2019年中考物理實驗專題復習-探究電流的熱效應的實驗(答案解析)

2019年中考物理實驗專題復習——探究電流的熱效應的實驗答案解析1．（2018日照）某學習小組在老師的指導下，探究電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關。他們用的實驗器材如圖所示，兩個透明容器中密封著等量空氣，U形管中液面最初相平，兩個密閉容器中都有一段電阻絲。（1）請你用筆畫線代替導線，把圖甲兩個容器的電阻絲接到電路中。（2）實驗中通過觀察液面高度的變化來比較電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少，這種方法叫轉換法。（3）接好電路，閉合開關，通電一段時間后，右（填“左”或“右”）側U形管中液面高度變化大，此實驗現(xiàn)象表明，在電流和通電時間均相同的情況下，電阻越大，所產(chǎn)生的熱量越多。（4）讓兩個密閉容器中的電阻一樣大，在其中一個容器的外部將一個相同阻值的電阻和這個容器內(nèi)的電阻并聯(lián)（如圖乙所示）．移走圖甲中的電阻，換接圖乙中的電阻到電路中，重新做這個實驗。此時通過兩容器中電阻的電流不同，在通電時間相同的情況下，觀察U形管中液面高度變化，由此得到的結論是在電阻和時間相同的情況下，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多（5）如果熱量用Q表示，電流用I表示，電阻用R表示，時間用t表示，則Q=I2Rt?！究键c】JH：焦耳定律．菁優(yōu)網(wǎng)版權所有【專題】13：實驗題；5A5：探究型實驗綜合題．【分析】（1）根據(jù)“在電流和通電時間相同時，導體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關系”，可確定是串聯(lián)電路，以根據(jù)電流流向法，從電源的正極出發(fā)依次連接電路元件，然后回到電源負極即可；（2）電流產(chǎn)生的熱量不能用眼睛直接觀察，通過液面高度差的變化來反映；（3）由電路圖可知兩電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知通過它們的電流關系，據(jù)Q=I2Rt比較兩電阻產(chǎn)生的熱量關系，密閉空氣吸收熱量后，體積不變，壓強變大，U形管內(nèi)兩液面的差值變大，據(jù)此進行解答；（4）探究電流產(chǎn)生熱量跟通電電流關系時，控制通電時間和電阻不變；（5）根據(jù)焦耳定律的公式分析?！窘獯稹拷猓海?）將滑動變阻器，兩相同的透明容器中的U形管，開關，逐一順次連接即可，滑動變阻的連線要注意一上一下，如下圖所示：；（2）電流產(chǎn)生的熱量不便于用眼睛直接觀察和測量，通過U形管內(nèi)液柱的高度差來反映，這種方法是初中物理常用的轉換法；（3）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，兩電阻絲串聯(lián)時通過它們的電流相等；由Q=I2Rt可知，在電路和通電時間相同時，右側電阻較大，產(chǎn)生的熱量較多，密閉空氣吸收熱量后，體積膨脹，右側氣體膨脹更大所以B管中的液面較高；（4）在乙裝置中一個5Ω的電阻與兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，B端兩個電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I右=I左，兩個5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知I右=I1+I2，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I1=I2，所以右邊容器中的通過電阻的電流是左側通過電流的一半，根據(jù)U型管液面的高度可知，電流越大，熱量越多；故結論為：在電阻和時間相同的情況下，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多；（5）由焦耳定律可知，Q=I2Rt。故答案為：（1）見上圖；（2）轉換法；（3）右；電阻；（4）在電阻和時間相同的情況下，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多；（5）I2Rt?！军c評】此題主要考查的是學生對“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻、電流的關系”實驗的理解和掌握，注意控制變量法和轉換法的運用是解決該題的關鍵。2．（2018年蘭州）探究“通電導體產(chǎn)生的熱量Q與電阻R的關系”，他們選用了以下實驗器材：兩個完全相同的燒瓶，燒瓶內(nèi)分別裝有質(zhì)量和初溫相同的水和煤油，相同的溫度計A和B、阻值分別為R1、R2的電阻絲（R1＜R2）還有滿足實驗要求的電源、滑動變阻器、電流表、開關和導線，他們設計了如圖所示的實驗電路，進行如下實驗：閉合開關，通電一段時間后，記下溫度計A的示數(shù)為t1，溫度計B的示數(shù)為t2，發(fā)現(xiàn)t1＜t2，請根據(jù)以上敘述回答下列問題：①實驗中是通過觀察溫度計示數(shù)的變化來反映電流產(chǎn)生熱量的多少。②請指出實驗過程中存在的問題：沒有控制燒瓶中的液體的質(zhì)量和種類是相同的。③實驗改進后得出的結論是：電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關；電阻越大，產(chǎn)生熱量越多?！痉治觥浚?）溫度計示數(shù)的變化反應了液體溫度的變化，反映了液體吸收熱量即電流產(chǎn)生熱量的多少；（2）探究電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小的關系，根據(jù)Q=I2Rt可知，應控制電流和通電時間相同，控制燒瓶中的液體的質(zhì)量和種類是相同的這樣才能得出正確的規(guī)律；（3）電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關；電阻越大，產(chǎn)生熱量越多?！窘獯稹拷?；（1）實驗中通過觀察溫度計示數(shù)的變化來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少；（2）實驗中采用的是控制變量法，應控制燒瓶中的液體的質(zhì)量和種類是相同的；（3）實驗改進后得出的結論是：電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關；電阻越大，產(chǎn)生熱量越多。故答案為：（1）溫度計示數(shù)的變化；（2）沒有控制燒瓶中的液體的質(zhì)量和種類是相同的；（3）電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關；電阻越大，產(chǎn)生熱量越多?！军c評】理解焦耳定律的公式Q=I2Rt，知道要想探究電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小的關系，就要控制電流和通電時間相同，是解答的突破口。3.（2018河北）用如圖19所示的裝置探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的關系”。相同燒瓶內(nèi)裝滿了煤油。(1)燒瓶中裝入的煤油是________(選填“導體”或“絕緣體”)。(2)請根據(jù)實物電路，在虛線框內(nèi)畫出對應的電路圖。(3)為達到實驗目的，選用的兩電阻絲R1與R2的阻值應________，通過R1的電流______通過R2的電流。(4)通電一段時間后，乙燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大。說明_______________________________________________________________________________。(5)小紅用如圖20所示的裝置，進一步探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的關系”。經(jīng)多次實驗測量，收集實驗數(shù)據(jù)，繪制了燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度h與電流I的關系圖象。根據(jù)焦耳定律可知，圖21中能正確反映h-I關系的是____________。【拓展】用Q=I2Rt可以計算電流通過任何用電器產(chǎn)生的熱量，能用Q=UIt計算通過任何用電器產(chǎn)生的熱量嗎？請用實例說明原因。_________________________________________________________________________________________________________________________________________?！敬鸢浮?1).絕緣體(2).(3).相等(4).小于(5).在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，導體產(chǎn)生的熱量越多(6).A(7).不能(8).因為用Q=UIt計算出來的是電路產(chǎn)生的總功，而總功除了用電器產(chǎn)生的熱量，另外一部分可能轉化為其他能量，例如電風扇電路產(chǎn)生的總功一部分轉化為電熱，一部分轉化為機械能【解析】分析：（1）容易導電的物體叫導體，不容易導電的物體叫絕緣體，根據(jù)導體和絕緣體的定義可做出判斷。（2）以實物圖為依據(jù)，根據(jù)電流方向畫出電路圖；（3）探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的關系”的實驗，應采取控制變量法，以此分析即可；（4）通電一段時間后，乙燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大。說明導體產(chǎn)生的熱量多；（5）根據(jù)焦耳定律可知，分析h-I關系即可；解答：(1)燒瓶中裝入的煤油是絕緣體；（2）根據(jù)實物圖可知，從電源正極先接開關，再接L2，R0和R1并聯(lián)后，再串聯(lián)在電路中，答案如下圖：（3）探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的關系”的實驗，應采取控制變量法，必須控制電阻相等，電流不同，根據(jù)并聯(lián)電路的特點可知，通過R1的電流小于通過R2的電流。(4)通電一段時間后，乙燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大，說明在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，導體產(chǎn)生的熱量越多。（5）根據(jù)焦耳定律可知，電阻產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比。而燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度h越大，導體產(chǎn)生的熱量越多，能正確反映h-I關系的是A。不能用計算通過任何用電器產(chǎn)生的熱量，因為用計算出來的是電路產(chǎn)生的總功，而總功除了用電器產(chǎn)生的熱量，另外一部分可能轉化為其他能量，例如電風扇電路產(chǎn)生的總功一部分轉化為電熱，一部分轉化為機械能。故答案為：(1).絕緣體(2).(3).相等(4).小于(5).在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，導體產(chǎn)生的熱量越多(6).A(7).不能(8).因為用計算出來的是電路產(chǎn)生的總功，而總功除了用電器產(chǎn)生的熱量，另外一部分可能轉化為其他能量，例如電風扇電路產(chǎn)生的總功一部分轉化為電熱，一部分轉化為機械能?！军c睛】本題考查了學生對焦耳定律的認識，注重了探究實驗的考查，同時在該實驗中利用了控制變量法和轉換法，是中考物理常見題型。4．（2018懷化）探究“電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與什么因素有關”的實驗如圖甲和乙所示，兩透明容器中密封著等質(zhì)量的空氣，兩容器中的電阻絲串聯(lián)起來連接到電源兩端，通電一定時向后，比較兩個U形管中液面高度差的變化。（1）在圖甲中，通過兩電熱絲的電流相等；該實驗是探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與導體的電阻關系。（2）在圖乙中，是探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與通過導體的電流關系。（3）在該實驗中，我們是通過觀察U型管中液面的高度差來比較各容器中電熱絲產(chǎn)生熱量的多少的。（4）英國物用學家焦耳通過大量實驗，最先精確的確定了電流通過導體時產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比這個規(guī)律叫做焦耳定律，其表達式為Q=I2Rt。【分析】（1）探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關系時，控制通電時間和電流不變；（2）探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關系時，控制電流和通電時間不變；（3）電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉換法；（4）根據(jù)焦耳定律內(nèi)容分析?！窘獯稹拷猓海?）在圖甲中，將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通過它們的電流I與通電時間t相同；故該實驗是探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與導體的電阻的關系。（2）在圖乙中，電阻和通電時間時相同的，而通過它們的電流不同，故探究導體產(chǎn)生的熱量與通過導體的店里關系。（3）電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉換法；（4）英國物用學家焦耳通過大量實驗，最先精確的確定了電流通過導體時產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比這個規(guī)律叫做焦耳定律，其表達式為Q=I2Rt。故答案為：（1）相等；電阻；（2）電流；（3）高度差；（4）電阻；通電時間；Q=I2Rt。5.（2017?衢州）大家都知道：“摩擦生熱”．那摩擦做功與生熱之間存在怎樣的關系？焦耳等科學家運用多種方法、不同實驗，測出做功（W）和做功產(chǎn)生的熱（Q）兩者之間的比值關系．其中最經(jīng)典的是1847年焦耳設計的槳葉輪實驗：如圖甲，在一個裝滿水的絕熱桶里放入銅制的翼輪，多次用下落的重物帶動翼輪上的葉片轉動，轉動的葉片與水摩擦，產(chǎn)生的熱使水的溫度升高．焦耳通過測量所掛重物的重力（質(zhì)量）和重物下落的距離，計算出重物做的功，即翼輪克服水的摩擦所做的功（W）；測量絕熱桶中水升高的溫度，從而計算出水吸收的熱（Q）．（1）焦耳做這個實驗的目的是研究摩擦做功和產(chǎn)生熱量的關系．（2）小柯利用刻度尺、溫度計、天平、雙層真空平底圓柱體保溫杯、水等器材，粗略測量做功和做功產(chǎn)生的熱之間的比值關系．具體方案是：①用刻度尺測量空保溫杯內(nèi)部高度，記為h杯．②用天平稱量一定質(zhì)量的水，記為m水，用溫度計測出水的溫度，記為t1．③將水倒入保溫杯中，測量杯中水的高度，記為h水．計算出h杯﹣h水，這也就是杯中水下落的高度．④在保溫杯蓋子上安裝一支分度值為0.1℃的溫度計（連接處密閉絕熱），蓋緊保溫杯，如圖乙．⑤將保溫杯慢慢上下翻轉多次（n次）（填寫操作），計算出水的重力所做的功（W）．⑥測出杯中水的溫度，記為t2，計算出水吸收的熱（Q）．⑦根據(jù)⑤、⑥數(shù)據(jù)，得出兩者的比值關系．【分析】根據(jù)W=Gh要計算出重物做的功，需要測量G與h．（1）由題意解答即可；（2）將保溫杯慢慢上下翻轉多次（n次），根據(jù)W=Gh算出水的重力所做的功，再算出與水吸收的熱（Q）之比．【解答】解：根據(jù)W=Gh知要計算出重物做的功，需要測量所掛物體的重力G和重物下落的距離h；（1）由題意知焦耳做這個實驗的目的是研究摩擦做功和產(chǎn)生熱量的關系；（2）要粗略測量做功和做功產(chǎn)生的熱之間的比值關系，具體方案是：①用刻度尺測量空保溫杯內(nèi)部高度，記為h杯．②用天平稱量一定質(zhì)量的水，記為m水，用溫度計測出水的溫度，記為t1．③將水倒入保溫杯中，測量杯中水的高度，記為h水．計算出h杯﹣h水，這也就是杯中水下落的高度．④在保溫杯蓋子上安裝一支分度值為0.1℃的溫度計（連接處密閉絕熱），蓋緊保溫杯，如圖乙．⑤將保溫杯慢慢上下翻轉多次（n次），根據(jù)W=Gh=nm水g（h杯﹣h水），算出水的重力所做的功W．⑥測出杯中水的溫度，記為t2，計算出水吸收的熱（Q）．⑦根據(jù)⑤、⑥數(shù)據(jù)，得出兩者的比值關系．故答案為：所掛重物的重力；（1）研究摩擦做功和產(chǎn)生熱量的關系；（2）將保溫杯慢慢上下翻轉多次（n次）．【點評】本題考查了“研究摩擦做功和產(chǎn)生熱量的關系”的實驗設計的實驗目的、實驗步驟等知識，難度不是很大．6．（2017?威海）根據(jù)下列兩個實驗，回答相關問題：（1）電流做功的過程是把電能轉化為其他形式能的過程，一般情況下電流做功的多少我們無法直接觀察出．小明同學為了“探究影響電流做功的因素”，設計了如圖1所示的實驗，通過此實驗可以較形象的比較出電流做功的多少．該實驗是通過觀察物體被提升的高度比較電流在不同情況下做功多少的，此過程中是把電能轉化為機械能；將滑動變阻器的滑片P向左調(diào)節(jié)時，電流表和電壓表的示數(shù)都變大，相同時間內(nèi)物體被吊起的度度也變大了，這說明當時間相同時，電壓越大，通過的電流越大，電流做功越多．（2）實際生活中，用電器接通電源后，都伴有熱量的產(chǎn)生，小明在“探究電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少與什么因素有關”時，采用了如圖2所示的實驗裝置，其中a、b、c、d四個相同的容器密閉著等量空氣并與U形管緊密相連，實驗前U形管兩端液面相平，將1、2和3、4導線分別接到電源兩端．在實驗過程中，通過觀察U形管中液面高度的變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的多少：圖甲所示的裝置是用來研究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關系，圖乙所示的裝置是用來研究通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電流大小的關系，綜合分析圖甲乙兩裝置的實驗現(xiàn)象，可以得出的結論是電流通過導體產(chǎn)生熱量與通過導體的電流和電阻大小有關，通過導體的電流越大，導體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多．．【考點】J6：電功的測量；JH：焦耳定律．【分析】（1）電流做的功過程中，將電能轉化為物體的機械能；根據(jù)W=UIt進行分析，即當時間相同時，電壓越大，電流越大，電流做的功就越多，電流轉化為物體的機械能就越多；（2）電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉化法；電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關．探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關系時，控制通電時間和電流不變；探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關系時，控制電阻和通電時間相同；綜合分析圖甲乙兩裝置的實驗現(xiàn)象得出結論．【解答】解：（1）圖1所示的實驗是通過觀察物體被提升的高度來比較電流在不同情況下做功多少的；由W=UIt可知，當時間相同時，電壓越大，通過的電流越大，物體被吊起的高度也越大，說明電能轉化為物體的機械能越大，即電流做功越多．（2）電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉化法；如圖甲，兩個電阻串聯(lián)在電路中，電流相同，通電時間相同，電阻不同，根據(jù)控制變量法可知，這是探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻的關系；通過一段時間后，b容器中U形管液面高度差大，電流產(chǎn)生的熱量較多；圖乙裝置中兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再與一個5Ω的電阻串聯(lián)，由串聯(lián)電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端電阻的電流相等，即I右=I左；兩個5