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    初中物理微专题-探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关 学案

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    这是一份初中物理微专题-探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关 学案,共4页。

    电流通过导体产生的热量与电流的平方,电阻,通电时间成正比,即。在实验时根据控制变量的原则逐一进行试验即可。在器材选择时,热量无法直接测量,因此应利用转换法,转换为煤油吸热升温,或空气加热体积膨胀来体现。
    1.被加热材料选择煤油或空气的原因:比热容小,试验效果明显;煤油是绝缘体,安全。
    (1)煤油:利用温度计示数的变化来反映电阻丝产生热量的多少。
    (2)空气:通过U型管内液面高度差,或气球体积变大反映电阻丝产生热量的多少。
    1.实验桌上有三个完全相同的烧瓶,烧瓶内装有质量相等的煤油、型号相同的温度计和阻值相等且不变的电阻丝R,如图所示.另外,还有满足实验要求的电源、滑动变阻器和开关各一个,电流表和停表各一块,导线若干.请利用上述实验器材,设计一个实验证明:“保持电阻阻值不变,在相同时间内通过电阻的电流越大,电流通过电阻产生的热量越多”.实验设计中可用煤油升高的温度Δt的大小表示电流通过电阻丝R产生热量的多少.请画出实验电路图,写出实验步骤,画出实验数据记录表格.
    2.同学们要探究“电流热效应与电阻大小的关系”。老师为他们提供了如图所示的器材,其中电热丝电阻R1<R2。
    (1)请利用提供的器材设计实验;( )
    (2)进行实验时,他们发现实验现象不明显,请分析出现此现象的可能原因;(写出两点原因)
    (3)调整好器材,通电一段时间后,发现气球2鼓起得更大些,由此可得出的结论是 。
    3.如图所示,实验桌上有两个完全相同的烧瓶,烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油、完全相同的温度计,烧瓶内还分别装有阻值为10Ω的电阻丝R1和阻值为5Ω的电阻丝R2,实验桌上还有满足实验要求的电源、滑动变阻器和开关各一个,电流表和停表各一块,导线若干。请你利用上述实验器材证明“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”,并写出主要实验步骤,画出实验数据记录表。
    参考答案:
    1.详见解析
    【详解】(1)首先电流表调零,观察各温度计,待三瓶液体的初温相同,记为t0;
    (2)如图连接电路,断开开关S,滑动电阻器在最大阻值处;
    (3)闭合开关S,调节滑片P,使电流表示数为I1,同时按下停表,经过时间T之后,读取此时温度计示数为t1,将I1和t1记入表格;
    (4)断开开关S,拆掉烧瓶甲,然后把烧瓶乙再串联在电路中,滑动电阻器调在最大阻值处;
    (5)再闭合开关S,调节滑片P使电流表示数为I2,同时按下停表,经过时间T之后,读取此时温度计示数为t2,将I2和t2记入表格;
    (6)仿照步骤(4)和(5),拆掉烧瓶乙,把烧瓶丙串联在电路中,读取电流表示数I3和t3,记入表格中;
    (7)由△t1=t1-t0,△t2=t2-t0,△t3=t3-t0算出升高温度△t记入表格.
    2. 见解析
    装置气密性不好;球皮太厚 在电流和通电时间相同的条件下,相等时间内,电阻较大的导体比电阻较小的导体产生的热量多
    【详解】(1)[1]按图连接电路,将两个电热丝串联,闭合开关,一段时间后,观察两气球鼓起的大小,并进行比较,总结电热与电阻的关系。
    (2)[2]实验现象不明显,可能是装置气密性不好(气球漏气);球皮太厚;电阻R1、R2的阻值相近产生的热量差不多,可比性差;电源电压太低(电流太小)产生的热量少。
    (3)[3]气球2鼓起得更大些,说明R2产生的热量多,所以可得出结论:在电流和通电时间相同的条件下,相等时间内,电阻较大的导体比电阻较小的导体产生的热量多。
    3.见解析
    【详解】(1)要探究“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”,需要控制通过电阻的电流和通电时间相同,需要把两电阻丝串联,比较在相同时间内两电阻丝产生的热量,即比较两烧瓶中煤油的温度变化;
    实验步骤如下:
    ①把电源、开关和装有阻值为10Ω的电阻丝R1和阻值为5Ω的电阻丝R2的烧瓶串联在电路中,注意开关应处于断开状态,把R1、R2的阻值和煤油的初温记录在表格中;
    ②闭合开关,加热一段时间,把两个烧瓶中煤油的末温和煤油温度的变化量记录在表格中;
    ③分析表格中的数据,得出结论。
    (2)根据以上分析可知,实验中要记录的数据有:电阻丝的阻值、煤油的初温、煤油的末温以及煤油温度的变化量;实验数据记录表如下:
    T/s
    I/A
    △t/℃
    电阻丝R/Ω
    煤油的初温t0/℃
    煤油的末温t/℃
    煤油温度的变化量Δt/℃
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