2017-2021北京初三(上)期中物理汇编：电流的热效应.docx

2017-2021北京初三（上）期中物理汇编
电流的热效应

一、单选题
1．（2021·北京市陈经纶中学九年级期中）如图所示的四种家用电器中，主要利用电能转化成内能而工作的是（　　）
A．抽油烟机 B．电风扇
C．电视机 D．电热水壶
2．（2020·北京·首都师范大学附属苹果园中学分校九年级期中）如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是
A． 计算器 B． 电视机
C． 电水壶 D． 平板电脑
3．（2019·北京市第五十六中学九年级期中）如图所示的四种用电器中，主要利用电流热效应工作的是
A．电饼铛 B．计算器
C．电视机 D． 蓝牙音箱
4．（2017·北京八十中九年级期中）下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电脑 B．电热杯 C．电视机 D．电风扇
二、多选题
5．（2019·北京市顺义区仁和中学九年级期中）下列各组电器中，不全是利用电热工作的是（　　）
A．电饭锅、电烙铁、电热毯 B．电熨斗、电风扇、电冰箱
C．电炉、电热水器、恒温箱 D．电焊机、电暖器、电吹风
三、填空题
6．（2018·北京十八中九年级期中）1911年，荷兰物理学家昂尼斯（1853~1926）发现，水银的电阻率（表示单位长度单位横截面积的某种材料的电阻）并不象预料的那样随温度降低逐渐减小，而是当温度降到4.15K附近时，水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质叫做超导体。
超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度（或临界温度）现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。如钨的转变温度为0.012K，锌为0.75K，铝为1.196K，铅为7.193K。20世纪80年代初，米勒和贝德诺尔茨开始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超导电性，他们的小组对一些材料进行了试验，于1986年在镧-钡-铜-氧化物中发现了 的超导电性。1987年，中国、美国、日本等国科学家在钡-钇-铜氧化物中发现处于液氮温区有超导电性，使超导陶瓷成为极有发展前景的超导材料。2009年10月10日，美国科学家合成物质（），将超导温度提高到254K，仅比冰的熔点低19℃，对于推广超导的实际应用具有极大的意义。
(1)通过本文的描述，“电阻率”是描述材料_________（选填“导电性能”或“导热性能”）的物理量；
(2)超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的_______，通常用符号来表示；
(3)2009年10月10日，美国科学家合成的物质（）若温度在_______℃以下，电阻率几乎为零；
(4)请你设想超导现象在未来生活的应用（举一例即可）_______________。
四、简答题
7．（2020··九年级期中）请阅读《超导体》
超导体
1911年，荷兰莱顿大学的H•卡茂林•昂内斯意外地发现，将水银冷却到时，水银的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与水银相类似的低温下失去电阻的特性，由于材料的这种特殊导电性能，昂内斯称其为超导态，处于这种状态的导体称为超导体。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。物质的温度低于它的临界温度（转变为超导的温度），这种物质才会有超导性。一般金属或合金的临界温度都很低，例如铅的临界温度是，要维持这么低的温度也是很困难的。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗。但由于临界温度较高的超导体在应用中面临着许多难题，从而限制了超导输电的应用。随着技术的发展，新的超导材料不断涌现，人们期盼着超导输电能在不久的将来得以实现。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)超导体是指在___________降低到足够低时，某些金属材料的___________会突然变为零的导体。
(2)超导体___________（选填“能”或“不能”）用来制作滑动变阻器。
(3)利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为___________（选填“核能”、“化学能”或“内能”）所造成的能量损失。
五、实验题
8．（2020·北京·首都师范大学附属苹果园中学分校九年级期中）为了“探究电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”，小伟采用了如图所示的实验装置，两个封闭的玻璃瓶内装满煤油，用插有细玻璃管的橡皮塞封闭玻璃瓶，煤油中的电阻丝通过橡皮塞上的接线柱与电路相连，已知电阻 RA<RB。

(1)为使通过电阻RA、RB的电流相等，实验中RA、RB应采用______（填“串联”或 “并联”）。
(2)实验中通过观察_______即可比较两导体产生的热量，这种实验方法称为______（填“转换法”或“等效替代法”）。
(3)小伟继续完成本实验，最终可得出结论：在通电时间相同，电流相等的情况下，电阻越大，电流产生的热量越______（填“多”或“少”）
9．（2020·北京市顺义区李桥中学九年级期中）小军为了探究电流产生的热量与哪些因素有关，选取了如图的实验器材。请回答下列问题：
(1)小军选取了两个相同的烧瓶，装入相同质量的煤油并插上相同型号的温度计。连接了如图甲所示的电路。他这样做是为了便于控制___________，在实验中他是通过___________来判断电流产生热量上的多少。

(2)小军利用如图乙所示的电路探究电流产生的热量与电流大小的关系，闭合开关后。调节滑动变阻器的滑片，使电路中电流为并记录，按下计时器并同时开始每间隔1min记录一次温度计的示数。小军接下来的操作应该是___________。
六、综合题
10．（2021·北京昌平·九年级期中）请根据材料，回答下列问题:
超导体
1911年，荷兰物理学家昂尼斯发现，水银的电阻并不像预料的那样随温度降低逐渐减小，而是当温度降到-268.98℃附近时，水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻突然减小到无法测量的现象称为超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。昂尼斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度（或临界温度）TC。物质的温度低于它的临界温度，这种物质才会有超导性。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为:高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的“高温”只是相对的，其实仍然远低于冰点0℃，对常温来说也是极低的温度。
超导材料具有损耗低、能自动触发、可多次动作等特点，被广泛应用于各种限流器中，用于构造低损耗线圈。基于超导材料的超导态/正常态（S/N）转换特性，即温度、电流、磁场低于临界值时为超导态，任何一个参数超过临界值后自动恢复到非超导态。
人们利用超导体的转换特性制造出电阻型直流超导限流器，它的基本结构如图所示，由一个超导线圈和分流电阻并联组成。正常状态下超导线圈处于超导状态，几乎没有电阻。当发生短路故障时电流增大到超过超导线圈的临界电流，从而呈现出电阻，限制了故障电流的大小。分流电阻用于保护超导线圈，避免其过热损坏。
除限流器外，超导体在磁悬浮列车、量子应用、可控核聚变等重要领域都有着巨大的发展空间。

（1）超导体是指在温度降低到足够低时，某些金属材料的_______会减小到无法测量的导体。
（2）超导体在超导状态下_______用来制作滑动变阻器的电阻丝。（选填“能”或“不能”）。
（3）电阻型直流超导限流器在正常状态下超导线圈处于超导状态，此时电流通过_______（“超导线圈”、“分流电阻”或“超导线圈和分流电阻”）。
（4）请简要说明当发生短路故障时，超导限流器如何限制故障电流。_______
11．（2021·北京丰台二中九年级期中）超导体
1911年，荷兰莱顿大学的H·卡茂林·昂内斯意外地发现，将水银冷却到-268.98℃时，水银的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与水银相类似的低温下失去电阻的特性，由于材料的这种特殊导电性能，昂内斯称其为超导态，处于这种状态的导体称为超导体。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
物质的温度低于它的临界温度（转变为超导的温度），这种物质才会有超导性。一般金属或合金的临界温度都很低，例如铅的临界温度是-265.97℃，要维持这么低的温度也是很困难的。
超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗。但由于临界温度较高的超导体在应用中面临着许多难题，从而限制了超导输电的应用。随着技术的发展，新的超导材料不断涌现，人们期盼着超导输电能在不久的将来得以实现。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）超导体是指在___________降低到足够低时，某些金属材料的___________会突然变为零的导体；
（2）超导体___________用来制作滑动变阻器。（选填“能”或“不能”）；
（3）利用超导材料输电，可最大限度地___________电能的损失。（选填“增大”或“减少”）
12．（2017·北京朝阳·九年级期中）1911年，荷兰科学家卡末林-昂内斯（Heike Kam erlingh-Onnes）用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K（零下268.95℃）时，水银的电阻完全消失．当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象．1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质-完全抗磁性，也称迈斯纳效应．完全抗磁性是指磁场中的金属处于超导状态时，体内的磁感应强度为零的现象．迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损．另外利用超导悬浮还可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上．发生超导现象时的温度称为临界温度．2014年12月，我国科学家发现了一种新的铁基超导材料锂铁氢氧铁硒化合物，其超导转变温度高达40K（零下233.15摄氏度）以上，这是世界上首次利用水热法发现铁硒类新型高温超导材料，堪称铁基超导研究的重大进展，为相关体系新超导体的探索提供了新的研究思路．同时，为探索铁基高温超导的内在物理机制提供了理想的材料体系．
根据材料请回答下列问题
（）当温度降低到足够低时，有些材料的__________变为零，这即为超导现象．
（）荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质__________，也称迈斯纳效应．
（）利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为__________能所造成的能量损失．

参考答案
1．D
【详解】A．抽油烟机利用电动机带动工作，主要是把电能转化为机械能，故A不符合题意；
B．电风扇主要是把电能转化为机械能，故B不符合题意；
C．电视机主要是把电能转化为声能和光能，故C不符合题意；
D．电水壶是利用了电流的热效应，将电能转化为内能，给水加热，故D符合题意。
故选D。
2．C
【详解】ABD．计算器、平板电脑和电视机主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故ABD项不符合题意；
C．电水壶是把电能转化为内能，是利用电流的热效应，故C项符合题意。
3．A
【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，如电灯、电炉、电烙铁、电饼铛等都是电流的热效应的例子．
【详解】A、电饼铛工作时把电能转化为内能，利用电流的热效应工作，故A正确；
B、计算器主要利用电能处理信息，把电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，故B错误；
C、电视机主要利用电能处理信息，把电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，故C错误；
D、蓝牙音箱主要把电能转化为声音，不是利用电流热效应工作的，故D错误；
故选A．
4．B
【详解】A． 电脑的部分部件利用了电流的磁效应，故A错误；
B． 电热杯利用了电流的热效应，故B正确；
C． 电视机也是利用了电流的磁效应来工作的，故C错误；
D． 电风扇利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应，故D错误。
故选B。
5．BD
【详解】A．电饭锅、电烙铁、电热毯在工作时，把电能转化成热能，利用了电热工作，故A不符合题意；
B．电熨斗在工作时把电能转化成热能，电风扇和电冰箱在工作时，把电能转化成机械能，故B符合题意；
C．电炉、电热水器、恒温箱在工作时，把电能转化成热能，利用了电热工作，故C不符合题意；
D．电焊机和电暖器在工作时，把电能转化成热能，利用了电热工作，电吹风在工作时，把电能转化成机械能，故D符合题意。
故选BD。
6．     导电性能     临界温度     -19℃     用超导材料做输电线，可以减小输电过程中的电能损耗
【详解】(1)[1]由材料知，电阻率是表示材料导电性能的物理量；电阻率越大，电阻越大，导电性越差。
(2)[2]导体的温度降到某一低温时，它的电阻突然变为零，这种特性称超导性，导体电阻转变为零时的温度称为超导临界温度。
(3)[3]分析材料可知，美国科学家合成物质（），若温度在-19℃以下，电阻率几乎为零。
(4)[4]超导体电阻为零，根据焦耳定律可知，用超导材料做输电线，可以减小输电过程中的电能损耗。
7．     温度     电阻     不能     内能
【详解】(1)[1][2]由题意“许多金属和合金都具有与水银相类似的低温下失去电阻”可知，超导体是指在温度降低到足够低时，某些金属材料的电阻会突然变为零的导体。
(2)[3]超导体不能用来制作滑动变阻器，变阻器的电阻丝的电阻较大，通过滑片位置的改变调节连入电阻的大小，若电阻为零，它就不能改变阻值了。
(3)[4]用超导体做输电导线，可以减小由电能到内能的损耗，提高传输效率。
8．     串联     温度计示数的变化     转换法     多
【详解】(1)[1]串联电路中电流处处相等，则为使通过电阻RA、RB的电流相等，实验中RA、RB应采用串联。
(2)[2][3]温度计示数的变化反应了液体温度的变化，反映了液体吸收热量即电流产生热量的多少，所以实验中采用转换法，通过温度计示数的变化来反映电阻丝放出热量的多少。
(3)[4]继续完成本实验可得出结论：在通电时间相同，电流相等的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多。
9．     电流相同     温度计示数变化     移动滑动变阻器滑片改变电路中电流，重复以上操作
【详解】(1)[1]由图可知，两个烧瓶中的电阻丝串联，这样能保证流过两个电阻丝电流相等
[2]电流具有热效应，电流通过导体会产生热量，产生热量越多，煤油吸收热量越多，温度计示数变化越大，所以我们可以根据温度计示数的变化来确定电流经过导体放出的热量多少。
(2)[3]探究电流产生的热量与电流大小的关系时，应该改变电流并保证其它因素相同，所以应该移动滑动变阻器滑片改变电路中电流，并重复以上操作。
10．     电阻     不能     超导线圈     见解析
【详解】（1）[1]当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这就是超导现象。
（2）[2]超导体的电阻为零；而滑动变阻器是依靠改变电阻来改变电流的，所以超导体不能用来制作滑动变阻器。
（3）[3]由材料可知，电阻型直流超导限流器在正常状态下超导线圈处于超导状态，线圈中几乎没有电阻，电流通过超导线圈。
（4）[4]当发生短路故障时，电流增大到超过超导线圈的临界电流，超导部件为正常态，有电阻，分流电阻和超导线圈并联，并联可以分流，一部分电流通过分流电阻，减小通过线圈的电流，由Q=I2Rt可知线圈中产生的热量减小，避免其过热损坏。
11．     温度     电阻     不能     减少
【详解】（1）[1][2]某些金属材料的温度降到足够低时，其电阻会变为零，这时的金属材料就是超导体。
（2）[3]滑动变阻器是通过改变接入电路中的电阻而来改变电路中的电流工作的，而超导体没有电阻，不能用来制作滑动变阻器。
（3）[4]一般的输电线有电阻，电流通过电阻时产生热量，在输电过程中会造成电能不必要的损耗，而利用超导体输电，因为它没有电阻，不会产生热量，可以最大限度地减少电能损失。
12．     电阻       完全抗磁性     内
【详解】（1）根据短文知道，当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象；（2）荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质完全抗磁性，也称迈斯纳效应；
（3）由焦耳定律知道，电流通过导体是会放出热量；超导体的电阻为0，用超导体做输电导线时，电流通过导线产生的热量为0，所以利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为内能所造成的能量损失．

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