62讲 电学专有讲义（习题解析） 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第1 页/ 共55 页 初中物理自主招生讲义62 答与解析 一．电流的热效应（共4 小题） 1 ．下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ） ．电暖气 B．计算器 ．电视机 D．笔记本电脑 答与解析：、电暖气工作时将电能转化为内能，利用了电流的热效应，故符合题意； B、计算器工作时主要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 不 符合题意； 、电视机工作时主要把电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，故不符合 题意； D、笔记本电脑工作时主要把电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，故 D 不符合题意。 故选：。 2 ．如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（ ） ． 计算器 B． 电风扇 ． 电暖气 D． 电视机 答与解析：、计算器工作时主要把电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作 的，故不合题意； B、电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用了电流的磁效应，故B 不合题意； 、电暖气将电能转化为内能，利用了电流的热效应，故符合题意； D、电视机工作时注意把电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，故D 不 合题意。 故选：。 3 ．假设导体没有电阻，当用电器通电时，下列说法正确的是（ ） 第1 页/ 共55 页 ．白炽灯仍然能发光 B．电动机仍然能转动 ．电饭锅仍然能煮饭 D．电熨斗仍然能熨衣服 答与解析：白炽灯、电饭锅、电熨斗都是利用电流的热效应工作的，如果导体没有电 阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，白炽灯不能发光，电饭锅不能煮饭，电熨 斗不能熨衣服。 如果导体有电阻，电动机工作时，电能转化为机械能和内能，假设导体没有电阻，当电 动机通电时，电动机不会产生电热，电能全部转化为机械能，效率更高更好。 故选：B 4．图为一种电磁炉的原理示意图，它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化 铁磁性材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的感应电流（涡流）而产生热量；同时， 被磁化的铁磁材料分子因摩擦、碰撞而发热，从而使锅体自身发热达到加热食物的目 的。 （1）使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘、无废气、清洁、安全、高效、节 能。请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识（只写名称，不写内容）。 （2）在使用电磁炉时，锅和炉之间热量的传递方向是 。 从锅到炉B 从炉到锅 （3）电磁炉加热食物的过程中，消耗 电 能转化为 内能 。 答与解析：（1）根据电磁炉的工作原理可知，电磁炉在使用中可能涉及到的物理知识 有：电流的磁效应、电磁感应、电流的热效应； （2）由于锅体产生电流，电流的热效应而产生热量，所以热量产生于锅体，所以热量 是由锅传给炉，故选； （3）电磁炉工作时，消耗的电能转化为内能。 答：（1）电流的磁效应；电磁感应现象；电流的热效应（合理皆可）；（2）；（3） 电；内能。 二．焦耳定律（共7 小题） 第1 页/ 共55 页 5．电烙铁通电一段时间后变得很烫，而连接电烙铁的导线却没有明显发热，这是主要是因 为（ ） ．导线的绝缘皮隔热 B．导线散热比电烙铁快 ．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流 D．导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻 答与解析：电烙铁在使用时，电烙铁和铜导线串联，电烙铁＝导线，通电时间t 相同， Q ∵＝2Rt，R 电烙铁＞R 导线， ∴电流产生的热量： Q 电烙铁＞Q 导线， 从而出现通电一段时间后电烙铁变得很烫、而连接电烙铁的铜导线却不怎么热的现象； 由以上分析可知，选项、B、错，D 正确。 故选：D。 6．小洁家购买了一台电饭锅，在使用时闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而 其它用电器仍正常工作，请你用所学的物理知识帮小洁分析一下，发生这一现象的原因 是（ ） ．电压太高 B．电源线太粗 ．电源线太细 D．电源线太短 答与解析：电饭锅与电源线串联，流过它们的电流相等，电源线很热，说明电源线电阻 产生的热量多，电源线电阻比较大。导体的电阻与导体材料、导体长度、导体横截面积 有关，电饭锅电源线的材料、长度一定，电阻较大，是因为电源线横截面积太小，电源 线太细造成的。 故选：。 （多选）7．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25℃的煤 油，阻值为5Ω 和10Ω 的电阻丝R1、R2．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（ ） 第1 页/ 共55 页 ．此实验探究的是热量与电阻的关系 B．此实验探究的是热量与电流的关系 ．此实验探究的是热量与时间的关系 D．此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少 答与解析：B、由图可知，两电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流和通电时间是相同 的，电阻不同，所以探究的是热量与电阻的关系，故正确，B 错误； D、电流通过电阻丝做功，消耗的电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收 热量、温度升高，所以，本实验是通过温度计的示数变化反映电流产生的热量多少，故 D 正确。 故选：D。 （多选）8 “ ” ．为了研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，小秋设计如图实验：先 在一块电路板上插上四根相同的竹筷，然后在相对的两根竹筷间分别连上阻值不同的电 阻丝B 和D（RB＜RD），最后和开关、蓄电池组成一电路。实验时，小秋将一块长方体 泡沫块水平放在两根电阻丝上，闭合开关，发现搁在D 上的泡沫块先被切断。下列说法 正确的是（ ） ．本实验研究的是电热Q 与电流的关系 B．实验中两根电阻丝产生的热量是QB＞QD ．将泡沫块换成薄石蜡块也可以完成该实验 D．本实验研究的是电热Q 与电阻R 的关系 答与解析：D、由图可知，B、D 两根电阻丝串联，所以通过两电阻丝的电流相同、通 第1 页/ 共55 页 电时间相同，由焦耳定律可知，该实验研究的是：当通过的电流和通电时间相同时，电 流产生的热量与导体电阻大小的关系，故错误，D 正确； B、因为两电阻丝串联，所以通过电阻的电流相等，因为RB＜RD，根据Q＝2Rt 可知， 导体电阻越大，产生的热量越多，即QB＜QD，故B 错误。 、本实验是通过观察泡沫块的熔化快慢来判断电阻丝产生热量的多少，所以将泡沫块换 成薄石蜡块也可以完成该实验，故正确。 故选：D。 9．如图所示，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R 甲、R 乙的电阻丝，瓶中插 入温度计、b。 （1）利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质 量、初温都相同的煤油。闭合开关一段时间，可以通过比较 升高的温度 ，判断电阻 丝产生热量的多少。此方是探究 电流 和时间相同时，电流通过电阻丝产生的热量与 电阻 大小的关系。 （2）在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且电阻丝的阻值R 甲 ＝ R 乙 “ ” “ ” “ ” 时（选填＞、＜或＝），可以比较不同物质的吸热能力。闭合开关一段时间， 可以通过比较 升高的温度 ，判断甲、乙两瓶内液体的比热容。 答与解析：（1）电流通过导体产生的热量不易直接观察，本实验中通过温度计示数的 变化，即通过比较升高的温度显示电流产生热量的多少； 探究电流产生的热量多少与电阻的关系时，应控制通过甲、乙两电阻的电流和通电时间 不变。故据图可知，此时两电阻串联，所以电流相同，通电时间相同，故该装置可以探 究电流和电阻的关系； 第1 页/ 共55 页 （2 “ ” ）探究不同物质的吸热能力的实验，应在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的 不同液体，并使甲、乙两烧瓶中电阻丝的阻值相同，即R 甲＝R 乙，则相同时间内两电 阻丝上产生的热量相同，闭合开关一段时间，可以通过比较升高的温度，判断电甲、乙 两瓶内液体的比热容，例如：若温度计比温度计b 温度升高得快，由Q＝m t △可知，甲 的比热容小于乙的比热容。 故答为：（1）升高的温度；电流；电阻；（2）＝；升高的温度。 10．如图，甲、乙两透明密闭容器中都有一段电阻丝，内有质量相等的空气，U 形管中液 面高度的变化可以反映密闭容器中空气温度的变化。 （1）为研究电流产生的热量与电阻的关系，将此装置两端接到电源，通电一段时间 后，电流在 乙 容器中产生的热量较多； （2）若在原电路中再串联一个滑动变阻器，当通电相同的时间时，可以探究电流产生 的热量与 电流 的关系。 答与解析：（1）上图中，两电阻丝串联，通过的电流相等，通电时间也相等，而5Ω＜ 10Ω，根据Q＝2Rt 可知，通电一段时间后，电流在乙容器中产生的热量较多； （2）若在原电路中再串联一个滑动变阻器，通过移动变阻器的滑片可改变电路的电 流，以甲或乙容器的电阻丝（电阻大小不变）为研究对象，当通电相同的时间时，可以 探究电流产生的热量与电流的关系。 故答为：（1）乙；（2）电流。 11．某同学组装了如图所示的实验装置来研究电流的热效应，其中甲、乙为两个完全相同 的密闭容器，、b、为每根阻值均为5Ω 的电阻丝。 （1 ）该同学设计此实验装置的目的主要是探究下列哪一种关系 。 ．电阻产生的热量与通电时间的关系 B．电阻产生的热量与电阻大小的关系 ．电阻产生的热量与通过该电阻的电流的关系 第1 页/ 共55 页 （2）、b 两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为Q：Qb＝ 4 ： 1 。 （3）若将电阻丝换成10Ω 的电阻丝。则此时、b 两根电阻丝在相等的时间内产生的热 量之比为Q'：Q'b＝ 9 ： 4 。 （4）若接通电路后U 形管内内的液面高度差明显变大，而U 形管B 的液面高度差没有 变化，则出现此现象的原因可能是 BD （可多选）。 ．电阻丝断路 B．b 电阻丝断路 ．电阻丝断路 D．电阻丝短路。 答与解析：（1）图中装置中一个5Ω 的电阻与两个5Ω 的电阻并联后再串联， 根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即右＝ 左， 两个5Ω 的电阻并联，根据并联电路的电流特点知右＝内+外， 所以，左＞内，烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，运用控 制变量法，电阻产生的热量与通过该电阻的电流的关系； （2）根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等， 即＝2b， 则，b 两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比 ＝ ＝ ＝ ； （3）若将电阻丝换成10Ω 的电阻丝。根据＝ 可得，此时右边两电阻的电流之比为 1：2， 则左边电流为3， 则此时、b 两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比 ＝ ＝ ＝ ； （4）、若电阻丝断路就不会发热，接通电路后U 形管内内的液面高度差不会明显变 第1 页/ 共55 页 大，故不符合题意； B、若b 电阻丝断路，电流可以经过电阻丝，但在容器外部，故液体不发热，故可能出 现U 形管内内的液面高度差明显变大，而U 形管B 的液面高度差没有变化；故B 符合 题意； 、若电阻丝断路，电路中电流可以经过b 电阻丝，因此电流中有电流，b 在容器内部， 故液体发热，U 形管内内的液面高度差明显变大，而U 形管B 的液面高度差有变化，故 不符合题意； D、若电阻丝短路。相当于右边部分短路，相当于没有给容器中的液体加热，会出现U 形管B 的液面高度差没有变化，故D 符合题意。 故答为：（1）；（2）4：1；（3）9：4；（4）BD。 三．焦耳定律的计算及其应用（共13 小题） 12．在某电压下用两个不同的电热丝烧开水，不计热量损失，单独用第一个烧，用时t1， 单独用第二个烧同样的水，用时t2。如果把两电热丝并联使用，接在相同电压下一起烧 同样的水，所用时间为（ ） ． B． ．t1+t2 D．|t1 t ﹣2| 答与解析：不计热量损失，单独用第一个电热丝把水烧开需要的热量：Q1＝1＝ t1， 单独用第二个烧同样的水，需要的热量：Q2＝2＝ t2， Q1＝Q2，即： t1＝ t2，所以R1＝ ， 把两电热丝并联使用，接在相同电压下一起烧同样的水，所用时间为t，需要的热量Q ＝ t+ t， 且Q＝Q1， 第1 页/ 共55 页 即： t+ t＝ t1， 所以：t＝ ， 将R1＝ 代入上式中， t＝ ＝ ＝ 。 故选：。 13．甲、乙两个电热器的电阻之比为5：4，通过的电流之比为2：1，通电时间之比为1： 4 ，则电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为（ ） ．5：4 B．5：8 ．1：5 D．5：1 答与解析：由Q＝2Rt 可得电热器产生的热量之比： ＝ ＝ ＝ 。 故选：。 14．如今大城市普遍存在着停车难的问题，图甲是集存车、绿化、景观、防盗、户外广告 “ ” 等多功能为一体的路边空中绿化存车亭；存车时只需40s “ ” 就可以把车子锁上天。图 “ ” 乙为路边空中绿化存车亭的工作原理图，其中为存车架，为杆B 的转动轴，杆的B 端 固定悬挂泊车装置，B 为牵引B 杆转动的钢丝绳，M 为牵引钢丝绳的电动机。存车时， 汽车开到存架上，电动机通过钢丝绳B 将杆B 拉到一定高度固定；取车时，将B 杆放下 使存车架落回地面。 请根据以上信息回答下列问题（忽略B 的重力和机械各部分的摩擦力）： （1）图乙中使用了定滑轮，它的作用是 改变力的方向 。 （2）这台电动机正常工作时两端的电压为220V，通过线圈的电流为10，若此线圈的电 阻为3Ω，那么它在1m 内产生的热量为 18×10 4 。 第1 页/ 共55 页 答与解析：（1）图乙中使用了定滑轮，定滑轮的特点是不省力，但可以改变力的方 向； （2）这台电动机1m 内产生的热量：Q＝2Rt＝（10）2×3Ω×60s＝18×104。 故答为：（1）改变力的方向；（2）18×104。 15．如图中表示一方框内有两段相同阻值的电热丝的热水器，每段电阻值都是242Ω，热 水器内盛有初温和质量一定的水，将、接到电压220V 的电源上，通电224m 能把水烧 开。若将、连接后再将、B 接到电压220V 的电源上，则烧开同样的水需要 56 m。 答与解析：电源电压U 不变，烧开同样一壶水，水所吸收的热量Q 不变，将两根电热丝 串联接在电源上，此时电路中的总电阻为242Ω×2＝484Ω；224m 可将饮水器中的水加 热至沸腾； 将连接后再将、B 接到电压220V 的电源上，此时电路中的总电阻为242Ω× ＝121Ω， 此时的总电阻为串联时的四分之一；根据Q＝＝ t 可知在电压和热量不变的情况下， 电阻变为原来的四分之一，时间也会变为原来的四分之一，即242m× ＝56m。 第1 页/ 共55 页 故答为：56。 16 “ ．如图所示，是研究在相同时间内电流通过导体产生的热量与 电阻 ” 的关系的实验 装置。若电阻丝R 甲＝5Ω，R 乙＝10Ω，通过电路中的电流为05，则甲电阻丝在2m 内 产生的热量是 150 。 答与解析：（1）如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不 同，根据控制变量法可知，是探究电流产生热量跟电阻的关系； （2）甲电阻丝在2m 内产生的热量： Q 甲＝2R 甲t＝（05）2×5Ω×2×60s＝150。 故答为：电阻；150。 17．一台电动机正常时线圈两端的电压为220V，线圈的电阻为2Ω，通过线圈的电流为 10．这台电动机正常工作时，一秒钟消耗的电能为 2200 焦，线圈产生的热量为 200 焦。 答与解析：电动机正常运转时的电压为220V，通过的电流为10， 工作1s 消耗的电能： ＝Ut＝220V×10×1s＝2200， 电流产生的热量： Q＝2Rt＝（10）2×2Ω×1s＝200。 故答为：2200；200。 18．阻值为100Ω 的电阻丝，通过的电流为2，则通电60s 的过程中电流通过电阻丝产生的 热量为 24×10 4 。 答与解析：电流产生的热量： Q＝2Rt＝（2）2×100Ω×60s＝24×104。 故答为：24×104。 19．如右图所示电路，各电阻阻值分别为R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝4Ω，R4＝6Ω，在同一 段时间内放出的热量分别为Q1、Q2、Q3和Q4，则 ＝ 。 第1 页/ 共55 页 答与解析：由图知，R3和R4并联，R3＝4Ω，R4＝6Ω，所以3：4＝R4：R3＝3：2，由此 可知3＝ ，4＝ ， 1＝2＝， Q ∵＝2Rt， Q ∴ 1＝2R1t，Q2＝2R2t，Q3＝（ ）2R3t，Q4＝（ ）2R4t ＝ ＝ ＝ ＝ 。 故答为： 。 20．图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V “ ” ，它采用了聪明火技术，智能化地控制不 同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1 和R2 为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。将电饭煲接入220V 电路中，在电饭煲工作 的30m 内，它消耗的电功率随时间变化的图象如图丙所示。求 （1）0～30m，电饭煲产生的总热量； （2）S 和S1均闭合，电路中的总电流； （3）求R1和R2的阻值分别是多少？ 第1 页/ 共55 页 答与解析：（1）由电路图可知，当开关S 和S1 都闭合时，电路为R1 与R2 并联，电饭 煲的功率较大；只闭合开关S、断开S1时，电路为R1的简单电路，电饭煲功率较小； 由图乙可知，工作30m 中， 功率P 总＝660 时的时间t2＝30m 15m ﹣ ＝15m＝900s， 功率P1＝440 时的时间t1＝15m＝900s， 由Q＝＝Pt 可得，0～30m 内电饭煲产生的总热量： Q＝Q1+Q2＝1+总＝P1t1+P 总t2＝440×900s+660×900s＝99×105； （2）S 和S1均闭合，R1和R2并联；由丙可知P 总＝660， 由P＝ 得，电路中的总电流： 总＝ ＝ ＝3； （3）闭合开关S、断开S1时，电路为R1的简单电路，P1＝440， 由P＝ 可得R1的阻值： R1＝ ＝ ＝110Ω， 开关S 和S1都闭合时，电路为R1与R2并联，所以R2的功率： P2＝P 总﹣P1＝660 440 ﹣ ＝220 所以R2的阻值： R2＝ ＝ ＝220Ω。 答：（1）0～30m，电饭煲产生的总热量为99×105； （2）S 和S1均闭合，电路中的总电流为3； （3）R1和R2的阻值分别是110Ω 和220Ω。 21．如图为小颖同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能