1、1四、电流的热效应知能演练提升ZHINENG YANLIAN TISHENG能力提升1.用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体,甲比乙的横截面积大,如图所示。将它们串联在电路中,通电一段时间后,比较甲、乙两导体升高的温度,正确的是( )A.甲导体的温度升高得多B.乙导体的温度升高得多C.甲、乙两导体升高的温度相同D.条件不足,无法判断2.李明家购买了一个电热水器,使用时发现通电较短时间,其电源线就很热,甚至能闻到很浓的橡胶的焦味,于是李明决定用他学过的物理知识向消费者协会投诉,物理原因是( )A.导线太细 B.导线太粗C.导线太短 D.电压太高3.当温度下降到很低时,导体电阻会突
2、然消失,这种现象称为超导,假如白炽灯灯丝、电动机内线圈、电饭锅的发热板、电熨斗发热电阻都是用超导材料制作的,则下列说法正确的是( )A.白炽灯仍发光B.电动机运转且效率比原来更高C.电饭锅仍能煮饭D.电熨斗仍能熨衣服4.利用如图所示电路可定性研究电热与电流、电阻和通电时间的关系,图中三个电阻的材料和质量相同,且 R1=R3=5 , R2=10 ,三个电子温度计分别与之相连(图中未画出),并能测量它们的温度。闭合开关后,每隔一定时间记录各电阻的温度,通过比较温度的变化来间接反映电阻产生电热的多少。下列有关分析与推断错误的是( )A.分析任意一个电阻的温度变化,可知电热与通电时间有关B.分析比较
3、R1和 R2的温度及变化,可知电热与电阻有关C.分析比较 R1和 R3的温度及变化,可知电热与电流有关D.分析比较 R2和 R3的温度及变化,可知电热与电流和电阻有关5.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,这样做很不安全,接头处的电阻常称为“接触电阻”。下列关于“接触电阻”的判断正确的是( )2A.接触电阻较大,它与电阻丝的其他部分串联B.接触电阻较大,它与电阻丝的其他部分并联C.接触电阻较小,它与电阻丝的其他部分串联D.接触电阻较小,它与电阻丝的其他部分并联6.一根电热丝通过的电流是 4 A 时,1 min 内能放出 810 6 J 的热量
4、,当把通过它的电流增加 1 A时,它在 1 min 内放出的热量是 J。 7.下图是电饭锅内部简化电路图,已知 R0=55 , R1=1 045 ,当 S 接“1”时,电饭锅正常工作电路中的电流是 A;当 S 接“2”时,通电 1 min 产生的热量是 J。 8.下图是某电动汽车动力系统示意图。汽车行驶时,通过改变滑动变阻器的阻值来调节电动机转速,从而改变行驶速度。当汽车速度最大时,电压表的示数为 180 V,电流表的示数为 15 A,此时电动机消耗的功率为 W。若电动机的内阻为 0.4 ,则电动机内阻的发热功率为 W。 9.(2017山东烟台)甲、乙两只电炉分别标有“220 V 500 W”
5、和“220 V 1 000 W”字样,把它们串联在 220 V 的电路中。在相同时间内产生热量较多的是 (选填“甲”或“乙”),将它们并联在电路中,产生热量较多的是 (选填“甲”或“乙”)。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率之比为 。 探究创新10.董妍同学设计了如图所示借助气球膨胀探究电流的热效应跟电阻大小的关系的实验装置。(1)说明利用该实验装置如何解决探究的问题。(2)实验过程中她发现实验现象并不明显,可能的原因是什么?(写出两种)(3)张晖同学利用电流的热效应烧水,观察到水沸腾后继续加热,水的温度却保持不变,既然水没有变得更热,那么电热器所供给的能量跑到哪里去了呢?该同
6、学猜想能量可能跑到水蒸气里去了,请你从不同的角度用生活经验或实验现象予以证实。3参考答案知能演练提升1.B 根据电阻大小的决定因素,由于甲、乙两段导体材料相同、长度相等,所以横截面积越大的电阻越小,也就是说甲的电阻比乙小。在串联电路中,电流相等,根据焦耳定律 Q=I2Rt,相同时间内电阻越大的产生的热量越多,即乙产生的热量多,且乙的质量小于甲的质量,因此乙导体的温度升高得多。2.A 由 P=I2R 可知,电流一定时,导体的发热功率与电阻成正比,由于导线太细,电阻过大而发热,故选 A。3.B 白炽灯发光,电饭锅煮饭,电熨斗熨衣服都是利用电流的热效应来工作的,假如它们用超导材料制作,由于电阻为 0
7、,根据焦耳定律 Q=I2Rt,它们都不能工作,而电动机工作时电能主要转化为机械能,由于电流的热效应,同时线圈发热,如果线圈电阻为 0,则电能全部转化为机械能,减少了能量损耗。4.D 由 Q=I2Rt 可知,对同一电阻而言,通过的电流不变时,通电时间越长,产生的热量越多,温度越高,故 A 正确;根据题意和题目中电路图可知 R1 R2,并且 R1、 R2串联,即通过的电流和通电时间相等,因此分析比较 R1和 R2的温度及变化,可知电热与电阻有关,故 B 正确;根据题意和题目中电路图可知 R1=R3,并且 R1、 R2串联后与 R3并联,由于两支路的总电阻不同,因此通过它们的电流不同,故分析比较 R
8、1和 R3的温度及变化,可知电热与电流有关,故 C 正确;根据控制变量法可知,探究电热与电流、电阻以及通电时间是否有关时,变化的量只能有一个,其他因素均不变,因此,比较 R2和 R3的温度不可以探究电热与电流和电阻的关系,故 D 错误。5.A 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,说明在相同时间内产生的热量增大,由焦耳定律 Q=I2Rt 可知,此处电阻增大,它与电阻丝的其他部分串联,选项 A 正确。46.解析: 设电热丝电阻为 R,当通以 4A 的电流时, Q1= Rt,当通过电流增加 1A 时 Q2= Rt,所以I12 I22,把 Q1=8106J 代入解得 Q2
9、=1.25107J。Q1Q2=1625答案: 1 .251077.解析: 当 S 接“1”时, R0与 R1串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的电流I= =0.2A。UR0+R1= 220V55+1045当 S 接“2”时,电路为 R0的简单电路,则通电 1min 产生的热量Q=I2Rt= t= 60s=5.28104J。U2R0 (220V)255答案: 0 .2 5.281048.解析: 根据公式 P=UI 得 P=180V15A=2700W,电流通过电动机线圈时的发热功率为 P=I2R=(15A)20.4=90W。答案: 2 700 909.解析: 由 P= 得,电炉
10、的电阻 R= ,因为甲、乙两只电炉的额定电压相同,额定功率 P 甲 R 乙 ,通过甲、乙两只电炉的电流 I 甲 =I 乙 ,根据 Q=I2Rt 可知,在相同时间内产生的热量 Q 甲 Q 乙 ,故串联时产生热量较大的是甲;将它们并联在 220V 电路上,根据并联电路中各支路两端的电压相等,即 U 甲 =U 乙 =220V,则两电炉的实际功率等于额定功率,即 P 甲 =500W,P 乙=1000W,根据 Q=W=Pt 可知,在相同时间内产生的热量 Q 甲 Q 乙 ,故并联时产生热量较大的是乙;甲电炉的电阻为 R 甲 = =96.8,乙电炉的电阻为 R 乙 = =48.4,串联在 220V 电路U额
11、 2P额甲 =(220V)2500W U额 2P额乙 =(220V)21000W中甲消耗的实际功率为 P 实甲 = R 甲 = R 甲 = 96.8222W;当甲电炉并I实 2 (UR甲 +R乙 )2 ( 220V96.8 +48.4)2联在 220V 电路中, P 实甲 =P 额甲 =500W,所以两种情况下甲消耗的功率之比为 P 实甲 P 实甲=222W 500W=111 250。答案: 甲 乙 111 25010.解析: 电流通过导体产生热量的多少跟电流、电阻和通电时间三方面的因素有关,所以在探究电流的热效应与电阻的关系时,要控制电流和通电时间相同,同时实验中用气球的膨胀程度来衡量电流产
12、生热量的多少;实验现象不明显可以从两方面分析:一是产生的热量少,二是气球气密性不好或球皮太厚等;电热器产生的能量的去向可以从做功和热传递两个角度进行分析。答案: (1)在电流相同的条件下,相等时间内,观察比较两个气球膨胀的程度,判断电流的热效应跟电阻大小的关系。(2)装置气密性不好(气球漏气);球皮太厚;电阻 R1、 R2的阻值相近;电源电压太低(电流太小)。(3)a.从做功角度(内能转化为机械能。生活经验与实验现象中任答一条,合理即可):5生活经验: 水沸腾时,继续加热,水蒸气能把壶盖顶起; 水沸腾并变成水蒸气,水蒸气能为机械提供动力。实验现象: 水沸腾时,继续加热,试管的塞子能被冲出; 水沸腾时,继续加热,水蒸气能推动叶轮转动。b.从热传递角度(利用内能加热物体。生活经验与实验现象中任答一条,合理即可):生活经验: 水沸腾变成水蒸气成为城市集中供热的优越方式。 100 的水蒸气烫伤比 100 的水烫伤更严重。实验现象:水沸腾时,继续加热,产生较多水蒸气能把馒头较快地蒸熟。
