中考物理实验专题实验二十五、电流产生的热量与哪些因素有关的实验

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：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快：是绝缘体 。

2、被加热材料选用煤油或空气的原因：利用煤油比热容小升温明显；空气热胀冷缩明显。

3、选用加热材料的要求：质量、初温、材料相同。

4、探究电热与电流的关系是需控制电热丝的电阻和通电时间相同。探究电热与电阻的关系是需控制电流和通电时间相同；探究电热与通电时间的关系时需控制电阻和电流相同，改变通电时间的长短。

5、两个烧瓶串联的目的：使通过电流相同。

6、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。

7、该实验成败的关键是：确保密闭容器的密封性良好。

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

8、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：                                     。

【答案】：

(1)液面高度；转换法；C；(2)不是；(3)电阻；b；(4)电流；c。(5) 透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）。(6) 电阻；通电时间；Q=I2Rt。(7)同意；因为改为小灯泡以后，流过d中瓶子的电阻丝的电阻并没有发生变化，还是5Ω，通电时间和电阻相同，只有电流不同，利用控制变量法仍可以探究产生热量与电流的关系；