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课时训练(二十一) 电流的热效应
(限时：35分钟)
一、选择题
1. [2019·衢州]下列用电器主要利用电流热效应工作的是 ( )
图K21-1
2. [2018·福建]新的国家标准对延长线插座配用电缆的导线横截面积要求进行了修改，额定电流16 A的延长线插座，导线最小标称横截面积由1 mm2提升到1.5 mm2。增大导线横截面积的目的是 ( )
A. 增大导线的电阻 B. 减小通过导线的电流
C. 增大导线的电压 D. 减小导线发热的功率
3. 平时输送电能时，为了减少电能在线路中的损耗，通常采取的办法是 ( )
A. 加大输送电流 B. 用高压输电
C. 用超导体输电 D. 减少输送功率
4. 电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220 V 60 W”的字样，它们都在额定电压下工作相同的时间，则 ( )
A. 电视机消耗的电能最多
B. 电流通过电风扇做的功最多
C. 电风扇消耗的电能全部转化为机械能
D. 电流通过电烙铁产生的热量最多
5. 某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，设计了如图K21-2所示的电路，其中正确的是 ( )
图K21-2
6. [2019·北部湾经济区]两个透明容器中密闭着等量的空气，A、B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻R1=R2=R3。小明用图K21-3所示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关，下列说法正确的是 ( )
图K21-3
A. 此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
B. 通过R1的电流和通过R2的电流大小相等
C. 电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等
D. 通电后，A管的液面将会比B管的液面高
二、填空题
7. [2019·龙东地区] 一个标有“6 V 3 W”的小灯泡，接在电源电压为9 V的电路中，为使其正常发光，应串联一个 Ω的电阻，该电阻在10 s内产生的热量是 J。
8. [2019·宜宾]图K21-4甲所示电路中，已知定值电阻R1 =20 Ω，开关闭合后，两个完全相同的电流表A1、A2指针均指在同一位置，如图乙所示，则此时通过R1的电流为 A，在10 s内R2产生的热量为 J。
图K21-4
9. [2019·福建]一台标有“5 V 2.5 W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1 Ω，正常工作1 min，产生的热量是 J。工作一段时间后的风扇叶片黏有不少灰尘，这属于 现象。
10. [2019·南京]如图K21-5所示，电源电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2=20 Ω，灯泡L标有“6 V 3 W”字样。
图K21-5
(1)当S、S1、S2都闭合时，灯泡L正常发光，电流表示数为 A，电路消耗的总功率为 W。
(2)当S闭合，S1、S2断开时，电压表示数为2 V，则R1的阻值为 Ω，通电1 min R1产生的热量为 J。
三、简答题
11. [2018·青海]电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，请你用学过的电学知识解释这种现象。
四、实验题
12. [2019·昆明]在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图K21-6乙所示的实验器材，其中R1>R2。
图K21-6
实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系。
(1)请按照图甲所示的电路图将图乙中对应实物图连接完整。
(2)电路中电阻丝的连接方式是为了控制 ；电阻丝放出热量的多少，通过
来进行判断。
(3)闭合开关，经过一定时间，用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2，那么Δt1 (选填“大于”“等于”或“小于”)Δt2。
实验二：探究电流产生的热量与电流的关系。
(4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1(或R2)加热的煤油，温度升高量Δt1'(或Δt2') (选填“大于”“等于”或“小于”)2Δt1(或2Δt2)。该实验说明电流产生的热量与电流 正比例关系。
(5)你认为做这个实验产生误差的主要原因是 。
五、计算题
13. [2019·广东]如图K21-7所示，电源电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2的阻值为60 Ω，只闭合开关S0时，电流表的示数为0.2 A，再闭合开关S1时，电流表的示数为0.6 A。求：
(1)电源的电压。
(2)电阻R1的阻值。
(3)开关S0、S1均闭合后，通电10 s电路消耗的总电能。
图K21-7
14. 图K21-8甲是某智能电饭锅的简化电路。R1和R2为电热丝，通过闭合不同的开关控制食物在不同时间段的温度，图乙是电饭锅工作30 min内电功率随时间变化的图像。已知低温挡时电路消耗的电功率为100 W，电阻R2为96.8 Ω。求：
(1)R1的阻值。
(2)R2工作时的电功率。
(3)30 min内电饭锅产生的热量。
图K21-8
【参考答案】
1. A 2. D 3. B 4. D
5. B [解析]要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，需保证通过各电阻的电流相同，通电时间相同，电阻不同，所以让不同阻值的电阻串联。
6. D [解析]R2、R3并联后再与R1串联，通过R1的电流I1=I2+I3，而I2=I3，所以右边容器中通过R3的电流I3是左侧通过R1电流的一半，故是研究电流产生的热量与电流的关系，故AB错误。由U=IR可知，因为I1>I2，R1=R2，所以U1>U2，故C错误。通电后，根据Q=I2Rt可知：Q1>Q2，所以A管的液面将会比B管的液面高，故D正确。
7. 6 15 [解析]由题意可知，小灯泡正常发光时，电路中的电流：I=PU=3W6V=0.5 A，由串联电路的特点可知，串联电阻两端的电压：UR=9 V-6 V=3 V，串联电阻的阻值为：R=URI=3V0.5A=6 Ω。该电阻在10 s内产生的热量为Q=I2Rt=(0.5 A)2×6 Ω×10 s=15 J。
8. 1. 2 72 [解析]I=1. 5 A，I2=0.3 A，I1=I-I2=1. 2 A。R1和R2两端的电压相等，U=I1R1=1. 2 A×20 Ω=24 V。10 s内R2消耗的电能全部转化为热量，Q=W=UI2t=24 V×0.3 A×10 s=72 J。
9. 15 静电(摩擦起电)
[解析]由P=UI可知，小电风扇正常工作时的电流I=PU=2. 5W5V=0.5 A，1 min内线圈电阻产生的热量Q=I2Rt=(0.5 A)2×1 Ω×60 s=15 J;风扇叶片在转动过程中与空气摩擦带上了电荷，可以吸引轻小物体，所以灰尘会附着在扇叶上。
10. (1)0.8 4. 8
(2)10 24
[解析](1)根据P=UI可得，灯泡L的额定电流为IL=PLUL=3W6V=0.5 A。当S、S1、S2都闭合时，R1被短路，R2与灯泡L并联，电流表测干路电流，由于此时灯泡L正常发光，所以通过灯泡L的电流为0.5 A，电源电压为6 V，
由欧姆定律可得，通过R2的电流为I2=UR2=6V20Ω=0.3 A，根据并联电路电流的规律可知，电流表示数为I=I2+IL=0.3 A+0.5 A=0.8 A，电路消耗的总功率为P=UI=6 V×0.8 A=4. 8 W。
(2)当S闭合，S1、S2断开时，两电阻串联，电压表测R1两端的电压，电压表示数为2 V，根据串联电路电压的规律可知，R2两端的电压为U2'=U-U1'=6 V-2 V=4 V，由串联电路分压原理可知，R1R2=U1'U2'=2V4V=12，则R1的阻值R1=12×R2=12×20 Ω=10 Ω，通电1 min R1产生的热量为Q=U1'2R1t=(2V)210Ω×60 s=24 J。
11. 电炉丝与导线串联接在电路里，通过的电流相同，电炉丝和导线通电的时间相同，而导线的电阻很小，电炉丝的电阻很大，由公式Q=I2Rt知，电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，所以电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。
12. (1)如图所示
(2)电流相等 温度计升高的示数
(3)大于 (4)大于 不成 (5)有热量损失
[解析](3)根据Q=I2Rt可知，在电流和通电时间相等时，电流通过导体产生的热量与电阻成正比，因为R1>R2，所以Q1>Q2;根据Q=cmΔt可知，在煤油的比热容和质量相等时，温度变化量与热量成正比，所以Δt1>Δt2。(5)在实验过程中，电流通过导体产生的热量没有完全被煤油吸收，所以实验产生误差的主要原因是有热量损失。
13. 解：(1)只闭合开关S0时，电路属于R2的简单电路，电源电压为
U=U2=IR2=0.2 A×60 Ω=12 V。
(2)开关S0、S1均闭合后，电路变成R1与R2并联，此时由于R2两端的电压不变，则通过R2的电流仍然为0.2 A，则通过R1的电流为I1=I'-I=0.6 A-0.2 A=0.4 A，
R1的阻值为R1=UI1=12 V0.4 A=30 Ω。
(3)开关S0、S1均闭合后，通电10 s电路消耗的总电能为
W=UI't=12 V×0.6 A×10 s=72 J。
14. 解：(1)由题意分析知，低温挡时S闭合、S1断开，只有R1工作;
根据P=U2R得：R1=U2P2=(220 V)2100 W=484 Ω。
(2)R2工作时的功率P'2=U2R2=(220 V)296. 8 Ω=500 W。
(3)S、S1闭合时，电阻R1与R2并联，处于高温挡;则P1=P2+P'2=100 W+500 W=600 W，
则30 min内电饭锅产生的热量
Q=W总=P1t1+P2t2=600 W×20×60 s+100 W×10×60 s=7. 8×105 J。
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