初中物理中考复习 实验25 探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关（原卷版）

实验二十五、电流产生的热量与哪些因素有关的实验

【实验目的】：

研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？

【实验方法】：

控制变量法，转换法。

【实验原理】：

根据煤油在玻璃管里（温度计示数变化）上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少 。

【实验器材】：

密闭容器两个、U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。

【实验步骤】：

①电流产生的热量与电阻的关系

如图所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。

    两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么?

【实验结论】：

在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。

②电流产生的热量与电流大小的关系

如图所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么?  

【实验结论】：

在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。

【考点方向】：

1、实验采用煤油的目的：                                                  。

2、被加热材料选用煤油或空气的原因：                                       。

3、选用加热材料的要求：                        。

4、探究电热与电流的关系时需要控制                  相同。探究电热与电阻的关系时需控制              相同；探究电热与通电时间的关系时需控制             相同，改变                        。

5、两个烧瓶串联的目的：                    。

6、焦耳定律：电流通过导体产生的热量                                         。

7、该实验成败的关键是：                               。

8、如果两个容器中不是气体，而是液体，可以将U形管替换为              ，也可以完成实验。

9、计算公式：Q=I2Rt (适用于所有电路)对于纯电阻电路可推导出：Q =UIt= U2t/R=W=Pt

①串联电路中常用公式：Q= I2Rt 。Q1:Q2:Q3:…Qn=R1:R2:R3:…:Rn

    并联电路中常用公式：Q= U2t/R    Q1:Q2= R2:R1

②无论用电器串联或并联。计算在一定时间所产生的总热量  常用公式Q= Q1+Q2+…Qn

③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：Q= U2t/R=Pt

【创新母题】：如图所示小刚同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时,采用了如图所示的实验装置,其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气,将1、2和3、4导线分别接到电源两端. 

(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.这种实验方法叫            .下面实验也用这种实验方法的是           。

A.认识电压时,我们用水压来类比 

B.用光线来描述光通过的路径

C.把敲响的音叉来接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动 

D.用斜面和小车来研究阻力对物体的影响 

(2)装置中的U形管           (选填“是”或“不是”)连通器.

(3)甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与        的关系,通电一段时间,           (选填“a”或“b”)容器中电流产生的热量较多。

(4)乙图所示的实验装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与             的关系,通电一段时间,           (选填“c”或“d”)容器中电流产生的热量多。

(5) 实验过程中发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是  。

(6)英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的　    　成正比，跟　      　成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为　         　。

(7)小刚同学认为将乙图中d容器外侧的电阻丝改为5Ω的小灯泡，也可以得出（4）中的结论，你同意他的看法吗，理由是：                                     。

练习1：（2019·长春）在研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中：

（1）如图所示，两个密闭的透明容器中装有相等质量的空气，两个容器中的电阻丝R1、R2（R1＜R2）串联接到电源两端．电阻丝R1和R2串联的目的是保证       相同，U型管中液面高度的变化反映                              ；

（2）通电10s，观察到图中两侧U型管中液面高度的变化不同，这说明：电流产生的热量与               有关

（3）在研究电流产生的热量与电流的关系时，将一段导线与电阻丝R2并联，通电10s，左侧U型管中液面高度的变化比（2）中左侧U型管中液面高度变化     （选填“大”或“小”）

练习2：（2019·衡阳）小明用如图甲所示实验装置探究a、b两种液体的吸热能力，在两个相同的烧瓶内分别接入电阻丝，装人质量相等的a、b两种液体，并分别插入温度计。

(1)实验中选用的两根电阻丝的阻值应______(选填“相同”或“不同”)

(2)实验中，用_________(选填“A”或“B”)间接反映液体吸收热量的多少;通过比较______(选填“A＂或“B＂)来判断液体吸热能力的强弱;

A.通电时间                B.温度计示数的变化量

(3)下表是某次的实验数据液体a加热后的温度如图乙所示，将温度计示数填入相应表格中。

分析可知，________(选填“a”或“b”)液体的吸热能力较强。

(4)设质量为m的a液体中电阻丝的阻值为R，测出其电流为I，通电一段时间t后，温度

计的示数变化量为∆t，若不计热量损失，则a液体的比热容为______(用所给出的物理量写出比热容的表达式)，用该表达式计算出的比热容会比实际值______(选填偏大”或“偏小”)

(5)如果在两烧瓶中分别装入质量相等的煤油，并接入兩根阻值不同的电阻丝，就可用这

个装置来探究电流产生的热量与________的关系。

练习3：（2019·攀枝花）如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中

各有两个相同的透明容器。其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U

形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象。

（1）实验中通过观察　   　的变化来比较导体所产生热量的多少；这运用了　   　（填“转换法”或“等效替代法”）的物理思想；

（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的　   　不变，来研究导体产生热量与电阻的关系；

（3）在乙装置中，C、D透明容器中产生热量较多的是　   　容器。

练习4：（2019昆明）在“探究电流产生的热里与哪些因素有关”的实验中，提供了如图15的实验器材，其中R1＞R2。

实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系：

（1）请按照图15中的电路图将对应实物图连接完整；

（2）电路中电阻丝的连接方式是为了控制________；电阻丝放出热量的多少，通过________来进行判断：

（3）闭合开关，经过一定时间，用电阻丝R1热的煤油温度升高了△t1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了△t2，那么△t1________△t2（选填“大于”，“等于”或“小于”）

实验二：探宂电流产生的热S与电流的关系

（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1（或R2）加热的煤油，温度升高△t1’（或△t2’________2△t1（或2△t2）（选填“大于“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流的________正比例关系。

（5）你认为做这个实验产生误差的主要原因是：                           。

练习5：（2019·东营）如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”， 的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。

（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水形,U形管           （选填“属于”或“不属于”） 连通器。

（2）图甲是探究在通电时间相同和           相同的情况下，导体产生的热量与   大小是否有关的装置。

（3）实验中通过观察       的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是                        。

A．探究电流与电压、电阻的关系  B．用铁屑显示磁体周围磁场分布

C．研究光的传播时，引入“光线” D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动

（4）由图乙所示，电流表的示数为         A在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是              J。

（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是              。

练习6：（2019·黄石）（1）为探究影响电阻大小的因素，甲同学利用同一种合金材料的a、

b、c三条电阻丝进行实验，a、b长度相同，b、c粗细相同，如图1所示。连接电路，分别

接通a、b、c，电流表的三次示数如图2所示，根据示数可以得出以下结论：

①比较a、b两次电表示数，可以得出电阻大小跟导体　   　有关。

②比较b、c两次电表示数，可以得出电阻大小跟导体　   　有关。

③由实验可以得出：三个电阻丝阻值从大到小关系是　          　。

（2）乙同学利用这套实验器材试图对电热与电阻的关系进行探究：

①考虑到没有计时工具，他用小木棍蘸取等量蜡烛油分别粘放在a、b、c电阻丝的中点处，然后使a、b、c电阻丝能同时通电发热。乙同学是想利用　   　来反映电阻丝发热量的大小。

②乙同学选择的电路图如图3所示，采取的是三个电阻丝　   　（选填“串联”或“并联”）的连接方式，请你将未完成的电路连线补充完整。

③接通电路，观察到小木棍掉落的先后顺序是　   　。

结合实验现象和甲同学实验得到的电阻大小关系，乙同学推测出：通电时间相同的情况下，电阻大的电阻丝产生的电热　   　（选填“多”或“少”），发现该结论与已学的焦耳定律不符。请你帮助他进行解释：在相同的通电时间内，当　   　时，电阻大的电热就多；当　   　时，电阻大的电热就少。

练习7：（2019·舟山）某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。

猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多。

猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。

   为验证猜想一，设计以下方案：

①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数I1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；

②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数I2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。

  请回答下列问题：

（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有                          （写出一条即可）。   

（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是                                。   

（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例：              。

练习8：（2018·怀化）探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验

如图甲和乙所示，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，通电一定时向后，比较两个U形管中液面高度差的变化。

（1）在图甲中，通过两电热丝的电流　   　；该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的　   　关系。

（2）在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与通过导体的　   　关系。

（3）在该实验中，我们是通过观察U型管中液面的　     　来比较各容器中电热丝产生热量的多少的。

（4）英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的　    　成正比，跟　      　成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为　         　。

练习9：下面是小宇同学在实验室中研究电流产生的热量多少跟哪些因素有关的实验记录，有不完整的地方，请你帮他填写完整。

课题：

研究电流产生的热量多少与哪些因素有关.

装置及原理：

我们组的同学组装了如图所示的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻值比乙瓶中的大，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里上升。电流产生的热量越多，煤油上升的高度_________。
　　　　　　　　　　

实验过程：

①接通电路一段时间，比较两瓶中的煤油哪个上升得高，实验结果是：_________瓶中的煤油上升得高。这表明，电阻越大，产生的热量越多。

②在两玻璃管中的液柱降回原来的高度后，调节滑动变阻器，使电流增大，重做上述实验，通电时间与前次相同。在两次实验中，比较甲瓶(或乙瓶)中的煤油哪次上升得高。实验结果：在第二次实验中，瓶中煤油上升得较_________。这表明，电流越大，电流产生的热量越多。
③实验表明，通电时间越长，瓶中煤油上升得越高，电流产生的热量越 _________。我们小组的同学一起对实验现象进行归纳分析，找到了电流产生热量的多少与_________、_________、_________等因素有关。

练习10：小明利用如图所示的装置，探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系：在两个相同的烧瓶中盛着质量和温度都相同的煤油，煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的电阻丝是镍铬合金丝，电阻比较大。

（1）通电一段时间后，小明发现_______烧瓶中温度计的示数大，表明其它条件相同时，导体的电阻越 _______，产生的热量越多。

（2）本实验使用了控制变量的科学方法：通过两金属丝串联的方式，控制______________和______________相同；还使用了转换的科学方法：把导体产生热量的多少转换为______________。为了保证这种转换的科学性，实验中采取的措施是______________。

（3）小明想把该装置改成探究物质吸热能力的实验装置，则他应将其中一个烧瓶中的煤油换成_______相同的水，将甲烧瓶中的铜丝换成与乙烧瓶中镍铬合金丝的_______相等的镍铬合金丝，并将两个烧瓶中的金属丝做绝缘处理。

练习11：(2018·河北)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”，相同烧瓶内装满了煤油．

(1)烧瓶中装入的煤油是________(填“导体”或“绝缘体”)．

(2)请根据实物电路，在虚线框图2内画出对应的电路图．

(3)为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应________，通过R1的电流________通过R2的电流．

(4)通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明_________________.

(5)小红用如图3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与电流的关系图象，根据焦耳定律可知，图4中能正确反映h－I关系的是________．

【拓展】用Q＝I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q＝UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因．

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