2023年北京初三一模物理分类汇编：电流的热效应

2023北京初三一模物理汇编

电流的热效应

一、单选题

1．（2023·北京丰台·统考一模）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）

A．电饭煲 B．吸尘器 C．洗衣机 D．电视机

2．（2023·北京平谷·统考一模）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）

A．电暖器 B．电视机 C．电风扇 D．电脑

3．（2023·北京房山·统考一模）下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）

A．电冰箱 B．电饼铛 C．电视机 D．电风扇

二、多选题

4．（2023·北京西城·统考一模）如图所示是科技小组设计的模拟某家用电热毯工作电路的示意图。R0是电热毯中的发热电阻丝，R是串联在电路中的电阻，S是控制电热毯处于加热档或保温档的温控开关。该电热毯接入电压恒为220V的电路中，电热毯加热时的功率为110W；电热毯保温时的功率为55W。忽略电阻随温度的变化。下列判断正确的是（　　）

A．电热毯加热时，电路中的电流为2A

B．电热毯保温时，开关S应处于断开状态

C．电阻R0的阻值为440Ω

D．电阻R接入电路时，它每分钟消耗电能1650J

5．（2023·北京房山·统考一模）小辉想探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关。他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温均为20C的煤油，电阻丝R1、R2的阻值分别为10Ω和20Ω。闭合开关一段时间后，记录此时两个温度计的示数。根据上述实验，下列说法中正确的是（　　）

A．此实验中产生热量的多少用温度计示数变化的大小来反映

B．此实验探究的是电流通过电阻时产生的热量与电流的关系

C．此实验探究的是电流通过电阻时产生的热量与电阻的关系

D．此实验探究的是电流通过电阻时产生的热量与时间的关系

三、实验题

6．（2023·北京丰台·统考一模）某小组同学通过观察生活中各种用电器发热的现象，猜想电流通过导体产生的热量可能与电流大小、电阻大小和通电时间有关。为了探究电流通过导体产生的热量与电阻大小是否有关，他们选择了如下实验器材：甲、乙两个完全相同的烧瓶如图1所示，两个烧瓶口都盖有胶塞并插入相同规格的温度计，烧瓶内装入等质量的煤油和阻值不同的电热丝（阻值已知且不随温度变化），调零的电流表、停表、电压不变的电源、滑动变阻器各一个，导线若干。实验中用煤油升高温度Δt的大小来反映电流通过电热丝产生热量的多少，实验电路如图2所示。

（1）以下是该小组的主要实验步骤，请你帮他们补充完整：

①将装置甲、滑动变阻器、电流表等电路元件串联接入电路中，将滑动变阻器调到最大阻值，读电热丝阻值R并记录；

②闭合开关S，调节滑片P到适当位置，读电流表示数I、温度计示数；计时2 min，读温度计示数t并记录；

③断开开关S，用装置乙替换电路中的装置甲，闭合开关S，调节______，使______，读温度计示数；计时2min，读温度计示数t并记录；

④整理实验器材，利用公式______（用测得的物理量符号表示）计算出每次实验中煤油升高的温度并记录；

（2）请根据实验步骤，设计一个记录实验数据的表格______；

（3）通过分析实验数据，他们发现两次实验温度计示数的变化量不同，由此得到的实验结论：______；

（4）在小组交流时，有同学提出利用上述方案实施变量控制太繁琐了，请为他们提出更简洁的方案______。

7．（2023·北京海淀·统考一模）实验桌上有如下器材：两端电压恒定的电源、电阻箱、开关、停表各一个，导线若干，甲、乙、丙、丁四个保温装置（四个装置中的保温容器完全相同，分别装有初温相同的适量液体、封装有阻值不变的电阻丝，电阻丝通过导线与接线柱相连，容器盖上插有可以测量液体温度的温度计），其中一装置如图所示。四个装置的具体参数如下表。

（1）小海要探究“电流通过电阻产生的热量与电阻阻值大小是否有关”，请将以下实验步骤补充完整。

①将电阻箱、装置甲、开关等串联接入电路中，把电阻箱的阻值调为10Ω。记录装置甲中的电阻丝阻值R和温度计的示数t0；

②闭合开关，同时按下停表开始计时，通电2min，停止计时的同时观察并记录温度计的示数t，断开开关；

③利用装置___________替换装置甲，___________，记录装置中的电阻丝阻值R和温度计的示数t0，再闭合开关，同时按下停表开始计时，通电2min，停止计时的同时观察并记录温度计的示数t，断开开关；

④利用Δt=___________计算液体升高的温度Δt并记录。

（2）画出上述实验的数据记录表格。___________

（3）小海继续利用以上器材探究“液体吸收热量的多少与液体种类是否有关”，他想在该实验中用加热时间的长短来比较液体吸收热量的多少，则应选用甲、乙、丙、丁四个保温装置中的___________两个装置分别接在电源两端进行实验。

8．（2023·北京燕山地区·统考一模）如图所示是已经组装好的实驯装置。甲、乙两个完全相同的烧瓶内盛有质量和初温均相同的煤油，甲烧瓶内的电热丝的电阻值恒为，乙烧瓶内的电热丝的电阻值恒为，且。在两烧瓶的煤油中分别插入量程满足实验要求，且完全相同的温度计。设加热过程中实验装置向空气的散热可忽略不计。小东想利用这个装置探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”。

（1）以下是小东的部分实验步骤，请帮他补充完整；

①将滑动变阻器的滑片移至某个位置，闭合开关，记录电流表的示数及乙瓶中温度计的示数，通电一段时间后，再次记录乙瓶中温度计的示数；

②______；

③利用计算出温度变化，并将的值记录在表格中；

（2）画出实验数据记录表格；______

（3）小东还想“比较水和煤油的比热容大小”，在不改变电路连接方式的前提下，要想通过一次实验就能完成实验任务，应对该装置做哪些改进______。

四、综合题

9．（2023·北京通州·统考一模）阅读《为何现今家用导线多用铜线而不是铝线？》回答问题。

看看近日国际市场上几种常见金属的价格，要是让你根据表一中的产量和价格选择制造家用导线的材料，你会选谁呢?也许你会毫不犹豫的选择“铁”。那为什么市面上几乎看不到铁导线呢？

表一常见金属产量价格表

表二常见电接触金属材质的主要物理性质表

表二是一些金属及合金的物理性质。你有没有发现：铁的硬度很高，约是铜的2倍，铝的3倍，也就是说铁做的导线比较硬。有人会说，铁那么便宜，硬点就硬点吧！

其实，不选铁的原因主要还不是因为它比较硬。铁的电阻率是铝的3倍多，铜的近6倍。什么是电阻率呢?通俗的说，它就是反映材料导电能力强弱的物理量。电阻率越小，表明材料的导电性能越好。以铁为例，用纯铁制成的长为1m，横截面积为1mm2的铁丝，在常温常压下，这根铁丝的电阻就是0.097Ω。同样规格的铜丝电阻是0.017Ω，铝丝是0.027Ω。综合起来看，用铜做导线，性价比最高。

住建部在《住宅设计规范》中都是以铜线来制定标准的。例如，2003版的规范中要求：无论面积大小，每套住宅进户主线横截面积不应小于10mm2，普通插座用线不应小于2.5mm2，大功率用电器要使用专门的插座和相应粗细的铜导线。

2003《住宅设计规范》颁布一年多之后，速热式热水器（无需预热，打开水龙头就会流出热水的热水器）便问世了。如图就是一个额定电压220V、额定功率4kW的速热式热水器。由于其节能环保（相比储热式热水器省电15%~30%），安全性高，深受人们喜爱。但当时在中国并不普及，这是为什么呢？

原来这种热水器功率普遍较大，速热式厨房用水龙头功率一般为3kW~5kW，洗澡用的一般在6kW~12kW左右，需铺设专线方可使用，导线横截面积一般要用4mm2以上的铜导线。由于之前普通家庭大功率电器并不多，所以很少使用4mm2的铜导线。另一个原因是4mm2比2.5mm2的线贵很多。所以，当速热热水器问世后，很多家庭的导线都无法承载这样的功率。

过去，中国家庭中使用铝制导线的情况普遍存在，中国家庭使用冷热水比值是9∶1，而发达国家家庭则是1∶9。随着社会经济不断发展，当今中国早已成为世界发电量第一的国家，家用的铝制导线也普遍被铜导线代替，速热式热水器也早已进入千家万户。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）文中表格里的五种金属，导电性最好的是“银”，通常家里的导线不以银为导体材料，主要是因为_________；

（2）某种滑动变阻器磁筒上的电阻线是由镍铬合金丝缠绕而成，之所以选用这种材料，是因为镍铬合金的______比较大；

（3）连接电灯的导线安全标准是用1.5mm2的铜导线，若用这种导线连接洗澡用的速热式热水器，可能产生的后果是_________；

（4）小明家安装了如图所示的厨房用速热式热水器。妈妈冬天洗碗筷一次，水流时间平均约为50s。1度电0.5元，可以让妈妈用温热的水洗碗筷______次。

参考答案

1．A

【详解】A．电饭煲工作时把电能转化为内能，利用了电流的热效应，故A符合题意；

B．吸尘器工作时把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故B不符合题意；

C．洗衣机工作时把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故C不符合题意；

D．电视机工作时把电能转化为声能、光能以及少部分内能，不是利用了电流的热效应，故D不符合题意。

故选A。

2．A

【详解】A．电暖器是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故A符合题意；

B．电视机在工作时，主要将电能转化为光能和声能，故B不符合题意；

C．电风扇主要是把电能转化为机械能，故C不符合题意；

D．电脑在工作时，主要将电能转化为光能和声能，故D不符合题意。

故选A。

3．B

【详解】A．电冰箱工作时将电能转化为机械能，故A不符合题意；

B．电饼铛工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故B符合题意；

C．电视机工作时将电能转化为光能，故C不符合题意；

D．电风扇工作时将电能转化为机械能，故D不符合题意；

故选B。

4．BCD

【详解】A．根据题意知道，电热毯接入电压恒为220V的电路中，电热毯加热时的功率为110W；由知道，电热毯加热时，电路中的电流

故A错误；

B．当S闭合时，只有R0在电路中，电热毯处于高温挡；当S断开时，R与R0串联在电路中，R分去一部分电压，因此电热毯处于保温档，故B正确；

C．由知道，电阻R0的阻值为

故C正确；

D．电阻R接入电路时，电路的电流

电阻R的阻值为

由焦耳定律知道，它每分钟消耗电能

故D正确。

故选BCD。

5．AC

【详解】A．此实验中相同时间电阻产生的热量越多，烧瓶内液体温度升高的越多，所以可以通过温度计示数的变化去反映电阻产生热量的多少，故A正确；

BCD．实验中两个电阻丝R1、R2的阻值不同，将两电阻串联接入电路中，控制了通过两电阻丝的电流相同，且用同意开关控制电路，控制了通电时间相同，所以此实验探究的是电流通过电阻时产生的热量与电阻的关系，故C正确，BD错误。

故选AC。

6．     调节滑片P到适当位置     电流表示数不变          见解析     见解析     见解析

【详解】（1）③[1][2]为了探究电流通过导体产生的热量与电阻大小是否有关，保持电流和通电时间相同，电阻大小不同，断开开关S，用装置乙替换电路中的装置甲，闭合开关S，调节调节滑片P到适当位置，使电流表示数不变，读温度计示数；计时2min，读温度计示数t并记录。

④[3]实验中用煤油升高的温度Δt的大小表示电流通过电阻丝R产生热量的多少，则

Δt=t-t0

（2）[4]实验数据中要有电阻大小、初温和末温和温度的变化量，如下表所示

（3）[5]实验中两次实验温度计示数的变化量不同，说明电阻产生的热量不同，可以得到电流通过导体产生的热量与电阻大小有关。

（4）[6]方案实施变量控制太繁琐了，为了简洁可以将装置甲和装置乙串联接入电路进行实验。

7．     乙     将电阻箱的阻值调为5Ω     t-t0     见解析     乙、丙

【详解】（1）③[1][2]探究电流通过电阻产生的热量与电阻阻值大小是否有关，控制电路中的电流和时间相同，电阻不同，由表中数据可知，装置甲和装置乙都装有煤油，装置甲中电阻丝的阻值是5Ω，装置乙中电阻丝的阻值是10Ω，利用装置乙替换装置甲，原来把电阻箱的阻值调为10Ω，装置甲中电阻丝的阻值是5Ω，电路的总电阻是

10Ω+5Ω=15Ω

将装置甲替换后，电阻丝的阻值是10Ω，为了保持电路中的电流相等，需要使电路的总电阻是15Ω，所以把电阻箱的阻值调为5Ω。

④[3]液体升高的温度

Δt=t-t0

（2）[4]表中需要有电阻丝的阻值，初温和末温及温度的变化量，如下表所示

（3）[5]探究液体吸收热量的多少与液体种类是否有关，保持电阻丝的阻值不变，液体种类不同，选择乙和丙两个装置进行实验。

8．     见解析

     见解析     见解析

【详解】（1）[1]探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，需要保证通电时间和电阻相同，电流不同，为了使实验规律具有普遍性，需要3组数据。因此步骤②为：改变滑动变阻器的阻值，保证相同的通电时间，记录电流表的示数及乙瓶中温度的初温、末温、，重复步骤②再测1组数据

（2）[2]根据实验要求，控制通电时间相同，改变电流大小，用煤油升高的温度表示电流通过电阻产生的热量，表格如下：

（3）[3]比较水和煤油的比热容大小需要保证水和煤油质量相同，吸收的热量相同。为了方便比较可以选择初温相同的煤油和水。根据可知，在电流和通电时间相同的情况下，需要阻值相同，可以使煤油和水吸收的热量相同。因此实验需要改进的地方：将甲瓶、乙瓶内的电阻换为阻值相同的电阻，将两个瓶内装入质量和初温相同的水和煤油。

9．     银的价格较高     电阻率     烧毁导线     18

【详解】（1）[1]银的导电性能虽然强，但银的价格较高，不适合做导线，家庭电路中使用的导线都是铝和铜做。

（2）[2]用镍铬合金丝做滑动变阻器的电阻线，是因为镍铬合金的电阻率大，连接在电路中能够改变电路电阻。

（3）[3]速热式热水器功率较大，工作电流较大，连接电灯的铜导线横截面积小，电阻较大，所以导线上会产生大量的热，易烧毁导线。

（4）[4]已知速热式热水器的额定功率4kW，根据可得，消耗1度电速热式热水器的工作时间为

妈妈用温热的水洗碗筷的次数为