳理】一、電流熱效應1.電流的熱效應：電流通過導體時電能轉化為內能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應。2.探究電流產生的熱量與哪些因素有關電熱與通電時間的關系可以通過實驗過程體現(xiàn)出來，對于某一個電阻絲所在容器，通電時間越長，溫度升高的度數(shù)越高，說明通電時間越長，電流通過電阻產生熱量越多。在研究電流與電流關系的實驗中，通過調節(jié)滑動變阻器，增大通過電阻絲的電流，發(fā)現(xiàn)電流越大，電阻所在容器溫度上升的較高，說明在電阻和通電時間相同時，電流越大，電流通過電阻產生熱量越多。在研究電熱與電阻關系的實驗中，利用兩個電阻串聯(lián)的電流相等，電阻大的容器中的溫度計升高的溫度高，說明電流通過電阻產生熱量多。即在電流和通電時間相同時，電阻越大，電流通過電阻產生的熱量越多。通過本次實驗可以得出電流通過電阻產生熱量的多少與電流、電阻和通電時間都有關。電流越大、電阻越大、通電時間越長，電流通過電阻產生熱量越多。3.在設計電路時要利用控制變量的思想，電流、電阻和通電時間都能影響電熱的大小，在探究其中一個物理量時，要控制其它量相同。在探究電熱與電阻關系時，要控制電流相同，結合串、并聯(lián)電路的特點，利用串聯(lián)電路電流相等，所以把兩個阻值不同的電阻串聯(lián)進行實驗。在探究電熱與電流關系時，要控制電阻一定，電流不同，因而通過調節(jié)滑動變阻器改變通過電阻的電流。4.本實驗是利用電阻絲加熱液體（煤油）來反映電流通過電阻產生熱量的多少，現(xiàn)象比較明顯，測量方便。實驗中也可以利用空氣的熱脹冷縮的性質，用密閉容器連接U型管，通過U型管兩側液面高度差的變化來比較放出熱量多少。二、焦耳定律1.焦耳定律：電流通過導體產生的熱量，與電流的二次方成正比，與導體的電阻成正比，與通電時間成正比。2.焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中單位Q→焦(J)；I→安(A)；R→歐(Ω)；t→秒。3.當電流通過導體做的功(電功)全部用來產生熱量(電熱)，則有W=Q，可用電功公式來計算Q，如電熱器、純電阻就是這樣的。4.電熱和電能的關系：在純電阻電路中，電能全部轉化為內能，Q=W。如電爐子。在非純電阻電路中，電能只有部分轉化為內能，電熱小于電能，即Q<W?！疽族e點】 使用焦耳定律公式進行計算時，公式中的各物理量要對應于同一導體或同一段電路，與歐姆定律使用時的對應關系相同。當題目中出現(xiàn)幾個物理量時，應將它們加上角碼，以示區(qū)別。注意:W=Pt=UIt適用于所有電路，而只用于純電阻電路(全部用于發(fā)熱)。【規(guī)律總結】在串聯(lián)電路中，由于通過導體的電流相等，通電時間也相等，根據(jù)焦耳定律可知電流通過導體產生的熱量跟導體的電阻成正比。具體比例關系為：在并聯(lián)電路中，由于導體兩端的電壓相等，通電時間也相等，根據(jù)焦耳定律可知電流通過導體產生的熱量跟導體的電阻成反比。具體比例關系為：【典例分析】（2021廣西貴港中考真題）在“探究電流產生的熱量與哪些因素有關”的實驗中，實驗電路如圖1所示，其中R1>R2。實驗一：探究電流產生的熱量與電阻大小的關系；（1）請按照圖1中的電路圖將圖2實物圖連接完整；（2）實驗電路按照圖1中的電路圖連接是為了控制通電時間相同和控制_______；電阻絲放出熱量的多少，通過_______來進行判斷。（3）為了便于比較兩根電阻絲通過電流后產生熱量的多少，a、b兩瓶中要裝入_______相等、初溫相同的同種液體。實驗二：探究電流產生的熱量與電流大小的關系（4）閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電路中的電流變成實驗一中電流的2倍，且通電時間相同。實驗發(fā)現(xiàn)：用電阻絲R1加熱的煤油，在實驗一中溫度升高Δt1，在實驗二中溫度升高Δt1′，則Δt1′_____2Δt1（選填“大于”、“等于”或“小于”），該實驗說明電流產生的熱量與電流大小______正比例關系（選填“成”或“不成”）。實驗中，用電阻絲R2加熱煤油重復以上實驗步驟，也可以得出相同的結論。【思路小結】分析探究電流產生的熱量與哪些因素有關的實驗中，要特別注意科學研究方法的應用。一是控制變量法的應用，在探究電流產生的熱量與電流、電阻、通電時間中某個因素的關系時，必須控制其他變量；二是轉化法的應用，在實驗中把無法直接測量的電熱轉換為便于觀察的溫度計示數(shù)?！菊骖}操練】1．（2021北京中考）下列四種用電器中。利用電流熱效應工作的是（）A．電冰箱 B．電視機 C．電腦 D．電熱水壺2．（2021貴州中考）一臺電動機的額定電壓為220V，正常工作時的電流為5A，線圈的電阻為4Ω。下列判斷中正確的是（）A．電動機是利用電磁感應原理工作的B．電動機工作時電能全部轉化為機械能C．這臺電動機的額定功率是1.1kWD．這臺電動機正常工作1min線圈產生的熱量是100J3．（2021云南中考）將規(guī)格都是“220V150W”的一臺電風扇、一臺電視機和一只電烙鐵分別接入家庭電路中，正常工作相同時間，以下說法正確的是（）A．三個用電器均能將電能全部轉化為內能B．根據(jù)可計算出三個用電器的電阻相等C．三個用電器消耗的電能一樣多D．三個用電器產生的熱量相等4．（2021湖北宜昌中考真題）甲、乙兩電熱絲電阻之比為2:3，通過的電流之比為3:1，則相同時間內產生的熱量之比為（）A．2:1 B．6:1 C．1:2 D．1:65．下列措施中，屬于利用電流熱效應的是（）A．電視機的后蓋有很多孔 B．電飯鍋的發(fā)熱板裝在底部C．與空調器相連的導線很粗 D．電腦的主機中安裝微型風扇6．（2020湖南株洲中考）如圖所示，長度、橫截面積一樣，材料不同的兩個長方體電阻串聯(lián)在電路中，電阻分別為R1=2Ω，R2=4Ω，在它們表面涂上厚度一樣的蠟?，F(xiàn)在閉合開關給它們通電，過一段時間后，我們觀察到（）A．R1上的蠟熔化得快 B．R2上的蠟熔化得快C．R1、R2上的蠟熔化得一樣快 D．無法比較7．（2021四川自貢中考）如圖所示是“探究電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關”的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，下列說法錯誤的是（）A．U形管液面高度變化是因為容器中氣體熱脹冷縮的緣故B．通電后透明容器中氣體的內能增大是通過做功的方式改變的C．圖甲中，通電一段時間后左右兩邊容器內電阻產生的熱量之比是1∶2D．圖乙所示的裝置可以用來探究電流通過導體產生的熱量多少跟電流大小的關系8．（2021山東蘭山模擬）家用洗衣機的主要部件就是電動機，若一臺洗衣機在220V電路中正常工作時通過的電流為2A，電動機線圈電阻為2Ω，則每分鐘電流通過線圈產生的熱量為（）A．480J B．1.452×106J C．2.64×104J D．880J9．（2021甘肅臨洮九年級二模）如圖甲所示，電源電壓為12V，電流表量程為0~3A，滑動變阻器標有“30Ω1A”，當開關S閉合，滑動變阻器滑片P滑至中點時，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．定值電阻R的阻值為10ΩB．滑動變阻器滑片在中點時，定值電阻R在10s內產生的熱量是162JC．滑動變阻器可接入電路的阻值范圍為1~30ΩD．滑動變阻器的最大電功率為7.2W10．（2021貴州銅仁中考）如圖所示的電路中只閉合時，通過的電流是1.5A，，。則下列選項正確的是（）A．電源電壓是20VB．當開關全部閉合時，和是并聯(lián)電路C．只閉合時，通電20s電流通過產生的電熱是200J11．（2021廣西玉林中考）把一段勻質導線對折后其阻值比原來的___________（選填“大”或“小”）；一個定值電阻兩端的電壓由2V增大到4V時，通過該電阻的電流增加了1A，通電時間由1s增加到2s，則該電阻產生的電熱增加了___________J。12．（2021江蘇無錫中考）小華家電熱毯內的電阻絲斷了，爸爸將兩個斷頭接上后想繼續(xù)使用，被小華阻止了。原因是______；接頭處與電阻絲其他部分是串聯(lián)的，通過它們的電流大小是______的。但電阻絲接頭處的電阻較大，長時間使用會導致______。13．（2021遼寧阜新中考真題）如圖所示，電源電壓不變，先閉合開關S1，電流表示數(shù)為0.4A，再閉合開關S2，電流表示數(shù)增加了0.2A，則R1、R2兩端電壓之比為______，R1、R2電阻值之比為______，若電阻R1=5Ω，通電1min電阻R2產生的熱量為______J。14．（2021湖南湘潭中考）如圖所示，串聯(lián)的兩電阻絲（R1＜R2），封閉在兩個完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與相同的氣球相連。閉合開關，通過兩電阻絲的電流______（選填“相等”或“不相等”），一段時間后，密閉燒瓶內的空氣被加熱，觀察到______（選填“A”或“B”）氣球先鼓起來。15．（2021湖南益陽中考）某款家用茶具煮茶時的電阻為55Ω，正常情況下通過茶具的電流是___________A，煮一壺茶用了5min，產生的熱量為___________J。16．（2021遼寧阜新九年級一模）如圖所示，電源電壓不變，先閉合開關S1，電流表示數(shù)為0.5A，再閉合開關S2，電流表示數(shù)增加了0.3A，則R1、R2兩端電壓之比為___________，R1、R2電阻值之比為___________，若電阻R2=5Ω，通電1min電阻R1產生的熱量為___________J。17．（2021南昌九年級期末）電飯鍋是利用電流的______來工作的，電飯鍋具有保溫和加熱功能，如圖是它的模擬電路，當開關S1、S2都閉合時，電飯鍋處于______（選填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)。18．（2021佛山九年級二模）家用電吹風的簡化電路如圖所示，主要技術參數(shù)如表。則該電吹風正常工作吹熱風時，電熱絲的阻值是______，電熱絲消耗的功率是______W，正常工作吹熱風電熱絲產生的熱量是______J。熱風溫度額定功率熱風時；1000W冷風時：120W額定電壓220V質量19．（2021山西九年級二模）如圖所示，小明發(fā)現(xiàn)爺爺家居住的小區(qū)線路嚴重老化，于是拍照并找到小區(qū)管理人員建議馬上更換電線，否則易引發(fā)火災。請你用學過的知識解釋圖中情景易引發(fā)火災的原因。20．（2021云南盤龍九年級期末）如圖是某實驗小組探究“電流產生的熱量與哪些因素有關”的實驗裝置。（1）實驗前應取______相等的兩瓶煤油，在這個實驗中，電流產生的熱量的多少，是通過______體現(xiàn)出來。為了便于實驗觀察，還應使兩瓶煤油的______相同；（2）實驗時，實驗小組的同學首先將滑動變阻器的滑片保持在某一適當位置處，然后閉合開關進行觀察。由圖中的連接方式可知他們是在探究電流產生的熱量與_______的關系，因此所選擇的兩段電阻絲的電阻大小應該_______；（3）完成了上面的實驗后，實驗小組的同學向左移動滑動變阻器的滑片P?？捎^察到兩支溫度計的示數(shù)都比原來上升得______（選填“快“或“慢”）。說明在通電時間都相同的情況下，_______越大，電流通過電阻絲產生的熱量就越多。21．（2021江蘇常州中考）小組同學選擇阻值不變的電阻絲，探究“電流通過電阻絲產生的熱量（簡稱電熱）與通電時間、電流、電阻的關系”。

（1）為探究電熱與通電時間、電流的關系，在錐形瓶內裝入適量煤油，設計電路如圖甲所示，開關閉合前，滑動變阻器的滑片P應置于______（A/B）端；（a）閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器的滑片P，直至電流表示數(shù)為0.5A，通電5分鐘、溫度計的示數(shù)升高了5℃；（b）保持滑動變阻器滑片P的位置不變，通電10分鐘、溫度計的示數(shù)升高了9℃，（a）、（b）對比可得結論：______；（c）向______移動滑動變阻器的滑片P，直至電流表示數(shù)為1A，通電10分鐘、溫度計的示數(shù)升高了33℃，（b）、（c）對比可得結論：______；（d）實驗只能得到定性結論，主要原因是______；（2）為探究電熱與電阻的關系，并測出標簽污損的電阻絲R2的阻值，在兩個相同的錐形瓶內裝入等質量的煤油，設計如圖乙所示電路。開關閉合后，電壓表有示數(shù)，但電流表無示數(shù)，電路故障是______，排除故障后，調節(jié)滑動變阻器的滑片P得到電表示數(shù)如圖丙所示，則電壓表示數(shù)為______V，電流表示數(shù)為______A，R2阻值為______Ω。一段時間后，觀察到電阻絲______所在錐形瓶中的溫度計示數(shù)升高的比較多；（3）請分析“電爐工作時，電爐絲發(fā)熱明顯、而與電爐絲相連的導線發(fā)熱不明顯”：電爐絲的電流______導線的電流，電爐絲的電阻______導線的電阻。22．（2021山東青島中考）探究電流通過導體產生的熱量的多少與什么因素有關實驗小組同學猜想：電流通過導體產生的熱量可能與通過導體的電流、導體的電阻和通電時間有關。于是他們利用如圖器材進行了探究實驗。甲、乙、丙三個裝置的透明容器中各有一段電阻絲，容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。（1）選用________組合，并將它們________聯(lián)接到電源兩端進行實驗，可以探究電熱與電阻的關系。（2）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進行實驗，可以探究電熱與________的關系，其中15Ω電阻的作用是________。（3）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進行實驗，發(fā)現(xiàn)乙裝置U形管中液面無高度差，丙裝置U形管中液面有高度差，產生此現(xiàn)象的原因可能是乙裝置________。23．（2021黑龍江中考）如圖甲所示為某高、低溫兩擋位電烤箱的內部簡化電路，S為手動開關，S1為自動控制