1、实验24 电流产生的热量与哪些因素有关探究课题：电流产生的热量与电阻的关系实验装置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探究过程1.按电路图连接实物图，使两个U形管中液柱的高度是否相平，滑动变阻器滑片P移到阻值最大端；2.检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器，读出此时电流的大小；3.观察两U形管中液柱高度的变化，把实验数据填入表中；记录表格电流I/A电阻/R1R2产生热量(多/少)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探究课题：电流产生的热量与电流大小的关系实验装置探究过程1.按
2、电路图连接实物图，使两个U形管中液柱的高度是否相平，滑动变阻器滑片P移到阻值最大端；2.检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器，此时电流表的示数等于电阻R1中电流大小，电阻R2中的电流等于电流表读数的一半；3.观察两U形管中液柱高度的变化，把实验数据填入表中；记录表格电阻R/电阻R/I1I2产生热量(多/少)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满分归纳考点方向器材作用1. 滑动变阻器的作用：保护电路；改变电路中的电流注意事项1.连接实验电路时，开关应断开；电流表应串联在被测电路中，连接好电路后，要先用开关试触。2.如果发现电表的指针向左边偏转，
3、说明电表的正负按线柱接反了。3.闭合开关前，发现其中一个电表指针没有指在零刻度上，出现这种现象的原因是没调零。4.闭合开关后，发现电表的指针偏转太大，或太小，那一定是电表的量程选择不合适。5.电表的量程选择得过小，会使指针偏转过大，损坏电表；选择得过大，会使指针偏转过小，测量不准确。一般来说，选择的量程，应使指针偏转到刻度盘的三分之一到三分之二之间。6.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。7.滑动变阻器应采用一上一下的连接方法。8.选用加热材料的要求：质量、初温、材料相同。9.本实验是利用空气的热胀冷缩的性质来反映电流通过电阻产生热量的多少，现象比较明显，测量方便。
4、实验中也可以利用电阻丝加热液体（如煤油等），通过液体温度上升的数值来比较放出热量多少。10.在探究电热与电阻关系时，要控制电流相同；在探究电热与电流关系时，要控制电阻一定；探究电热与通电时间的关系时需控制电阻和电流相同。1（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，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
5、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。（4）【答案】（1）属于；（2）电流；电阻；（3）U形管液面高度差；BD；（4）2；200；（5）透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）【解析】（1）由图知，U形管内注入适量红墨
6、水，上端开口，下端相连通，所以属于连通器；（2）由图知，阻值不同的电热丝串联在两个密闭容器中，通过的电流和通电时间都相同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系；（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但空气温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映。采用的是转换法；A、探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法；B、用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用的是转换法；C、研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法；D、扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，采用的是转换法。故选BD；（4）由图知，电流表选择的是3A量程，对应的分度值是0.1A，电流表示数为2A；右侧容器中定值电阻在10s内产生
7、的热量是QI2Rt（2A）2510s200J；（5）由QI2Rt可知，电阻丝R1和R2在相同时间内产生的热量不同，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒有可能漏气，也可能是对应的容器内的电热丝短路。【分析】（1）上端开口，下端相连通的容器叫连通器；（2）在串联电路中电流处处相等，根据电路连接特点确定探究的问题；（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但空气温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；（4）读取电流表示数时，首先要明确电流表选择的量程和对应的分度值，视线与指针所对刻线相垂直；已知电流、电阻和通电时间
8、，利用Q=I2Rt计算产生的热量；（5）可从漏气、橡胶管没有扎住等方面进行分析。2（2019昆明）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中R1R2实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系（1）请按照图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加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t1t2（选填“大于”，“等于”或“小于“）。实验二：探究电流产生的热量与电流的关系（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
9、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，温度升高量t1（或t2）2t1（或2t2）（选填“大于”，“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流正比例关系。（5）你认为做这个实验产生误差的主要原因是。【答案】（1）如上图所示；（2）电流相等；温度计的示数变化；（3）大于；（4）大于；不成；（5）实验过程中电阻丝产生的热量不能被液体全部吸收【解析】（1）根据左图，将两电阻丝串联，变阻器左下接线柱连入电路中，如下图所示：（2）电路中电阻丝的连接方式是为了控制电流相等；根据转换法，电阻丝放出热量的多少，是通过温度计的示数变化来进行判断的；（3）闭合开关，因电
10、流和通电时间相同，R1R2，根据QI2Rt可知，经过一定时间，R1产生的热量多，根据t可知t1大于t2；实验二：探究电流产生的热量与电流的关系（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，根据QI2Rt可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍；根据t可知，用电阻丝R1（或R2）加热的煤油，温度升高量t1（或t2）大于2t1（或2t2），该实验说明电流产生的热量与电流不成正比例关系。（5）这个实验产生误差的主要原因是：实验过程中电阻丝产生的热量不能被液体全部吸收。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
11、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。【答案】（1）液面高度差；转换法；（2）电流；（3）C【解析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但电阻丝对容器中的空气加热时，空气温度升高体积膨胀，引起U型管中液柱高度的变化，所以通过液面高度差的变化来反映电阻丝产生热量的多少，
12、这种研究方法叫转换法；（2）如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系；（3）图乙装置中两个5的电阻并联后再与一个5的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右I左，两个5的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右I内+I外，所以，I左I内，容器内的电阻值都是5，通电一段时间，由QI2Rt知，C容器中电流产生的热量多。4（2019潍坊）如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。（1）甲图所示
13、的装置用来探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；（2）通过观察乙图中的实验现象，可知（选填“c”或“d”）容器中电阻丝的阻值大。【答案】（1）电流；a；（2）d【解析】（1）图甲装置中一个5的电阻与两个5的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右I左，两个5的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I左I内+I外，所以，I左I内，烧瓶内的电阻值都是5，阻值相等，通电时间相等，电流不同，通电一段时间，由QI2Rt知，a容器中电流产生的热量多；（2）乙图中，右侧U型管中液柱上升幅度更大。根
14、据串联电路的电流特点可知，电流和通电时间相等，根据QI2Rt可知，通电一段时间后，装置d容器内电阻大，产生的热量多。5（2019嘉兴）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：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；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
15、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：。【答案】（1）利用玻璃管中液柱的高度变化反映电流产生热量的多少；（2）保持电阻一定；（3）电炉丝热得发红，与它串联的导线却不怎么热【解析】（1）电流产生的热量不能直接观察，但煤油受热温度升高，同时体积膨胀，所以通过细玻璃管中液
16、柱的高度变化，可以间接判断电流产生热量的多少，运用的是转换法；（2）猜想一是电流产生热量与电流大小有关，要验证这一猜想是否正确，需要保持电阻不变，改变电流大小，所以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；（3）猜想二是电流产生热量与电阻有关，并且电阻越大，电流产生热量越多；生活中我们注意到：电炉丝热得发红，与它串联的导线不是特别热；原因是电炉丝的电阻远远大于与它串联的导线的电阻，而通过的电流和通电时间相同，电炉丝热得发红，说明电流通过电炉丝产生的热量非常多；导线却不怎么热，说明电流通过导线产生的热量非常少。6（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
17、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（R1R2）串联接到电源两端。电阻丝R1和R2串联的原因是保证相同，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，将一个电阻与电阻丝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”）。【答案】（1）电流；电阻丝产生的热量的多少；（2）电阻；（3）大【解析】（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（R1R2）串联接
18、到电源两端。电阻丝R1和R2串联的原因是保证电流相同，U型管中液面高度的变化反映电阻丝产生的热量的多少；（2）由题可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻的阻值不同，观察到图中两侧U型管中液面高度的变化不同，说明产生热量的多少不同，所以此装置可以探究：电流产生的热量与电阻的关系；（3）将一个电阻与电阻丝R2并联，总电阻减小，由欧姆定律可知干路的总电流增大了，则通过R1的电流也增大了，相同时间内电流通过R1产生的热量变多，所以左侧U型管中液面高度变化变大。7（2019株洲）用图示装置探究“影响电热的因素”，A、B、C为三根相同的电阻丝。以A、B为研究对象，该实验探究的是
19、在不变时电热与的关系；若将C也置于右侧容器中，这时B、C并联后可等效为一根电阻丝，那么，该装置还可探究在不变时电热与的关系。（填“电流”或“电阻”）【答案】电阻；电流；电流；电阻【解析】（1）由图知，电阻丝B、C并联后与A串联，根据并联电路的电流特点可知，通过A的电流与通过B、C的电流之和相同，所以通过A的电流大于通过B的电流，已知容器内A、B的电阻相同，在通电时间相同时，该实验探究的是电流产生热量与电流大小的关系；（2）若将C也置于右侧容器中，这时B、C并联后可等效为一根电阻丝（等效电阻为5），其等效电阻是A电阻丝的一半，此时通过A的电流与通过右侧“一根”电阻丝的电流相同，所以探究的是：电流
20、相同时，相同时间内电流产生热量与电阻大小的关系。8（2019绍兴）在验证焦耳定律（QI2Rt）中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况（已知R甲R乙）。闭合开关，三种电路的电流表指针均发生了偏转，经过一段时间后观察并记录2根玻璃管内液面上升的高度h，小组实验报告汇总如下表，请把表格空白处填写完整。实验电路玻璃管内液面高度小组结论你的合理解释与评价A液面都不上升导体产生的热量跟电阻无关（1）B液面都上升，且h甲h乙电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就（2）电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系C液面都上升，且h甲（3）h乙电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越
21、多（4）【答案】（1）两实验电阻没有接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R的定性关系；（2）越多；（3）；（4）两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R的定性关系【解析】（1）A图中，电流通过电热丝产生热量的多少是通过烧瓶中液体体积的变化反映的，电热丝没有接入电路，无法产生热量，所以两根玻璃管中的液柱都没有变化，更无法验证电热与电阻的关系；（2）B图中，两根电热丝串联接入电路，通过的电流和通电时间相同，已知R甲R乙，液面都上升，且h甲h乙，说明电阻越大，产生的热量越多。能够验证电热与电阻的定性关系；（3）C图中，两根电热丝并联接入电路，电阻不同，同时电流也不同，所以不能正
22、确研究电流产生热量与电阻的关系。9（2020武汉模拟）用如图的实验装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，两个透明容器中封闭着等量的空气。（1）实验中通过观察反映电流通过导体产生热量的多少，为得出科学的结论，右边容器中必须选用阻值为的电阻丝。（2）实验中若通过左边容器中电阻的电流为0.2A，电流1min在右边容器中电阻上产生的热量为J。（3）该实验现象表明：在电阻和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与有关。【答案】（1）U形管内液柱的高度差；5；（2）3；（3）电流大小【解析】（1）电流产生的热量不便于用眼睛直接观察和测量，通过U形管内液柱的高度差来反映，这种方法是转换法；由图可知，
23、右侧的两个电阻并联后与左侧的电阻串联，根据并联电路的电流关系可知，左侧中的电流大于右侧容器内电阻的电流，所以该实验探究的是电流产生的热量的多少与电流大小是否有关，实验时需要控制两个电阻的阻值相同，所以右边容器中必须选用阻值为5的电阻丝；（2）实验中若通过左边容器中电阻的电流为0.2A，右侧电路中两个阻值相同的电阻并联，根据I可知，通过每个电阻的电流是相同的，所以右边容器内电阻的电流为0.2A0.1A；右边容器中电阻上产生的热量为：QI2Rt（0.1A）2560s3J；（3）左侧电流大于右侧容器内电阻的电流，左侧的液面高度高于右侧液面的高度，即在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多，即
24、电流通过导体产生的热量与电流大小有关。10（2020广东模拟）如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置（1）在实验中两密闭容器内的空气质量应该（选填“相等”或“不相等”），实验中通过观察变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少（2）图甲中的两个电阻丝采用串联的连接方法，目的是使通过两个电阻丝的该装置可用来探究电流通过电阻丝产生的热量与的关系（3）采用图乙实验装置，可以得出结论：在和通电时间相同时，越大电流产生的热量越（选填“多”或“少”）。（4）该实验中用到了法和转换法（5）若通电一段时间后，发现其中一个U形管液面高度几乎不变其原因可能是。【答案】（1）相等；液面高度差的；
25、（2）电流相同；电阻；（3）电阻；电流；多；（4）控制变量；（5）空气盒漏气【解析】（1）为了便于利用控制变量法进行探究，在实验前，应该使U形管中的左右两管液面相平，即两边产生的压强相等，这样应在容器内封闭质量相等的空气；实验中是通过观察“U”形管中液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化。像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫转换法；（2）图甲中，两电阻串联，电流相同、通电时间相同，密闭容器内的电阻分别为5和10，电阻不同，故实验探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系；（3）图乙中，电阻相同，通电时间相同，电流不同，故实验探究的是电流通过导体产生的热量与电流的关系；根
26、据本次实验现象可得到的实验结论是：在时间和电阻相同时，电流越大，产生的热量越多。（4）根据（1）知实验中用到了转换法，根据（2）（3）分析知实验中用到了控制变量法；（5）由QI2Rt可知，电阻丝R1和R2在相同时间内产生的热量不同，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒有可能漏气。11（2020大兴区一模）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不同且不变的电阻丝R1和R2将它们与滑动变阻器、电源、开关、以及导线等组成如图所示的电路。小亮利用上述实验器材“探究电流通过电阻产生
27、热量跟什么因素有关。”（1）小亮探究的是当和通电时间一定时，电流产生的热量跟的关系。（2）闭合开关，通电一段时间后，温度升高较多的是A温度计，这是因为R1R2（选填“”或“”）（3）此实验中烧瓶中选择装入煤油比水效果更好，原因是。【答案】（1）电流；电阻；（2）；（3）煤油的比热容小【解析】（1）图中两电阻串联，串联电路各处的电流相等，通电时间也相同，两电阻大小不同，故小亮探究的是当电流和通电时间一定时，电流产生的热量跟电阻的关系。（2）闭合开关，通电一段时间后，温度升高较多的是A温度计，说明R1电阻丝产生的热量多，因电流和电时间相同，根据QI2Rt，故R1R2；（3）由于煤油的比热容小，和水
28、相比，在同样吸热的情况下，温度变化大，效果明显。12（2020绍兴模拟）为了探究“电流产生的热量与电阻大小的关系”，某实验小组采用了如图所示的实验装置，其中R1R2。（1）实验中R1、R2采用串联方式连接，这样做的目的是。（2）在通电时间相同时，两支玻璃管内煤油上升较高的是甲瓶。由此可得出结论。（3）实验中R1是一根阻值为40的电阻丝，通电200s，通过的电流为0.2A，则电流通过电阻丝产生的热量为J。（4）本实验中，电流产生的热量通过玻璃管内煤油液面的变化来判断，这种科学方法叫做转换法，下列科学实验中，也用到转换法的有。滑动摩擦力大小跟哪些因素有关，用弹簧秤匀速拉动木块牛顿在伽利略等人研究成
29、果的基础上得出牛顿第一定律用大豆和芝麻混合实验来模拟分子间有空隙证明通电直导线周围有磁场【答案】（1）使电流相等；（2）电流相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多；（3）320；（4）【解析】（1）因两烧瓶中的电阻丝串联，则由串联电路的电流规律可知通过两瓶中电阻丝的电流相等，即控制电流和通电时间一定时，可探究电流产生的热量与电阻的关系；（2）由QI2Rt可得：电流相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多；（3）电阻丝产生的热量为：QI2Rt（0.2A）240200s320J；（4）滑动摩擦力大小跟哪些因素有关，用弹簧秤匀速拉动木块，借助二力平衡知识，转换成测拉力大小代替直接测摩擦力，采用的是转换法，故符合题意；牛顿在伽利略等人研究成果的基础上得出牛顿第一定律，采用实验推理法，故不符合题意；黄豆和芝麻混在一起，彼此间有缝隙；分子之间存在间隙。利用黄豆和芝麻混合模拟分子间有空隙，采用了模拟法，故不符合题意；证明通电直导线周围有磁场，利用小磁针的转动，采用转换法，故符合题意。故选。
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