专项09 探究电流产生的热量与哪些因素有关

专项（九）探究电流产生的热量与哪些因素有关类型一探究电流产生的热量与电阻的关系1.如图甲所示是某物理实验小组探究“电流通过导体产生热量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。甲 乙（1）接入电路之前，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）图甲的目的是探究在通电时间和相同的情况下，导体产生的热量与大小是否有关。

（3）实验中通过的变化来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，下列实例采用的研究方法与此相同的是。

A.探究电流与电压、电阻的关系B.研究光的传播时，引入“光线”C.扩散现象表明分子在不停地做无规则运动（4）如图乙所示，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）该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。

2.实验小组的同学为了探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，准备了三个相同的烧瓶，一桶煤油，三个带有橡胶塞的规格完全相同的温度计，一个滑动变阻器，三根电阻丝（R1>R2=R3），以及电源、开关、导线等。（1）请用笔画线代替导线连接实物图。（2）在实验中应往烧瓶中倒入初温、均相同的煤油，选择R2、（选填“R1”或“R3”）两根电阻丝放入煤油中。

（3）实验中通过反映电流产生热量的多少。

类型二探究电流产生的热量与电流的关系3.如图是探究电流通过导体产生的热量与关系的实验装置。实验中用U形管内液面来反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器（选填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多。

4.（2020湖北鄂州中考改编）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。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。（1）实验中，乙容器外部的电阻的作用是使左、右两容器内导体中的不相等;

（2）由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过U形管中液面高度差的变化来反映甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用的物理研究方法是;

（3）通过对比观察，（选填“甲”或“乙”）容器中的电阻产生的热量较多。由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越，导体产生的热量越多。

类型三焦耳定律综合探究5.（2021江苏常州中考）小组同学选择阻值不变的电阻丝，探究“电流通过电阻丝产生的热量（简称电热）与通电时间、电流、电阻的关系”。甲 乙（1）为探究电热与通电时间、电流的关系，在锥形瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于（选填“A”或“B”）端。

（a）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为0.5A，通电5分钟，温度计的示数升高了5℃。（b）保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10分钟，温度计的示数升高了9℃。（a）、（b）对比可得结论:。

（c）向移动滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为1A，通电10分钟，温度计的示数升高了33℃，（b）、（c）对比可得结论:。

（d）实验只能得到定性结论，主要原因是。（2）为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝R2的阻值，在两个相同的锥形瓶内装入等质量的煤油，设计如图乙所示电路。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障可能是，排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示，则电压表示数为V，电流表示数为A，R2阻值为Ω。一段时间后，观察到电阻丝所在锥形瓶中的温度计示数升高得比较多。

丙（3）请分析“电炉工作时，电炉丝发热明显，而与电炉丝相连的导线发热不明显”:通过电炉丝的电流通过导线的电流，电炉丝的电阻（均选填“大于”“等于”或“小于”）导线的电阻。

专项（九）探究电流产生的热量与哪些因素有关答案全解全析1.答案（1）不属于（2）电流电阻（3）U形管液面高度差C（4）2200（5）透明容器密闭性不好或对应电阻丝短路解析（1）接入电路之前，U形管内注入适量红墨水，此时U形管的一端开口、另一端封闭，所以不属于连通器。（2）由图甲知，两个阻值不同的电热丝串联在电路中，通过的电流和通电时间都相同，所以探究的是电流产生的热量与电阻的关系。（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但密闭空气温度的变化可以通过U形管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;研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法;扩散现象是通过颜色变化等宏观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C。（4）由图乙知，电流表选择的是0~3A的量程，分度值为0.1A，电流表示数为2A;右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量Q=I2Rt=（2A）2×5Ω×10s=200J。（5）其中一个U形管中液面高度几乎不变，说明可能是与此相连的透明容器存在漏气现象，也可能是对应的容器内的电热丝短路。2.答案（1）如图所示（2）质量R1（3）温度计示数的变化解析（1）探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，需要控制电流和通电时间相同，故需要两个电阻丝串联在电路中。（2）在实验中应往烧瓶中倒入初温、质量均相同的煤油，运用了控制变量法;探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，需要控制电流和通电时间相同，电阻不同，所以选择R2、R1两根电阻丝。（3）实验中通过温度计示数的变化来反映电流产生热量的多少。3.答案电流高度差甲解析根据串联电路的电流特点可知，通过右侧两个电阻丝的总电流和通过左侧电阻丝的电流相等即I右=I左，右侧两个5Ω的电阻丝并联，根据并联电路的电流特点知，I右=I内+I外，所以I左>I内，故此装置是探究电流产生的热量与电流的关系;电流通过导体产生的热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，这种通过U形管液面高度差的变化来反映电流通过导体产生热量多少的研究方法叫转换法;根据Q=I2Rt可知，在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多，故容器甲内电阻丝产生的热量较多。4.答案（1）电流（2）转换法（3）甲大解析（1）乙容器外部的电阻的作用是使左、右两容器内导体中的电流不相等，在电阻和通电时间相同的情况下，探究电流产生的热量与电流的关系;（2）实验中是通过U形管中液面高度差的变化来反映甲、乙容器内空气温度的变化，像这种用能直接观测的量来反映不容易直接观测的量的方法叫转换法;（3）由图知，U形管A中液面高度差比U形管B中液面高度差大，说明甲容器中气体膨胀程度较大，温度上升得较高，因此甲容器中电阻产生的热量较多;两个电阻的阻值相同，通电时间相同，但电流不同，通过甲中电阻的电流大，甲中电阻产生的热量多，由此可知在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，导体产生的热量越多。5.答案（1）B（b）在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多（c）A端在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多（d）实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量（2）R2断路80.516R2（3）等于大于解析（1）滑动变阻器有保护电路的作用，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处，即B端。（b）两次实验中，电阻和电流大小均相同，通电时间不同，（b）中通电时间较长，温度计升高的示数较大，说明电流通过电阻产生的热量多，可得结论:在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多。（c）实验中电流表示数变大，根据欧姆定律可知电路中的总电阻变小，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，故应向A端移动滑片;（b）、（c）两次实验中，电阻大小和通电时间均相同，（c）中电流大于（b）中电流，且温度计升高的示数较大，说明电流通过电阻产生的热量多，可得结论:在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多。（d）实验只能得到定性结论，主要原因是实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量。（2）开关闭合后，电压表有示数，说明电压表与电源接通，但电流表无示数，说明电路中有断路的地方，电路故障可能是R2断路;从图乙中可知，闭合开关后，两电阻丝和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量R2两端的电压;由图丙可知，电压表选择大量程，分度值为0.5V，示数为8V，电流表选择小量程，分度值为0.02A，