专题5.1.6.验证焦耳定律-【实验攻略】2025年中考物理新课标必做21实验及近年热考实验学案

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(1)甲、乙实验中，通过观察U形管中液面 来反映导体产生的热量；
(2)甲实验可探究电流通过导体产生的热量与 （选填“电阻”或“电流”）的关系，通电一段时间后， （选填“左”或“右”）侧盒子中的电阻产生的热量较多；
(3)小明给乙实验装置通电相同时间，发现左侧U形管内液面上升较高，这表明：在 和通电时间相同的情况下， 越大（两空均选填“电阻”或“电流”），产生的热量越多。
2．小明利用如图所示装置探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系。已知甲、乙烧瓶装有煤油，烧瓶中都浸泡着一段镍铬合金丝，且。
(1)两瓶中煤油的初温和 要相同，此处用到的实验方法是 ；
(2)有人提出“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油？”对于此问题，全班同学进行了讨论，最终得出主要原因有两条：一是煤油是绝缘体；二是煤油的 比水小，实验效果更明显；根据所学知识判断当通电一段时间后，小明发现甲烧瓶中温度计的示数 （选填“高”或“低”），判断依据是 ；
(3)闭合开关一段时间之后，小明发现煤油的温度变化太慢，他想让煤油的温度升高得更快一点，以下建议可行的有哪些：_________________________；
A．两烧瓶的煤油都减小相同的质量
B．滑动变阻器的滑片P向B端滑动
C．把与改为并联
D．更换电压更高的电源
E．增大与的阻值
F．改用精确度更高的温度计
(4)小明测出电加热器两端电压、通过电加热器的电流以及通电时间，依据电功的公式 计算出电加热器消耗的电能，即电加热器的散热Q，并用Q与本实验所测的某组数据计算出了该液体的比热容。请你判断小东用此方法计算出的液体的比热容会 （选填“偏大”或“偏小”）。
3．小明利用如图所示装置探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系。已知甲、乙烧瓶装有煤油，烧瓶中都浸泡着一段镍铬合金丝，且R1＜R2。
(1)两瓶中煤油的初温和 要相同，此处用到的实验方法是 ；
(2)有人提出“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油？”对于此问题，全班同学进行了讨论，最终得出主要原因有两条：一是煤油是绝缘体；二是煤油的 比水小，实验效果更明显；根据所学知识判断当通电一段时间后，小明发现甲瓶中温度计的示数 （选填“高”或“低”），判断依据是 ；
(3)闭合开关一段时间之后，小明发现煤油的温度变化太慢，他想让煤油的温度升高得更快一点，以下建议可行的有哪些：______；
A．两烧瓶的煤油都减小相同的质量
B．滑动变阻器的滑片P向B端滑动
C．把R1与R2改为并联
D．更换电压更高的电源
E．增大R1与R2的阻值
F．改用精确度更高的温度计
(4)小明测出电加热器两端电压、通过电加热器的电流以及通电时间，依据电功的公式计算出电加热器消耗的电能，即电加热器的散热Q，并用Q与本实验所测的某组数据计算出了该液体的比热容。请你判断小明用此方法计算出的液体的比热容会 （选填“偏大”或“偏小”）。
4．为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，小组同学设计了如图所示的实验装置（电源、开关未画出）。
(1)实验过程中通过观察U形管内液面 反映密闭空气温度的变化，下面的探究实例中，也是采用这种研究方法的是 。
A．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻
B．探究动能大小与质量、速度的关系
C．探究电功大小影响因素时，通过灯泡亮度表示电流做功多少
(2)图（a）是控制通过导体的电流和通电时间相同，探究 对产生热量多少的影响；图（b）是控制导体电阻和通电时间相同，探究 对产生热量多少的影响。
(3)小组同学进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 （请举一例）。
5．如图所示，甲、乙是“探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等质量的空气。
(1)通电后，透明容器中电阻丝的内能是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变的。实验中通过观察两个U形管中的液面 来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少；
(2)甲装置是用来研究通电时间相同时，电阻丝产生的热量与 的关系；
(3)用乙装置进行实验时，电阻R3的作用是使通过R1、R2的电流 （选填“相同”或“不相同”）；若乙图中盒外连接的电阻R3阻值由5Ω更换为3Ω， （选填“仍能”或“不能”）达到更换前的实验效果；
(4)如果乙装置中R3发生了断路，在通电时间相同的情况下，与R3未发生断路相比较，左侧U形管中液面的高度差将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
6．小华、小玲分别设计了如图所示的两个装置，用来探究“导体产生的热量与什么因素有关”。两个透明的容器中密封着等量的空气。
(1)实验过程中通过观察U形管内液面 反映密闭空气温度的变化；
(2)如图甲小华将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，观察现象发现 （选填“左边”或“右边”）导体产生的热量较多，他是探究导体产生的热量与 （选填“电阻”或“电流”）的关系；
(3)图甲串联的目的是控制 和通电时间相同；
(4)小玲设计的两容器中的电阻丝电阻一样大，并在其中一个容器的外部并联了一个电阻丝，如图乙。她探究导体产生的热量与 （选填“电阻”或“电流”）的关系。图乙在其中一个容器的外部并联了一个电阻丝的目的是使图乙中左右两个小盒内电阻通过的电流 ；
(5)科学家焦耳用更精确的实验确定了这几个物理量间的关系，表述为公式 。
7．如图甲和乙所示，是探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验，两透明容器中密封着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来连接到电源两端，通电一定时间后，比较两个形管中液面高度差的变化。
(1)在该实验中，通过观察U形管中液面的 来反映电阻丝产生热量的多少，这种研究方法叫 法。
(2)给透明容器中的电阻丝通电后，电阻丝的内能增大是通过 的方式改变的．
(3)在图甲中，通过两电阻丝的电流 ，该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的 的关系。
(4)在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与 的关系，通电一段时间后， 供容器U形管液面高度差较大，这说明 。
(5)英国物理学家焦耳通过大量实验，首先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟 成正比，跟导体的电阻正比，跟通电时间成正比，这个规律叫做焦耳定律，其表达式为 。
(6)生活中我们经常见到“电炉丝热得发红，而与其相连的导线却不怎么热”，这一现象可用 装置的实验结论解释。
8．利用如图1所示装置做“探究电热大小与什么因素有关”的实验，完成下列问题。
[设计实验]
(1)实验中被加热的材料选择空气是因为其比热容较 ，可以使实验现象更明显；
(2)实验中，我们是通过观察U形管两侧液面的 来比较各容器中电阻丝产生热量的多少的，这种物理研究方法我们称为 法；
[分析与论证]
(3)在图1中，通过电流相等的两个电阻丝是 和 （选填“A”“B”或“C”）；图中U形管 （选填“是”或“不是”）连通器．一段时间后，U形管中液面情况如图1所示，比较电流相等的电阻丝对应的液面高度，可以得出结论：在电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量与导体的 有关；
(4)图1中丙容器外部的电阻丝的作用是使甲、丙容器内电阻丝中的 不相等，对比甲、丙实验是为了探究导体产生的热量与通过导体的 的关系；
[交流反思]
(5)实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管的液面高度基本不变，发生此现象的原因是 ；
(6)【创新装置】小南探究在“探究导体产生的热量跟电阻的关系中”时，设计的实验电路的装置示意图如图2所示，两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的液体。
①在两个烧瓶中分别接入阻值 （选填“相同”或“不同”）的电阻丝和；
②该实验通过 来反映电流通过电阻丝产生热量的多少；
③为了使实验现象更加明显烧瓶内的液体应选用 （选填“水”或“煤油”）；
④请你为以上实验设计一个实验数据记录表格 ；
(7)【生活器材】小坪同学“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验，使用的实验器材是：学生电源一个，开关若干，导线若干，从商店买来同品牌直径分别为0.5mm和0.7mm的HB铅笔芯各一盒（相同材料、相同长度）。
①小坪同学将0.5mm和0.7mm两根铅笔芯按图3甲接入12V电路，是为了探究电流产生的热量与 的关系， （选填“0.5mm”或“0.7mm”）铅笔芯先冒烟；
②小坪将0.5mm和0.7mm两根铅笔芯并联在6V电路中（如图3乙），以探究电流产生热量与电流的关系，小山认为小坪的实验设计不正确，依据是小坪实验时 ，小山如何修改图3乙电路图，才能帮助小坪完成本次实验，请列举一个可行的方案： 。
9．某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关，他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
(1)请你用笔画线代替导线，把图甲中两个容器内的电阻丝连接到电路中 ；
(2)实验中是通过观察 来显示容器内空气温度的变化，选用空气而不用水做实验，是因为相对于水，空气受热更容易 ，可使U形管中液柱上升更快，实验现象更明显；
(3)接好电路，闭合开关，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差变化比较大，此实验现象表明，在电流和通电时间均相同的情况下， 越大，所产生的热量越多；
(4)移走图甲中的电阻，换接图乙中的电阻到电路中，重新做这个实验，此实验探究的是电流产生的热量跟 的关系，在通电一段时间后，观察到左侧U形管中液面高度差变化比较大，由此得到的结论是 ；
(5)若将图乙中右侧两个电阻并联后一并放入容器内，相同时间内，U形管左右液面高度差变化之比为 （不考虑热量损失）。
10．探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”实验中
（1）如图甲示，两个电阻采用串联的方式，其目的是为了控制电流和通电时间相等；在相同的时间内，通过比较U形管中 来比较电流通过电热丝产生的热量多少；
（2）如图甲示，闭合开关通电一段时间后，实验现象如图所示，则可得出的初步结论是 ，通电10s，电阻丝AB、CD产生的热量之比QAB：QCD＝ 。
（3）在图乙的实验中，若电阻丝R3发生了断路，那么与断路前相比，电阻丝R2的功率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）由图乙的实验结论， （选填“能”或“不能”）解释“电炉子工作时，电炉丝热得发红，而与其相连导线却几乎不发热”的现象。
11．某物理学习小组进行“探究电流相同时通电导体产生热量的多少跟电阻的关系”时，可供选用的器材有：6V电源，5Ω的发热电阻两只，10Ω的发热电阻两只，量程适合的温度计两只，规格相同的烧瓶两只，水，酒精，煤油，开关，导线若干。

（1）他们设计了图甲和图乙所示的两个方案，本实验应该选用图 所示方案；
（2）所选方案中两发热电阻的阻值应 （选填“相同”或“不同”），两个烧瓶内的液体应为质量相同的同种类的液体；
（3）已知比热容的大小为c水>c酒精>c煤油，为了缩短实验时间，应选用的液体是 。完成上述实验后，实验小组利用以上器材，又添加了天平、烧杯、停表等器材，设计了“测定酒精的比热容”的实验。已知在本次实验条件下，水的沸点为100℃，酒精的沸点为78℃，忽略热量散失；
（4）实验小组认为图甲和图乙所示两个方案均可行，为了让两种液体相同时间内吸收的热量相同，不论选择哪种方案，两发热电阻的阻值应 （填“相同”或“不同”）；
（5）方案选定后，实验过程如下：
①用烧杯和天平测量出质量相等的水和酒精，分别装入两个烧瓶里；
②记下两种液体的初始温度，接通电路，加热一段时间后，记下液体的末态温度。该实验过程中应保证酒精的温度低于 ；
③根据表中数据可得酒精的比热容为 J/(kg·℃)；
（6）结合表中数据进一步分析，可知实验过程中选择的是图 所示方案。
12．为了探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”，设计了如图所示甲、乙两组实验装置。
(1)实验中通过观察U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实验中采用的探究方法与此相同的是 （填字母）；
A．探究真空不能传声
B．探究电流与电压、电阻的关系
C．探究光的传播时，引入“光线”
D．探究物体动能大小时，用木块被撞击后移动的距离来反映物体动能的大小
(2)利用图 （选填“甲”或“乙”）装置可探究电流产生的热量与电流大小的关系；
(3)生活中：电炉丝通过导线接到电路中，电炉丝热得发红而导线却几乎不发热。其中图 （选填“甲”或“乙”）装置能够解释这一现象；
(4)图乙装置通电一段时间， （选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多，是另一盒内电阻丝产生热量的 倍；
(5)图乙装置看，为了使实验现象更明显，可以将的阻值换成 （选填“4Ω的”或“6Ω的”）。
13．在探究“电流产生的热量跟什么因素有关”的实验中，两个密闭容器中都接有一段电阻丝，接通电路前，两个U型管的液面均相平：
(1)图甲中通电一段时间后，观察到b管内液柱上升的较快，说明： ；
(2)如图乙所示的装置，是探究电流通过导体产生的热量跟 关系；
(3)如图丙、丁所示，电阻、、、均为发热电阻。请根据实验结果分析推理：①图丙、丁中的最大功率和最小功率均相同，则电阻 ；（选填“>”、“