2020-2022年北京市初三一模物理试题汇编：影响电流热效应因素的探究实验

1/12020-2022北京初三一模物理汇编影响电流热效应因素的探究实验一、单选题1．（2020·北京延庆·一模）在物理实验中，把难于测量或测准的物理量通过转换变成能够测量或测准的物理量，或者把某些不易显示的物理现象转换为易于显示的现象的方法，称之为转换法。下列实验操作中没有利用转换法的是（）A．在探究影响电磁铁的磁性强弱因素的实验中，用吸引大头针个数的多少来反映电磁铁磁性的强弱B．在探究电流产生的热量跟哪些因素有关的实验中，用煤油升高温度的大小来反映电流通过电阻丝产生热量的多少C．在探究不同物质吸热性能的实验中，用加热器加热时间的长短来反映物质吸收热量的多少D．在探究液体内部压强与液体深度是否有关的实验中，选用同种液体在同一地点进行实验二、填空题2．（2020·北京门头沟·一模）小明用如图所示的电路来探究影响电流产生的热量的因素。两个完全相同的烧瓶中装有质量和初温相同的煤油，阻值不变的电阻丝R1和R2（R1<R2）。小明连接好电路，闭合开关并调节滑动变阻器到适当位置后，过一段时间发现甲、乙温度计示数不同。此实验过程，小明探究的问题是“电流产生的热量与_______________是否有关”。三、实验题3．（2022·北京丰台·一模）某同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间是否有关。他设计了如图甲、乙所示的两个电路，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，A、B两支型号相同的温度计，以及阻值不随温度变化的电阻丝和（）。请回答下列问题：（1）该实验中，电流通过导体产生热量的多少用___________反映；（2）采用如图甲所示的电路进行实验，该实验探究的问题是电流通过导体产生的热量与___________是否有关；（3）采用如图乙所示的电路进行实验，当开关S闭合一段时间后，A、B两支温度计的示数分别为、。请你利用所学知识，判断、的大小关系。请写出推理过程和结论。()4．（2022·北京延庆·一模）新课学习时要探究“电流通过导体产生的热量的影响因素”。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A和B，烧瓶内还分别装有阻值为5Ω和10Ω的电阻丝R1、R2。小庆将它们与滑动变阻器、学生电源、开关、以及导线连接组成如图所示电路，闭合开关，开始实验。（1）小庆要探究问题是：电流通过导体产生的热量与________是否有关；（2）实验中，电流通过导体时产生热量转化为__________进行测量；（3）实验中，小庆发现电阻丝R2产生的热量多，她的依据是________。5．（2022·北京门头沟·一模）如图所示，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为10Ω的电阻丝R1和阻值为5Ω的电阻丝R2，实验桌上还有满足实验要求的电源、滑动变阻器和开关各一个，电流表和停表各一块，导线若干。请你利用上述实验器材证明“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”，并写出主要实验步骤，画出实验数据记录表。6．（2022·北京房山·一模）如图A所示，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R为10Ω和5Ω的电阻丝。实验桌上还有满足实验要求的电源、电阻箱（）、停表和开关各一个，导线若干。小新利用上述实验器材证明“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。请你将小新的实验步骤补充完整：（1）将图A的甲装置、电阻箱及其它元件按图B所示电路图接入电路，将电阻箱R0的阻值调为5Ω，记录此时温度计示数t0；闭合开关，同时按下停表开始计时，通电2min停止计时。断开开关，记录此时温度计的示数t和电阻R阻值的数据；（2）______，记录此时温度计示数t0。闭合开关，同时按下停表开始计时，通电______停止计时。断开开关，记录此时温度计的示数t和电阻R阻值的数据；（3）由公式______计算出的数据记入表格；（4）请你画出实验数据记录表格______。7．（2021·北京平谷·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的煤油、型号相同的温度计和阻值相等且不变的电阻丝R，如图所示。另外，还有满足实验要求的电源、滑动变阻器和开关各一个，电流表和停表各一块，导线若干。小刚利用上述实验器材，设计一个实验证明：“电流通过电阻产生的热量与通过电阻的电流大小有关”。实验设计中可用煤油升高的温度t的大小表示电流通过电阻丝R产生热量的多少。（1）请画出实验电路图___________。（2）以下是小刚设计的部分实验步骤，请你将实验步骤补充完整。①按电路图将装置甲接入电路中，开关断开并将滑动变阻器的滑片调到阻值最大的位置，观察并记录装置甲中温度计的示数t0②闭合开关S的同时按下停表开始计时，观察并记录电流表的示数I，通电3min，停止计时的同时观察并记录温度计的示数t，断开开关S。③用装置乙替换电路中的装置甲，改变___________，观察并记录装置乙中温度计的示数t0；闭合开关S的同时按下停表开始计时，观察并记录电流表的示数I，通电___________，停止计时的同时观察并记录温度计的示数t，断开开关S。（3）画出实验数据记录表___________。8．（2021·北京·一模）小勇猜想“电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关”，为了验证猜想，他准备A、B两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等的煤油，并将两段阻值不同的电阻丝R1、R2浸在煤油中，再用带有规格完全相同的温度计的橡胶塞封住瓶口，如图甲所示。然后他将电源、开关、电流表、滑动变阻器、图甲中的烧瓶A、导线连成如图乙所示的电路。请你分析并回答下列问题：（1）小勇还需要添加的实验器材是______；（2）以下是小勇设计的部分实验步骤，请你帮他补充完整：①闭合开关，移动滑动变阻器滑片到适当位置，使电流表的示数为I，读取温度计示数t0，30s后读取温度计示数t，记录相关数据；②断开开关，______，闭合开关，______，读取温度计小数t0，______，记录相关数据；（3）根据公式计算出t并记录。9．（2021·北京·一模）如图所示，这是探究“电流产生热量的影响因素”的实验电路。在完全相同的烧瓶中装入质量相等、初温相同的煤油，用电阻丝加热，其中R甲>R乙>R丙，R丙=R丁。通过观察插入密封烧瓶里的细玻璃管中煤油液柱上升的高度，就可以比较电阻丝放热的多少。请你按照要求，回答下列问题：（1）探究环节一：探究“电流产生热量的多少与电流大小有无关系”时，闭合开关S1、S2，在相同时间内，对比______烧瓶和______烧瓶中煤油液柱上升的高度即可。（2）探究环节二：探究“电流产生热量的多少与电阻大小的关系”时，当闭合S1、断开S2时。发现在相同时间内，甲、乙、丙烧瓶中煤油液柱上升的高度关系是，由此得出的结论是：______（3）生活中，我们发现一些利用电流热效应工作的大功率电热器连接线都比较粗，电热器内部的发热体温度很高（发热体可以认为是一个定值电阻），连接它的导线并不是很热，此现象可以用探究环节______（选填“一”或“二”）得到的结论来解释。10．（2021·北京海淀·一模）小阳想探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。她连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温相同的煤油，两个电热丝的电阻值分别为R1、R2（）。闭合开关一段时间后，分别记录此时两个温度计的示数。（1）该实验中：①电流通过导体产生热量的多少用______来反映。②实验探究的是电流通过导体产生的热量与______是否有关。（2）根据焦耳定律可知，在相同时间内电流通过电阻丝_____产生的热量更多。11．（2020·北京石景山·一模）小丽研究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关时，用了秒表和如图所示的实验装置。其中甲乙两个相同的烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插一根玻璃管，瓶内各装一个阻值不同的电阻丝R1、R2实验时她进行了下列实验操作步骤：①将电阻丝R1、R2串联在电路中，标出烧瓶中两根玻璃管内液面的位置，闭合开关后，记下电流表的读数I1，经过时间t0后，标出两根玻璃管内液面的位置；②断开开关，等两根玻璃管中的液面降回到原来的位置，减小滑动变阻器的阻值后，再闭合开关，记下电流表的读数I2，再经过时间t0后，标出两根玻璃管内液面的新位置；请按完成下列问题：(1)根据步骤①可以探究电流通过导体产生热量的多少与__________是否有关；(2)通过比较步骤①②中_______________可得出电流产生热量的多少与电流大小有关；(3)该实验中反映电流通过导体产生热量的多少，所采用的物理方法有：____。A．等效替代法和放大法

B．放大法和转换法

C．控制变量法和等效替代法12．（2020·北京东城·一模）如图甲所示的是小东同学在探究“电流通过导体产生热量的影响因素”的实验装置。两个透明容器中封闭着等质量的空气且与U形管相连，容器内各有一段电阻丝以如图所示的方式接入电路中：(1)小东利用图甲可以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；(2)实验中小东通过观察__________来反映电流产生热量多少；(3)闭合开关后一段时间，小东观察到电流表有示数，而两侧U形管液面关系却如图甲所示。他分析导致该现象的原因可能是：______________；(4)小东在做某次实验中，观察到电流表的示数如图乙所示，则右侧透明容器中定值电阻在2min内产生的热量是______J。13．（2020·北京·一模）小明想探究“电流通过导体产生的热量多少与导体的电阻大小是否有关”。他连接了如图所示的电路进行实验，甲、乙两个烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油，煤油中都各自浸泡着一段电阻丝，阻值分别为R1和R2，分别用插有温度计的橡胶塞封闭烧瓶，煤油中的电阻丝通过橡胶塞上的接线柱与电路相连，温度计可以测量煤油的温度。实验中通过观察________来判断电流通过导体产生热量的多少，两个烧瓶内电阻R1和R2的阻值应____（选填“相等”或“不相等”），实验中控制不变的物理量是______。14．（2020·北京通州·一模）如图所示电路，蓄电池电压恒定，两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温相同的煤油，煤油中分别浸入电阻丝R1和R2，且R1＜R2。利用该电路可探究电流通过导体产生的热量与导体_________的关系，电流通过导体产生热量的多少可通过___________来反映。15．（2020·北京朝阳·一模）实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源、滑动变阻器、开关各一个，导线若干，两个完全相同的保温容器。容器内部分别装有质量相等的煤油和水、完全相同的温度计、阻值不变的加热电阻丝R1和R2电路连接如图所示：(1)利用本装置比较水和煤油的吸热情况时，为了让水和煤油在相同时间内吸收的热量相同，应使R1________R2（选填“=”或“≠”）；(2)若要验证“电流产生的热量跟电阻的阻值大小有关”，则需要对本装置做出的改变有：①应使R1_______R2（选填“=”或“≠”）；②两个容器内应分别装入________。16．（2020·北京丰台·一模）为了探究“电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关”，小贺准备的实验器材有三个完全相同的烧瓶，瓶内装有质量和初温相同的煤油，相同的温度计a、b、c，阻值为R1、R2、R3的电阻丝（R1>R2=R3），还有满足实验要求的电源、开关、导线。他连接了如图甲所示的电路进行实验，闭合开关一段时间后，记录温度计a、b的示数如图乙所示。根据实验过程及现象回答下列问题：(1)此实验是通过____反映电流通过电阻时产生的热量多少；(2)由实验现象可知，电流通过电阻时产生的热量与电阻大小____（选填“有关”或“无关”）；(3)小明想探究“电流通过电阻产生的热量与电流大小是否有关”，他连接的电路如图丙所示。该电路____（选填“能”或“不能”）完成探究任务，原因是____。17．（2020·北京平谷·一模）在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，把两段电热丝A、B分别放在如图所示的甲、乙两个完全相同的烧瓶中并接入电路，在烧瓶中加入质量、初温均相同的煤油，再分别插入相同的温度计。（1）闭合开关通电一定时间，可以通过观察___________的示数变化，了解电热丝产生热量的多少；（2）已知A、B两电热丝的电阻分别为RA、RB，且RA＞RB，这个方案是用来探究_________和通电时间相同时，电流通过电热丝产生的热量与_________大小的关系。18．（2020·北京西城·一模）如图所示是小华“探究电流产生的热量与什么因素有关”的实验装置，在甲、乙两个相同的密封容器内都有一段阻值为5Ω的电阻丝，在乙容器的外部，将一个5Ω的电阻丝和这个容器内的电阻并联。实验前，两个“U”形管内液面相平。（1）小华利用此装置，探究的问题是：在______相同、通电时间相同的情况下，电流通过导体产生的热量跟__________的关系。（2）闭合开关S，通电一段时间后，U形管_________中液面高度变化较大。（选填“A”或“B”）

参考答案1．D【分析】所谓“转换法”，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。【详解】A．磁性的大小无法看到，可以根据吸引大头针个数的多少来反映电磁铁磁性的强弱，采用的是转换法，故A不符合题意；B．热量的多少无法看到，可以通过温度计示数的变化来判定产生热量的多少，采用的是转换法，故B不符合题意；C．吸热的多少看不到，可以通过加热器加热时间的长短来反映物质吸收热量的多少，采用的是转换法，故C不符合题意；D．在探究液体内部压强与液体深度是否有关的实验中，选用同种液体在同一地点进行实验，采用的是控制变量法，故D符合题意。故选D。2．导体的电阻或电阻【详解】根据“两个完全相同的烧瓶中装有质量和初温相同的煤油”可知其吸热多少，只与温度变化，有关。由图可知，电阻丝市串联的，电流相同，通电时间相同，故产生的热量多少，只与电阻大小有关。故而是探究“电流产生的热量与导体的电阻是否有关”或“电流产生的热量与电阻是否有关”3．

温度计示数的变化大小

电阻大小

见解析【详解】（1）[1]当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而使温度计示数上升，因此可根据温度计示数的变化大小可知温度升高的多少。（2）[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大小的关系。（3）[3]由图乙可知，R1和R2并联，R1和R2两端的电压相等，因为由可知，相同时间内，两个电阻丝产生的热量关系为Q1＜Q2两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，所以两个烧瓶中煤油吸收的热量关系QA＜QB由Q=cm(t-t0)可知，比热容、质量和初温相同，所以温度计的示数关系为tA＜tB4．

导体电阻

温度变化量

温度计B比温度计A示数升高得多【详解】（1）[1]图中两个电阻串联，通过它们的电流相等，所用时间相等，两个电阻丝的电阻大小不同，探究电流通过导体产生的热量与导体电阻是否有关。（2）[2]实验中通过温度计示数的变化量反映电流通过导体时产生热量的多少，温度计示数变化越大，电流产生的热量越多。（3）[3]通过温度计示数的变化量反映电流通过导体时产生热量的多少，由于温度计B比温度计A示数升高得多，所以电阻丝R2产生的热量多。5．见解析【详解】（1）要探究“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”，需要控制通过电阻的电流和通电时间相同，需要把两电阻丝串联，比较在相同时间内两电阻丝产生的热量，即比较两烧瓶中煤油的温度变化；实验步骤如下：①把电源、开关和装有阻值为10Ω的电阻丝R1和阻值为5Ω的电阻丝R2的烧瓶串联在电路中，注意开关应处于断开状态，把R1、R2的阻值和煤油的初温记录在表格中；②闭合开关，加热一段时间，把两个烧瓶中煤油的末温和煤油温度的变化量记录在表格中；③分析表格中的数据，得出结论。（2）根据以上分析可知，实验中要记录的数据有：电阻丝的阻值、煤油的初温、煤油的末温以及煤油温度的变化量；实验数据记录表如下：电阻丝R/Ω煤油的初温t0/℃煤油的末温t/℃煤油温度的变化量Δt/℃6．

将电路中甲装置替换为乙装置，将电阻箱R0的阻值调为10Ω

2min

物理量实验次数电阻的阻值R/Ω煤油的初温t0/℃煤油的末温t/℃煤油的温度变化量/℃12【详解】（2）[1][2]为了验证电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关，根据，此时应该控制电路中电流大小不变，加热时间相同。而原实验接入的阻值为电源电压恒定，要保证第二次实验中电流大小相同，根据欧姆定律，此时第二次实验中接入总阻值应也为15Ω，故此时电阻箱阻值应接入为第一次实验加热2min，故第二次也应该加热2min，故接下来的操作为：将电路中甲装置替换为乙装置，将电阻箱R0的阻值调为10Ω，记录此时温度计示数t0。闭合开关，同时按下停表开始计时，通电2min停止计时。断开开关，记录此时温度计的示数t和电阻R阻值的数据。（3）[3]若电阻产生的热量被煤油完全吸收，煤油的质量相等、初温相同，则根据可知，电阻放出热量的多少与温度的变化量成正比，所以通过公式计算出温度的变化量，从而可得出在电流相同时，电阻放出热量的多少与电阻的大小关系。（4）[4]实验中要记录的数据有，电阻丝的阻值，煤油的初温，煤油的末温以及煤油温度的变化量，故设计表格如下：物理量实验次数电阻的阻值R/Ω煤油的初温t0/℃煤油的末温t/℃煤油的温度变化量/℃127．

改变滑动变阻器滑片的位置

3min

见详解【详解】（1）[1]探究“电流通过电阻产生的热量与通过电阻的电流大小有关”，则需要测量的物理量有升高的温度t与通过电阻丝的电流I，则电路应是由电源、开关、滑动变阻器、电流表和加热电阻丝R组成。（2）[2]电阻不变，需要改变电流，所以改变滑动变阻器滑片的位置。[3]因为探究热量和电流的关系，所以加热时间不变，为3min。（3）[4]记录数据有电路中的电流I、煤油的初温t0、煤油的末温t，温度变化量t，实验数据记录表如下。I/AI1/AI2/At0/℃t/℃t/℃8．

秒表

用烧瓶B替换烧瓶A

移动滑动变阻器滑片到适当位置，仍使电流表的示数为I

30s后读取温度计示数t【详解】（1）[1]电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，所以研究电流通过导体产生的热量与电阻关系时，要改变电阻并保证电流和通电时间相同，所以实验中需要用秒表记录时间，即缺少的实验器材时秒表。（2）②[2][3][4]研究电流通过导体产生的热量与电阻关系时，要改变电阻并保证电流和通电时间相同，所以用烧瓶A做完实验后，应该用烧瓶B替换烧瓶A，并移动滑动变阻器滑片到适当位置，仍使电流表的示数为I，保证电流相同，30s后读取温度计示数t，以便通过煤油温度的变化确定电流通过导体产生的热量。9．

丙

丁

当电流大小相同时，电阻越大，电流产生的热量越多

二【详解】（1）[1][2]探究“电流产生热量的多少与电流大小有无关系”时，要控制电阻大小相同，改变电阻的电流，比较电阻产生的热量的多少。从电路图中可以看出，闭合开关S1、S2，甲乙丙串联后再与丁并联，甲乙丙电路的总电阻为甲乙丙的总电压U1等于丁的电压U2等于电源电压U，由得，甲乙丙的电流比丁的电流小，所以探究“电流产生热量的多少与电流大小有无关系”时，闭合开关S1、S2，在相同时间内，对比丙烧瓶和丁烧瓶中煤油液柱上升的高度即可。（2）[3]探究“电流产生热量的多少与电阻大小的关系”时，应控制电阻的电流相同，使研究电阻的电阻大小不同，观察研究电阻产生的热量的多少。当闭合S1、断开S2时，甲乙丙串联，丁断路不工作，所以甲乙丙的电流大小相等。发现在相同时间内，甲、乙、丙烧瓶中煤油液柱上升的高度关系是说明甲产生的热量大于乙产生的热量大于丙产生的热量，因此可得结论：当电流大小相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。（3）[4]大功率电热器连接线都比较粗，长度相同时，横截面积越大，电阻越小。大功率电热器连接线都比较粗，说明连线的电阻比较小，而大功率电热器与连线串联，说明电热器与导线的电流相同。电热器内部的发热体温度很高（发热体可以认为是一个定值电阻），连接它的导线并不是很热，说明电热器产生的热量比连线大，故说明电流产生的热量与电阻大小有关，此现象可以用探究环节二得到的结论来解释。10．

温度计示数的变化量

电阻

R2【详解】（1）①[1]电流通过电阻丝做功，消耗电能转化为内能，产生热量被煤油吸收，煤油的温度升高，温度计的示数发生变化，所以本实验是用温度计示数的变化量来反映电流通过导体产生热量多少的。②[2]因两电阻丝串联，则通过两电阻的电流相等，又因通电时间相同，而两电阻的阻值不同，两烧瓶内的温度计的示数不同，故实验探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的是否有关。（2）[3]因，根据焦耳定律和[2]分析知，产生的热量多。11．

电阻大小

甲（或乙、或同一）容器内玻璃管两次液面高度差

B【详解】(1)[1]步骤①里，将电阻丝R1、R2串联，可知通过导体的电流一样，通电时间也一样，根据可知，在I与t相同的情况下，导体产生的热量Q与导体的电阻R有关。(2)[2]比较步骤①②可知，在串联电路中减小滑动变阻器的电阻，通过电路的电流会变大，通电时间也相同，根据可知，此时导体产生的热量Q与导体的电流I有关。但是电流产生的热量不能直接观察，可煤油具有热胀冷缩的性质，当受热温度升高，体积会膨胀，就可以通过细玻璃管中液柱的高度变化来判断电流产生的热量多少。因此可以分别观察甲或乙两个细玻璃管的液面高度差来判断产生的热量与通过电流的关系。(3)[3]通过观察细玻璃管的液面高度差来间接判断产生热量的多少，运用了放大法和转换法。12．

电流

电阻

U形管内液柱高度差

右侧透明容器漏气

300【详解】(1)[1][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，单一变量是两电阻的阻值不同。(2)[3]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但气体温度的变化可以通过U型管液面高度差的变化来反映，采用的是转换法。(3)[4]通电一段时间后，两侧U形管液面高度几乎不变，出现该现象的原因可能是装置气密性不良。(4)[5]图中电流表的读数为0.5A，2min=120s，根据公式13．

温度计示数变化

不相等

电流和通电时间【详解】[1]实验中通过观察温度计示数的变化来比较电流产生的热量的多少。[2][3]探究