中考物理实验27 （考点精讲）探究影响电流热效应的因素

实验27探究影响电流热效应的因素【设计与进行实验】1.主要实验器材选取及作用：（1）加热材料的选用：用煤油或空气（相比于水：①煤油是绝缘体；②煤油和空气的比热容小，可以使实验现象更明显）；（2）选择加热物质的要求：①物质种类、质量和初温均相同；②绝缘体。2.实验步骤：（1）探究电流产生的热量与电阻的关系将两个容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两电阻丝的电流相同，通电一段时间后，比较两个容器中U型管液面的高度变化情况，发现与右边容器相连的U型管液面高度变化更大一些。如图1所示：图1图2图3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）探究电流产生的热量与电流的关系如图2所示，两个密闭容器中的电阻丝阻值都是5Ω，在右侧容器的外部，将一个5Ω的电阻与这个电阻并联，因此通过左侧容器中电阻丝的电流大于通过通过右侧容器中电阻丝的电流。在通电时间相同时，观察两个U型管中液面高度的变化。发现与左侧容器相通的U型管液面变化更大一些。结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。（3）探究电流产生的热量与时间的关系如图3所示，将这套装置接到电源两端，在通电过程中，只观察与左边容器相通的U型管的液面高度变化情况，发现随着通电时间越长，U型管中液面高度变化越大。结论：在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。【实验结论】导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关：①在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多；②在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，电流产生的热量越多；③在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，电流产生的热量越多。【实验方法】（1）转换法：通过U形管液面高度的变化反映产生电热的多少；（2）控制变量法：①探究电热与通电电流的关系：控制电热丝阻值和通电时间相同，改变通过电热丝的电流大小；②探究电热与电阻的关系：控制电热丝的电流和通电时间相同，选择两个不同阻值的电阻丝；③探究电热与通电时间的关系：控制电热丝的阻值和电流相同，改变通电时间的长短；【交流与讨论】（1）容器内加热物质为空气的原因：气体的热胀冷缩明显，使现象更加明显；（2）多次测量的目的：避免实验的偶然性，让实验结论更具有普遍性；【例1】物理小组探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验，如图1、2所示，透明容器中密封着等量的空气，橡胶管将密闭容器和装有红色液体的形玻璃管相连，、、、容器内电阻丝的电阻，；另有一个阻值为的电阻丝在容器外部，与电阻丝并联。请你回答下列问题。（1）在该实验中，我们是通过观察形管中液面的高度差来比较各容器中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，下列研究实例中采用的研究方法与此相同的是。（填写字母）．探究电流与电压、电阻的关系．用铁屑显示磁体周围磁场分布．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻（2）图1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关系。（3）图2中，、透明容器中产生热量较多的是容器。（4）图1中，再连入一块电流表，电流表示数如图3所示，那么通过、的电流在内产生的总热量为。【解答】解：（1）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；、探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法；、用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用的是转换法；、用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻，采用的是等效替代法；故选；（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）由图可知，中的两个电阻是并联的，然后与中的电阻串联，根据并联电路的电流关系可知，通过容器内电阻的电流要大于通过容器内电阻的电流，在通电时间和电阻相同时，电流越大，产生的热量越多，故透明容器中产生热量较多；（4）由图知，电流表选择的是量程，对应的分度值是，电流表示数为；右侧容器中定值电阻在内产生的热量是。故答案为：（1）高度差；；（2）相等；电阻；（3）；（4）24。【例2】实验小组利用如图甲所示实验装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。（1）此实验通过观察形管中液面高度差来反映热量的多少，采用的实验方法是。为了让现象更明显，应该选用较（选填“细”或“粗”的玻璃管，且装上颜色较深的液体。（2）在如图甲实验方案中，小东想探究“电热与电阻的关系”应选择两个阻值的电阻；他把两个电阻串联在一起的目的是。（3）此实验中，滑动变阻器除了保护电路外，具体作用是。（4）在得出通电导体产生热量和电阻的关系后，小红又根据公式推导出当电阻和通电时间相同时，热量和电流定量关系，绘出其图象乙，其中正确的是。【解答】解：（1）实验中通过观察形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，这种研究方法叫转换法；为使实验现象明显，应选用较细的玻璃管，在体积膨胀相同时，玻璃管越细，上升的高度越高；玻璃管中装上颜色较深的液体，易于观察；（2）在如图甲实验方案中，小东想探究“电热与电阻的关系”，需要控制电流和通电时间相同，电阻不同，应选择两个阻值不同的电阻，两个电阻要串联在一起，这样能控制电流和通电时间相同；（3）滑动变阻器可以保护电路，本实验中，移动滑动变阻器的滑片，可以改变电路中的电流的大小，完成多次实验，从而得出普遍的规律；（4）根据焦耳定律，探究“通电导体