登录
10. （2026·绍兴市第一初级中学月考）探究电流热效应的影响因素。
(1)用如图1所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,相同的烧瓶内装满了煤油。为达到实验目的,选用的两电阻丝$R_1$与$R_2$的阻值应(填“相同”或“不同”),通过$R_1$的电流(填“大于”“小于”或“等于”)通过$R_2$的电流。
(2)通电一段时间后,甲、乙两烧瓶中玻璃管内液面均有上升且高度始终保持一致,则故障原因可能是。
A. $R_0$发生断路 B. $R_0$发生短路
(3)小龙用如图2所示的装置,进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度$h$与电流$I$的关系图像。根据焦耳定律可知,图3中能正确反映$h-I$关系的是。＞＞ P42专项2
(1)用如图1所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,相同的烧瓶内装满了煤油。为达到实验目的,选用的两电阻丝$R_1$与$R_2$的阻值应(填“相同”或“不同”),通过$R_1$的电流(填“大于”“小于”或“等于”)通过$R_2$的电流。
(2)通电一段时间后,甲、乙两烧瓶中玻璃管内液面均有上升且高度始终保持一致,则故障原因可能是。
A. $R_0$发生断路 B. $R_0$发生短路
(3)小龙用如图2所示的装置,进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度$h$与电流$I$的关系图像。根据焦耳定律可知,图3中能正确反映$h-I$关系的是。＞＞ P42专项2
答案
(1) $\boldsymbol{相同}$；$\boldsymbol{小于}$
(2) $\boldsymbol{A}$
(3) $\boldsymbol{A}$
(2) $\boldsymbol{A}$
(3) $\boldsymbol{A}$
解析
解：
(1) 探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需控制电阻和通电时间相同，因此选用的两电阻丝$R_1$与$R_2$的阻值应相同；
由图1电路连接可知，$R_0$与$R_1$并联后整体与$R_2$串联，干路电流等于两支路电流之和，因此通过$R_1$的电流小于通过$R_2$的电流。
(2) 若$R_0$发生断路，电路变为$R_1$与$R_2$串联，两电阻阻值相等、通过的电流相等、通电时间相同，根据$Q=I^2Rt$，两电阻产生的热量相等，两烧瓶玻璃管内液面上升高度始终一致；若$R_0$发生短路，$R_1$也会被短路，甲烧瓶内电阻丝不产生热量，甲的液面不会上升，不符合题意，因此故障选A。
(3) 根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量与电流的平方成正比，而玻璃管内液面上升的高度$h$与电阻产生的热量成正比，因此$h$与$I$为二次函数关系，对应图像为开口向上的曲线，选A。
(1) 探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需控制电阻和通电时间相同，因此选用的两电阻丝$R_1$与$R_2$的阻值应相同；
由图1电路连接可知，$R_0$与$R_1$并联后整体与$R_2$串联，干路电流等于两支路电流之和，因此通过$R_1$的电流小于通过$R_2$的电流。
(2) 若$R_0$发生断路，电路变为$R_1$与$R_2$串联，两电阻阻值相等、通过的电流相等、通电时间相同，根据$Q=I^2Rt$，两电阻产生的热量相等，两烧瓶玻璃管内液面上升高度始终一致；若$R_0$发生短路，$R_1$也会被短路，甲烧瓶内电阻丝不产生热量，甲的液面不会上升，不符合题意，因此故障选A。
(3) 根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量与电流的平方成正比，而玻璃管内液面上升的高度$h$与电阻产生的热量成正比，因此$h$与$I$为二次函数关系，对应图像为开口向上的曲线，选A。
四、综合题
11. ★★★ (2026·湖州市第五中学月考)电池是电动汽车的核心,能量密度是衡量电池性能的一个重要参数,指的是电池平均单位质量释放出的电能。电动汽车通常有慢充和快充两种。某电动汽车的部分参数如表：＞＞ P44 专项3
(1)从题中信息可获知该电动汽车配备的电池质量是 kg。
(2)快充比慢充时电池单位时间内的内能增加更快,从能量转化的角度说明原因：。
(3)该车在快充模式下,其额定电压为400 V,额定电流为150 A。使其从10%的电量充到90%的电量,需要多少小时?
(4)该汽车在标准状况下的耗电量为$15\ \mathrm{(kW·h)}/100\ \mathrm{km}$。测试时,外界气温为$25\ °\mathrm{C}$,行驶一段时间后,汽车驱动电机的线圈温度由$25\ °\mathrm{C}$升高到$65\ °\mathrm{C}$。经检测,线圈的质量为$2.0\ \mathrm{kg}$,比热容为$0.45×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·}°\mathrm{C})$。若线圈吸收的热量占汽车行驶消耗电能的$0.5\%$,求汽车匀速行驶了多少千米?(结果保留整数)
11. ★★★ (2026·湖州市第五中学月考)电池是电动汽车的核心,能量密度是衡量电池性能的一个重要参数,指的是电池平均单位质量释放出的电能。电动汽车通常有慢充和快充两种。某电动汽车的部分参数如表：＞＞ P44 专项3
(1)从题中信息可获知该电动汽车配备的电池质量是 kg。
(2)快充比慢充时电池单位时间内的内能增加更快,从能量转化的角度说明原因：。
(3)该车在快充模式下,其额定电压为400 V,额定电流为150 A。使其从10%的电量充到90%的电量,需要多少小时?
(4)该汽车在标准状况下的耗电量为$15\ \mathrm{(kW·h)}/100\ \mathrm{km}$。测试时,外界气温为$25\ °\mathrm{C}$,行驶一段时间后,汽车驱动电机的线圈温度由$25\ °\mathrm{C}$升高到$65\ °\mathrm{C}$。经检测,线圈的质量为$2.0\ \mathrm{kg}$,比热容为$0.45×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·}°\mathrm{C})$。若线圈吸收的热量占汽车行驶消耗电能的$0.5\%$,求汽车匀速行驶了多少千米?(结果保留整数)
答案
解：
(1) 电池质量 $m=\frac{\mathrm{电池容量}}{\mathrm{电池能量密度}}=\frac{60\ \mathrm{kW· h}}{0.15\ (\mathrm{kW· h})/\mathrm{kg}}=400\ \mathrm{kg}$
(2) 快充时充电电流更大，单位时间内输入电池的电能更多，相同时间内电流通过电池产生的热量更多，即相同时间内有更多电能转化为内能，因此电池单位时间内的内能增加更快
(3) 需要补充的电量：
$W=60\ \mathrm{kW· h}×(90\%-10\%)=48\ \mathrm{kW· h}$
快充额定功率：
$P=UI=400\ \mathrm{V}×150\ \mathrm{A}=6×10^4\ \mathrm{W}=60\ \mathrm{kW}$
所需充电时间：
$t=\frac{W}{P}=\frac{48\ \mathrm{kW· h}}{60\ \mathrm{kW}}=0.8\ \mathrm{h}$
答：需要0.8小时。
(4) 线圈吸收的热量：
$Q=cm\Delta t=0.45×10^3\ \mathrm{J/(kg· ° C)}×2.0\ \mathrm{kg}×(65°\mathrm{C}-25°\mathrm{C})=3.6×10^4\ \mathrm{J}$
汽车行驶消耗的总电能：
$W_\mathrm{总}=\frac{Q}{0.5\%}=\frac{3.6×10^4\ \mathrm{J}}{0.005}=7.2×10^6\ \mathrm{J}=2\ \mathrm{kW· h}$
汽车行驶的距离：
$s=\frac{2\ \mathrm{kW· h}}{15\ \mathrm{kW· h}}×100\ \mathrm{km}\approx13\ \mathrm{km}$
答：汽车匀速行驶了约13千米。
(1) 电池质量 $m=\frac{\mathrm{电池容量}}{\mathrm{电池能量密度}}=\frac{60\ \mathrm{kW· h}}{0.15\ (\mathrm{kW· h})/\mathrm{kg}}=400\ \mathrm{kg}$
(2) 快充时充电电流更大，单位时间内输入电池的电能更多，相同时间内电流通过电池产生的热量更多，即相同时间内有更多电能转化为内能，因此电池单位时间内的内能增加更快
(3) 需要补充的电量：
$W=60\ \mathrm{kW· h}×(90\%-10\%)=48\ \mathrm{kW· h}$
快充额定功率：
$P=UI=400\ \mathrm{V}×150\ \mathrm{A}=6×10^4\ \mathrm{W}=60\ \mathrm{kW}$
所需充电时间：
$t=\frac{W}{P}=\frac{48\ \mathrm{kW· h}}{60\ \mathrm{kW}}=0.8\ \mathrm{h}$
答：需要0.8小时。
(4) 线圈吸收的热量：
$Q=cm\Delta t=0.45×10^3\ \mathrm{J/(kg· ° C)}×2.0\ \mathrm{kg}×(65°\mathrm{C}-25°\mathrm{C})=3.6×10^4\ \mathrm{J}$
汽车行驶消耗的总电能：
$W_\mathrm{总}=\frac{Q}{0.5\%}=\frac{3.6×10^4\ \mathrm{J}}{0.005}=7.2×10^6\ \mathrm{J}=2\ \mathrm{kW· h}$
汽车行驶的距离：
$s=\frac{2\ \mathrm{kW· h}}{15\ \mathrm{kW· h}}×100\ \mathrm{km}\approx13\ \mathrm{km}$
答：汽车匀速行驶了约13千米。
