实验25 探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关解析版Word文档下载推荐.docx
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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、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。
7、该实验成败的关键是：
确保密闭容器的密封性良好。
8、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。
8、计算公式：
Q=I2Rt（适用于所有电路）对于纯电阻电路可推导出：
Q=UIt=U2t/R=W=Pt
①串联电路中常用公式：
Q=I2Rt。
Q1:
Q2:
Q3:
…Qn=R1:
R2:
R3:
…:
Rn
并联电路中常用公式：
Q=U2t/RQ1:
Q2=R2:
R1
②无论用电器串联或并联。
计算在一定时间所产生的总热量常用公式Q=Q1+Q2+…Qn
③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：
Q=U2t/R=Pt
【创新母题】：
如图所示小刚同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时,采用了如图所示的实验装置,其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气,将1、2和3、4导线分别接到电源两端.
（1）实验中通过观察U形管中的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少.这种实验方法叫.下面实验也用这种实验方法的是。
A.认识电压时,我们用水压来类比
B.用光线来描述光通过的路径
C.把敲响的音叉来接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动
D.用斜面和小车来研究阻力对物体的影响
（2）装置中的U形管（选填“是”或“不是”）连通器.
（3）甲图所示的装置是用来研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。
（4）乙图所示的实验装置是用来研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“c”或“d”）容器中电流产生的热量多。
（5）实验过程中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。
（6）英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为 。
（7）小刚同学认为将乙图中d容器外侧的电阻丝改为5Ω的小灯泡，也可以得出（4）中的结论，你同意他的看法吗，理由是：
。
【答案】：
（1）液面高度；
转换法；
C；
（2）不是；
（3）电阻；
b；
（4）电流；
c。
（5）透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）。
（6）电阻；
通电时间；
Q=I2Rt。
（7）同意；
因为改为小灯泡以后，流过d中瓶子的电阻丝的电阻并没有发生变化，还是5Ω，通电时间和电阻相同，只有电流不同，利用控制变量法仍可以探究产生热量与电流的关系；
【解析】：
（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,这种研究方法叫转化法;
A、电流不能直接观察,水流能够直接观察,利用能够直接观察的水流说明电流的形成和作用,采用的是类比法;
B、在研究光的传播时,利用光线反映光的本质,间接的研究光的传播,研究起来更方便、更形象,采用的是模型法;
C、把敲响的音叉接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动,把音叉的振动通过水花来体现,运用了转化法;
D、水平面越光滑,小车所受阻力越小,运动距离越远,如果小车不受力,小车将做匀速直线运动;
本实验用到了实验推理的研究方法.
所以C选项是正确的;
（2）U形管本身是一个连通器,但图中的U形管,一端被封闭,不符合“两端开口,底部连通”这一特点,因此,不是连通器;
（3）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;
通过一段时间,b容器中电流产生的热量较多,该容器的电阻最大;
（4）图乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联,根据串联电路的电流特点可以知道,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5Ω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,烧瓶内的电阻值都是5Ω,阻值相等,通电时间相等,电流不同,运用控制变量法,探究电流产生热量跟电流的关系;
通过一段时间,c容器中电流产生的热量多.
（5）电热丝产生的热量首先是通过传递给空气，使得空气的压强增大，进而推动液柱的高度变化，因此如果液面高度没有变化，应该是系统的气密性出现了问题，即可能漏气，或者电阻被短路，没有热量产生。
（6）英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为Q=I2Rt。
（7）同意；
本题考查控制变量法的应用。
练习1：
（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（R1＜R2）串联接到电源两端．电阻丝R1和R2串联的目的是保证相同，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，将一段导线与电阻丝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”）
（1）电流；
电阻丝产生的热量的多少；
（2）电阻；
（3）大
（1）电路串联能保证电流大小相等；
实验运用了转换法，将想观察的“产生热量多少”通过气体的热胀冷缩转换成了“U形管两端液面高度差的变化”．
（2）实验中控制的变化量只有电阻大小不同，而目的就是为了使电压相同情况下电流大小不同，实验证明电流大小确实对产生热量的多少有所影响．
（3）当R2并联了一个电阻后，干路的总电流增大了，因此通过R1的电流也增大了，相同时间产生的热量变多，液面高度变化变大．
练习2：
（2019●衡阳）小明用如图甲所示实验装置探究a、b两种液体的吸热能力，在两个相同的烧瓶内分别接入电阻丝，装人质量相等的a、b两种液体，并分别插入温度计。
（1）实验中选用的两根电阻丝的阻值应______（选填“相同”或“不同”）
（2）实验中，用_________（选填“A”或“B”）间接反映液体吸收热量的多少;
通过比较______（选填“A＂或“B＂）来判断液体吸热能力的强弱;
A.通电时间B.温度计示数的变化量
（3）下表是某次的实验数据液体a加热后的温度如图乙所示，将温度计示数填入相应表格中。
分析可知，________（选填“a”或“b”）液体的吸热能力较强。
（4）设质量为m的a液体中电阻丝的阻值为R，测出其电流为I，通电一段时间t后，温度
计的示数变化量为∆t，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），用该表达式计算出的比热容会比实际值______（选填偏大”或“偏小”）
（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的煤油，并接入兩根阻值不同的电阻丝，就可用这
个装置来探究电流产生的热量与________的关系。
（1）相同；
（2）AB；
（3）48℃；
液体b；
（4）c=I2Rt/0.15Δt；
偏大；
（5）电阻。
（1）由于两电阻丝串联,所以通过的电流相同,通电时间相同,为控制液体吸收相同的热量,由Q=I2Rt知,实验中应选用两根阻值相同的电阻丝。
（2）实验中,不考虑热量损失时,液体吸收的热量等于电阻丝放出的热量,而相同电阻丝通过相同电流时产生的热量正比于通电时间,故可用通电时间来间接反映液体吸收热量的多少;
比较吸热能力时,可以通过比较温度计示数的变化量来判断液体吸热能力的强弱。
（3）由图乙知道,温度计分度值为2℃,示数为48℃;
分析表格中数据知道,加热相同时间,液体b的温度升高得小,故b液体吸热能力较强。
（4）根据题意,由Q=I2Rt及Q=cmΔt知,a液体的比热容c=I2Rt/mΔt;
由于实际上放出的热量不能完全被液体吸收,所以用该表达式计算出的比热容会比实际值偏大。
（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的煤油,并接入两根阻值不同的电阻丝,由于通过的电流相同,通电时间相同,则可以用这个装置来探究电流产生的热量与电阻的关系。
练习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。
（1）液面高度差；
（2）电流；
（3）C。
（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，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5Ω的电阻并联后再与一个5Ω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5Ω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5Ω，通电一段时间，由Q＝I2Rt知，C容器中电流产生的热量多。
练习4：
（2019●昆明）在“探究电流产生的热里与哪些因素有关”的实验中，提供了如图15的实验器材，其中R1＞R2。
实验一：
探究电流产生的热量与电阻的关系：
（1）请按照图15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△t1________△t2（选填“大于”，“等于”或“小于”）
实验二：
探宂电流产生的热S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。
实验发现：
用电阻丝R1（或R2）加热的煤油，温度升高△t1’（或△t2’________2△t1（或2△t2）（选填“大于“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流的________正比例关系。
（5）你认为做这个实验产生误差的主要原因是：
（1）
（2）电流相等；
温度升高的示数；
（3）大于；
（4）大于；
不成正比；
（5）两瓶煤油的质量大小是否相等；
（1）探究电流产生的热量与电阻的关系,应该控制通过电阻的电流和通电时间相同,电阻不同,因此应该让两个电阻丝串联。
滑动变阻器按“一上一下”的原则接入电路。
（2）串联电路中电流处处相等,两个电阻丝串联是为了控制电流相等,本实验中电流产生的热量不能用眼睛直接观察,我们是通过观察烧瓶中温度计示数的变化来反映电阻丝通电后产生热量的多少。
（3）两个电阻丝串联,电流相等,通电时间相同,且R1>
R2,根据Q=I2Rt可知,电阻大的产生的热量多,因此Δt1>
Δt2。
（4）电流变为原来的二倍,且通电时间相同,根据Q=I2Rt可知,温度升高量Δt1'
大于2Δt1,说明电流产生的热量与电流不是正比例关系;
（5）烧瓶内煤油的温度不同,两瓶煤油的质量大小是否相等，与外界发生热传递时损失的能量不同,因此会有实验误差。
练习5：
（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形,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。
（1）属于；
电阻；
（3）U形管液面高度；
BD；
（4）2；
400；
（5）透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）
（1）U形管符合两端开口,底部连通，连通器的特点，因此属于连通器。
（2）该实验是通过控制变量法来探究影响产生热量多少的因素，图甲是串联因此电流是相同的，通电时间也相同，电阻是5Ω和10Ω不同，因此是探究当通电时间和电流相同的情况下，产生的热量与电阻的大小关系。
（3）实验中，产生热量的多少是通过转换法进行辩解和比较的，是把产生热量的多少通过U形管中液面的高度来间接反映。
用了此探究方法的是BD，其中A是运用了控制变量法，C选项是运用了理想模型法。
（4）电流表的示数首先看清选择量程是0—3A，指针对准2，因此是2A，根据焦耳定律Q=I2Rt；
即可算出产生的热量。
（5）电热丝产生的热量首先是通过传递给空气，使得空气的压强增大，进而推动液柱的高度变化，因此如果液面高度没有变化，应该是系统的气密性出现了问题，即可能漏气，或者电阻被短路，没有热量产生。
练习6：
黄石）
（1）为探究影响电阻大小的因素，甲同学利用同一种合金材料的a、
b、c三条电阻丝进行实验，a、b长度相同，b、c粗细相同，如图1所示。
连接电路，分别
接通a、b、c，电流表的三次示数如图2所示，根据示数可以得出以下结论：
①比较a、b两次电表示数，可以得出电阻大小跟导体 有关。
②比较b、c两次电表示数，可以得出电阻大小跟导体 有关。
③由实验可以得出：
三个电阻丝阻值从大到小关系是 。
（2）乙同学利用这套实验器材试图对电热与电阻的关系进行探究：
①考虑到没有计时工具，他用小木棍蘸取等量蜡烛油分别粘放在a、b、c电阻丝的中点处，然后使a、b、c电阻丝能同时通电发热。
乙同学是想利用 来反映电阻丝发热量的大小。
②乙同学选择的电路图如图3所示，采取的是三个电阻丝 （选填“串联”或“并联”）的连接方式，请你将未完成的电路连线补充完整。
③接通电路，观察到小木棍掉落的先后顺序是 。
结合实验现象和甲同学实验得到的电阻大小关系，乙同学推测出：
通电时间相同的情况下，电阻大的电阻丝产生的电热 （选填“多”或“少”），发现该结论与已学的焦耳定律不符。
请你帮助他进行解释：
在相同的通电时间内，当 时，电阻大的电热就多；
当 时，电阻大的电热就少。
（1）①横截面积；
②长度；
③Ra＞Rb＞Rc；
（2）①小木棍掉落的时间；
②并联；
见下图；
③c、b、a；
少；
通过电阻的电流相同（串联）；
电阻的电压相同（并联）。
（1）①同一种合金材料的a、b、c；
a、b长度相同，粗细不相同，a、b两次电表示数不同，比较a、b两次电表示数，Ia＜Ib，可以得出电阻大小跟导体横截面积有关。
②b、c粗细相同，材料相同，长度不同，b、c两次电表示数不同，Ib＜Ic，由此可得，电阻大小跟导体长度有关，。
③已知Ia＜Ib，Ib＜Ic，由欧姆定律可知，Ra＞Rb，Rb＞Rc．由此可以得出：
三个电阻丝阻值从大到小关系是Ra＞Rb＞Rc。
（2）①用小木棍蘸取等量蜡烛油分别粘放在a、b、c电阻丝的中点处，然后使a、b、c电阻丝能同时通电发热，吸热多的蜡油先熔化，则小木棍先掉落，因此可利用小木棍掉落的时间来反映电阻丝发热量的大小。
②由图可知，三个电阻丝首位顺次连接，并联接入电路；
补充图如下：
③已知三个电阻丝阻值从大到小关系是Ra＞Rb＞Rc。
由Q＝W＝U2t/R可得，三电阻丝吸热关系Qc＞Qb＞Qa。
所以观察到小木棍掉落的先后顺序是c、b、a。
由乙同学的实验可得出：
通电时间相同的情况下，电阻大的电阻丝产生的电热反而少了，是因为电流不同；
因此在相同的通电时间内，当通过电阻的电流相同（串联）时，电阻大的电热就多；
当电阻的电压相同（并联）时，电阻大的电热就少。
练习7：
舟山）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：
①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；
②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）通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少；
（2）保持前后两次电阻的大小相同；
（3）电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多
（1）为比较电热丝产生热量的多少，是通过转换法来把不容易计算和衡量的物理量通过转换成玻璃管中液面高度来间接反映产生热量的多少。
（2）在探究产生热量的多少与电阻的大小关系时，要运用控制变量法，把其他可能的影响因素都维持相同，电阻不同，这样才能探究与电阻的具体关系。
（3）这个是开放题目，但是要控制其他因素相同，电阻不同即可。
练习8：
（2018·
怀化）探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验
如图甲和乙所示，两透明容器中密封着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来连接到电源两端，通电一定时向后，比较两个U形管中液面高度差的变化。
（1）在图甲中，通过两电热丝的电流 ；
该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的 关系。
（2）在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与通过导体的 关系。
（3）在该实验中，我们是通过观察U型管中液面的 来比较各容器中电热丝产生热量的多少的。
（4）英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为 。
（1）相等；
电阻；
（3）高度差；
（4）电阻；
（1）在图甲中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流I与通电时间t相同；
故该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻的关系。
（2）在图乙中，电阻和通电时间时相同的，而通过它们的电流不同，故探究导体产生的热量与通过导体的店里关系。
（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体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）英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为Q=I2Rt。
练习9：
下面是小宇同学在实验室中研究电流产生的热量多少跟哪些因素有关的实验记录，有不完整的地方，请你帮他填写完整。
课题：
研究电流产生的热量多少与哪些因素有关.
装置及原理：
我们组的同学组装了如图所示的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻值比乙瓶中的大，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里上升。
电流产生的热量越多，煤油上升的高度_________。
实验过程：
①接通电路一段时间，比较两瓶中的煤油哪个上升得高，实验结果是：
_________瓶中的煤油上升得高。
这表明，电阻越大，产生的热量越多。
②在两玻璃管中的液柱降回原来的高度后，调节滑动变阻器，使电流增大，重做上述实验，通电时间与前次相同。
在两次实验中，比较甲瓶（或乙瓶）中的煤油哪次上升得高。
实验结果：
在第二次实验中，瓶中煤油上升得较_________。
这表明，电流越大，电流产生的热量越多。
③实验表明，通电时间越长，瓶中煤油上升得越高，电流产生的热量越_________。
我们小组的同学一起对实验现象进行归纳分析，找到了电流产生热量的多少与_________、_________、_________等因素有关。
【答
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