实验28 探究影响电流热效应的因素-中考物理必考实验精讲练

实验28探究影响电流热效应的因素（原卷版）《探究影响电流热效应的因素》是电学重点实验，通过实验可以正确理解焦耳定律。《探究影响电流热效应的因素》在中考试卷中出现概率较高，所占分值一般在2-5分之间。题型大都是实验探究题，有时也会出现在选择题和填空题中。该实验应着重从实验方法、实验过程和实验现象，得出的结论等方面入手，了解实验的基本内容和实验的基本特点。各地的中考命题针对实验探究问题有着不同程度的偏重，也不可能面面俱到地进行考查，这也就给命题带来了多个角度的可能性。由于考查的环节或是角度不同，考查的方式也就明显不同，因此在平时的复习中，要尽可能的引导学生对每个知识点、每个环节要做到理解和掌握。实验探究-影响电流热效应的因素【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。《探究影响电流热效应的因素》常考问题：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.注意事项：要检查装置的密闭性，容器中被加热液体的初始温度和质量要相等，通过观察液面高度差来间接观察导体产生的热量大小；7.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；8.该实验成败的关键是：确保密闭容器的密封性良好；9.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。A组（中考真题感知）1.（2022·株洲）图10是探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，通电前A、B两个U形管内的液面相平，通电一定时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（）。A.I1＝I2，A管中的液面较低；B.I1＝I2，A管中的液面较高；C.I1＞I2，A管中的液面较低；D.I1＞I2，A管中的液面较高2.（2023·抚顺、铁岭）用如图所示的装置可探究电流产生热量与___________（填“电流”或“电阻”）的关系，若通过R2的电流为1A，通电1min，R2产生的热量为___________J。若将R3更换为10Ω的电阻，___________（填“仍能”或“不能”）完成该实验探究。3.（2023·枣庄）在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中。某兴趣小组猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图所示，三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，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。（1）要探究电热与电阻的关系。应选用__________组合，并将它们__________接到电源两端进行实验。（2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下，__________。（3）实验中通过观察U型管中液面高度的变化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．探究平面镜成像的特点4.（2023·济宁）电流做的功跟电压、电流和通电时间三个因素都有关。小明想通过实验验证电功跟电压的关系，选用的器材如图所示。其中甲、乙两玻璃瓶内装有初始温度相同、等质量的煤油，两电阻丝阻值不同（）。（1）将两根电阻丝串联后接入电路中，可控制______和______相等；（2）通电一段时间后，通过观察______来比较电流做功多少；（3）通过实验发现：在相同时间内，电流通过电阻丝______（选填“”或“”）做的功多；（4）若两端的电压为3V，电路中的电流为0.4A，则10s内电流通过做的功为______J。5.（2023·云南）实验小组在老师指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图甲所示的电路。（1）用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉___________；（2）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R___________（选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察___________来比较相同时间内不同电流产生热量的多少；（3）调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法：___________；（4）同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有___________（请举一例）；（5）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中___________（选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的电阻___________联（选填“串”或“并”）进行实验。（6）本实验应用的研究方法有转换法和___________法。6.（2023·北京）小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，其中两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝R1和R2。（1）该实验采用串联电路可以控制________相同和________相同；（2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是：________。7.（2022·扬州）如图1所示，将阻值为R0=5Ω，R1=10Ω，R2=15Ω的3段电阻丝分别浸没在质量和初温均相同的煤油中，可以通过比较___________来比较电阻丝产生热量的多少。按图2连接电路，将S置于1，通电1分钟，A、B两温度计示数分别升高和，R1的功率为P1，则___________（选填“>”、“<”或“=”，下同）。断开S，待煤油温度降到初温，将S置于2，通电1分钟，A温度计示数升高，R2的功率为P2，则___________，P1___________P2。8.（2022·宜昌）小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好，电源电压为6V。（1）小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时，______，电阻产生的热量越多”的结论。（2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她猜想的现象是（；）A.正常工作时，“36V54W”的灯泡比“12V6W”的灯泡亮B.接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热C.电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热（3）为了验证猜想，小芳选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，请你用笔画线把电路连接完整。______闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是______，请你提出改进办法：______。9.（2022·湘潭）如图所示，烧瓶里装有质量和初温都相同的煤油，两电阻丝的阻值不同。闭合开关，通过两电阻丝的电流_______，两电阻丝产生的热量_______（均填“相等”或“不相等”）。如果将某一烧瓶里的煤油换成0.2kg的水，温度升高5℃，水吸收的热量是_______J。10．（2021·辽宁）如图是焦耳定律的实验装置，其中R1=5Ω，R2=R3=10Ω。只闭合S1可以探究电流产生热量与______的关系，若电路中的电流为0.1A，通电10min电阻R1产生的热量为______J。闭合S1和S2，通过R1的电流是R2的2倍，左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，这说明______（填“电流”或“电阻”）对产生热量多少影响更大。11.（2021·齐齐哈尔市）如图所示的电路中，接通电源，通电一段时间后，______侧U型管液面高度的变化较大（选填“左”或“右”），如果通过甲容器中电阻丝的电流是，则乙容器中电阻丝在内产生的热量是______。12．（2021·广东）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形管内液面的______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。13.（2021·贵港）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R1>R2。实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系；（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；_______（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制_______；电阻丝放出热量的多少，通过_______来进行判断。（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入_______相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容_______水的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）；实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，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。实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，在实验一中温度升高Δt1，在实验二中温度升高Δt1′，则Δt1′_____2Δt1（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小______正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值_______的电阻丝（选填“相同”或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为Δt，若不计热量损失，则a液体的比热容为________（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。14.（2021·安顺）小明在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提出了下列猜想：A．与通电时间有关B．与电阻大小有关C．与电压大小有关D．与电流大小有关实验器材有：阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。请回答下列问题（1）探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，闭合开关一段时间后火柴头才燃烧，这一现象说明：①电阻丝产生的热量通过______的方式传递给火柴头；②电阻丝产生的热量与通电时间______（选填“有关”或“无关”）；（2）探究猜想B时，如图所示，将10Ω和20Ω的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴头分别接触电阻丝（设火柴头与整根电阻丝接触）；①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否判断该电阻丝产生的热量多？______（选填“能”或“不能”）；②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组电阻丝进行实验更可行?______（填字母序号）A．20Ω30Ω；；B．15Ω15Ω；；C．5Ω25Ω（3）小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为：串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同，那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计______？请你说明理由______。B组（限时针对训练）1.如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法正确的是（）。A．U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故B．通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的C．图甲可用于探究电热与电流的关系D．图乙可用于探究电热与电阻的关系2.小华利用图中的实验装置来探究“影响通电导体产生热量的因素”，下列说法正确的是（）。A．甲图实验装置是探究电热与电流的关系B．两个实验装置都是通过观察两个U形管中液面的高度差来比较产生的电热的多少C．甲图中闭合开关后，a管中液面上升比b快D．乙图中闭合开关后，c管中液面上升比d快3.小明利用如图所示的实验装置探究导体产生的热量与电阻大小的关系。甲、乙两瓶中装有质量与初温相同的煤油，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的小。（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，主要是由于；；（2）实验中，；瓶中的温度计示数升高的快，由此得出的实验结论是；；（3）若乙瓶中的温度计示数变化了10℃，其中镍铬合金丝消耗了3.5×10-3kWh的电能，烧瓶中煤油的质量是；kg。［已知，不计热损失］4.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透明容器。其中密封着等量的空气和一段电阻丝，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U形管中；的变化来比较导体所产生热量的多少；（2）用甲装置进行实验时，一段时间后，；侧（选填“左”或“右”）密闭容器中电阻丝产生的热量较多，由此得到的结论是；。在实验中，改变滑片的位置，多次进行实验的目的是；；（3）乙装置中是探究电流产生的热量跟；的关系，图中R3的作用是；；（4）电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热，可用；（选填“甲”或“乙”）装置的实验现象加以验证解释。5.用如图1所示的装置探按“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。相同烧瓶内装满了煤油。（1）烧瓶中装入的煤油是；（填“导体”或“绝缘体”）；（2）请根据实物电路，在虚线框内画出对应的电路图；；；（3）为达到实验目的，采用探究方法是；，选用的两电阻丝R1和R2的阻值应；，通过R1的电流；通过R2的电流；（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明；；（5）小红用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像。根据焦耳定律可知，图中能正确反映h﹣I关系的是；。A．

B．

C．

6.如图所示，为某小组探究“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。（1）小明发现接线板上接入的用电器越多，接线板的导线越容易发热，由此他猜想电流产生的热量与；；有关；小芳猜想电流产生的热量可能与电阻大小有关，请写出一个能支持她猜想的生活现象：；（2）小明为了验证自己的猜想，他选用了三个5Ω的电阻丝将甲图装置接入电路进行实验，由现象可以得出的结论是；（3）小芳为了验证自己的猜想，选用了5Ω和100Ω的电阻丝将乙图装置接入电路进行实验，闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是，请你提出改进办法：（4）实验中通过观察U形管的高度差的变化反映产生的热量多少，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例也采用此方法的是：。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”7.探究“电流通过导体时产生热量的多少”，图甲、乙两个相同的透明容器。其中密封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）甲装置实验时，将两只阻值不同的电阻串联的目的，是为了控制；、；相同，研究电流产生热量与电阻的关系；（2）乙装置C、D透明容器中，产生热量较多的是；容器观察实验现象，得出的结论是；；（3）丙实验，通过观察；来比较电