專項(xiàng)09 探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)

專項(xiàng)（九）探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)類型一探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系1.如圖甲所示是某物理實(shí)驗(yàn)小組探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個(gè)透明容器中封閉著等量的空氣，且都有一段電阻絲。將透明容器與U形管相連，接入電路。甲 乙（1）接入電路之前，U形管內(nèi)注入適量紅墨水，U形管（選填“屬于”或“不屬于”）連通器。

（2）圖甲的目的是探究在通電時(shí)間和相同的情況下，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與大小是否有關(guān)。

（3）實(shí)驗(yàn)中通過的變化來反映密閉空氣溫度的變化，在研究許多物理問題時(shí)都會(huì)用到這種方法，下列實(shí)例采用的研究方法與此相同的是。

A.探究電流與電壓、電阻的關(guān)系B.研究光的傳播時(shí)，引入“光線”C.擴(kuò)散現(xiàn)象表明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)（4）如圖乙所示，電流表的示數(shù)為A，在這種情況下，右側(cè)容器中定值電阻在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是J。

（5）該實(shí)驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)通電一段時(shí)間后，其中一個(gè)U形管中的液面高度幾乎不變，發(fā)生此現(xiàn)象的原因可能是。

2.實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)為了探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，準(zhǔn)備了三個(gè)相同的燒瓶，一桶煤油，三個(gè)帶有橡膠塞的規(guī)格完全相同的溫度計(jì)，一個(gè)滑動(dòng)變阻器，三根電阻絲（R1>R2=R3），以及電源、開關(guān)、導(dǎo)線等。（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)物圖。（2）在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)往燒瓶中倒入初溫、均相同的煤油，選擇R2、（選填“R1”或“R3”）兩根電阻絲放入煤油中。

（3）實(shí)驗(yàn)中通過反映電流產(chǎn)生熱量的多少。

類型二探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系3.如圖是探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)中用U形管內(nèi)液面來反映導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，通電一段時(shí)間后，容器（選填“甲”或“乙”）內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量較多。

4.（2020湖北鄂州中考改編）如圖是探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。甲、乙是完全相同的密閉容器，里面密封著等量的空氣，閉合開關(guān)前，A、B兩U形管內(nèi)液面相平。（1）實(shí)驗(yàn)中，乙容器外部的電阻的作用是使左、右兩容器內(nèi)導(dǎo)體中的不相等;

（2）由于電流產(chǎn)生的熱量不易直接測(cè)量，因此在實(shí)驗(yàn)中是通過U形管中液面高度差的變化來反映甲、乙容器內(nèi)空氣溫度的變化，這里采用的物理研究方法是;

（3）通過對(duì)比觀察，（選填“甲”或“乙”）容器中的電阻產(chǎn)生的熱量較多。由此可知，在電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，電流越，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。

類型三焦耳定律綜合探究5.（2021江蘇常州中考）小組同學(xué)選擇阻值不變的電阻絲，探究“電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量（簡(jiǎn)稱電熱）與通電時(shí)間、電流、電阻的關(guān)系”。甲 乙（1）為探究電熱與通電時(shí)間、電流的關(guān)系，在錐形瓶?jī)?nèi)裝入適量煤油，設(shè)計(jì)電路如圖甲所示，開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于（選填“A”或“B”）端。

（a）閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，直至電流表示數(shù)為0.5A，通電5分鐘，溫度計(jì)的示數(shù)升高了5℃。（b）保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變，通電10分鐘，溫度計(jì)的示數(shù)升高了9℃。（a）、（b）對(duì)比可得結(jié)論:。

（c）向移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，直至電流表示數(shù)為1A，通電10分鐘，溫度計(jì)的示數(shù)升高了33℃，（b）、（c）對(duì)比可得結(jié)論:。

（d）實(shí)驗(yàn)只能得到定性結(jié)論，主要原因是。（2）為探究電熱與電阻的關(guān)系，并測(cè)出標(biāo)簽污損的電阻絲R2的阻值，在兩個(gè)相同的錐形瓶?jī)?nèi)裝入等質(zhì)量的煤油，設(shè)計(jì)如圖乙所示電路。開關(guān)閉合后，電壓表有示數(shù)，但電流表無示數(shù)，電路故障可能是，排除故障后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P得到電表示數(shù)如圖丙所示，則電壓表示數(shù)為V，電流表示數(shù)為A，R2阻值為Ω。一段時(shí)間后，觀察到電阻絲所在錐形瓶中的溫度計(jì)示數(shù)升高得比較多。

丙（3）請(qǐng)分析“電爐工作時(shí)，電爐絲發(fā)熱明顯，而與電爐絲相連的導(dǎo)線發(fā)熱不明顯”:通過電爐絲的電流通過導(dǎo)線的電流，電爐絲的電阻（均選填“大于”“等于”或“小于”）導(dǎo)線的電阻。

專項(xiàng)（九）探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)答案全解全析1.答案（1）不屬于（2）電流電阻（3）U形管液面高度差C（4）2200（5）透明容器密閉性不好或?qū)?yīng)電阻絲短路解析（1）接入電路之前，U形管內(nèi)注入適量紅墨水，此時(shí)U形管的一端開口、另一端封閉，所以不屬于連通器。（2）由圖甲知，兩個(gè)阻值不同的電熱絲串聯(lián)在電路中，通過的電流和通電時(shí)間都相同，所以探究的是電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系。（3）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但密閉空氣溫度的變化可以通過U形管液面高度差的變化來反映，采用的是轉(zhuǎn)換法。探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，采用的是控制變量法;研究光的傳播時(shí)，引入“光線”，采用的是模型法;擴(kuò)散現(xiàn)象是通過顏色變化等宏觀現(xiàn)象表明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，采用的是轉(zhuǎn)換法，故選C。（4）由圖乙知，電流表選擇的是0~3A的量程，分度值為0.1A，電流表示數(shù)為2A;右側(cè)容器中定值電阻在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=（2A）2×5Ω×10s=200J。（5）其中一個(gè)U形管中液面高度幾乎不變，說明可能是與此相連的透明容器存在漏氣現(xiàn)象，也可能是對(duì)應(yīng)的容器內(nèi)的電熱絲短路。2.答案（1）如圖所示（2）質(zhì)量R1（3）溫度計(jì)示數(shù)的變化解析（1）探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，需要控制電流和通電時(shí)間相同，故需要兩個(gè)電阻絲串聯(lián)在電路中。（2）在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)往燒瓶中倒入初溫、質(zhì)量均相同的煤油，運(yùn)用了控制變量法;探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，需要控制電流和通電時(shí)間相同，電阻不同，所以選擇R2、R1兩根電阻絲。（3）實(shí)驗(yàn)中通過溫度計(jì)示數(shù)的變化來反映電流產(chǎn)生熱量的多少。3.答案電流高度差甲解析根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，通過右側(cè)兩個(gè)電阻絲的總電流和通過左側(cè)電阻絲的電流相等即I右=I左，右側(cè)兩個(gè)5Ω的電阻絲并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知，I右=I內(nèi)+I外，所以I左>I內(nèi)，故此裝置是探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系;電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量使容器中的空氣受熱膨脹，從而導(dǎo)致U形管中的液面會(huì)發(fā)生變化，這種通過U形管液面高度差的變化來反映電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量多少的研究方法叫轉(zhuǎn)換法;根據(jù)Q=I2Rt可知，在電阻和通電時(shí)間相同的情況下，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多，故容器甲內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量較多。4.答案（1）電流（2）轉(zhuǎn)換法（3）甲大解析（1）乙容器外部的電阻的作用是使左、右兩容器內(nèi)導(dǎo)體中的電流不相等，在電阻和通電時(shí)間相同的情況下，探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系;（2）實(shí)驗(yàn)中是通過U形管中液面高度差的變化來反映甲、乙容器內(nèi)空氣溫度的變化，像這種用能直接觀測(cè)的量來反映不容易直接觀測(cè)的量的方法叫轉(zhuǎn)換法;（3）由圖知，U形管A中液面高度差比U形管B中液面高度差大，說明甲容器中氣體膨脹程度較大，溫度上升得較高，因此甲容器中電阻產(chǎn)生的熱量較多;兩個(gè)電阻的阻值相同，通電時(shí)間相同，但電流不同，通過甲中電阻的電流大，甲中電阻產(chǎn)生的熱量多，由此可知在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。5.答案（1）B（b）在電流大小和電阻大小相同時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多（c）A端在通電時(shí)間和電阻大小相同時(shí)，電流越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多（d）實(shí)驗(yàn)中只能通過溫度計(jì)示數(shù)的變化量來反映電流通過電阻產(chǎn)生的熱量的多少，無法精確測(cè)量電阻產(chǎn)生的熱量（2）R2斷路80.516R2（3）等于大于解析（1）滑動(dòng)變阻器有保護(hù)電路的作用，開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于阻值最大處，即B端。（b）兩次實(shí)驗(yàn)中，電阻和電流大小均相同，通電時(shí)間不同，（b）中通電時(shí)間較長(zhǎng)，溫度計(jì)升高的示數(shù)較大，說明電流通過電阻產(chǎn)生的熱量多，可得結(jié)論:在電流大小和電阻大小相同時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多。（c）實(shí)驗(yàn)中電流表示數(shù)變大，根據(jù)歐姆定律可知電路中的總電阻變小，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻變小，故應(yīng)向A端移動(dòng)滑片;（b）、（c）兩次實(shí)驗(yàn)中，電阻大小和通電時(shí)間均相同，（c）中電流大于（b）中電流，且溫度計(jì)升高的示數(shù)較大，說明電流通過電阻產(chǎn)生的熱量多，可得結(jié)論:在通電時(shí)間和電阻大小相同時(shí)，電流越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多。（d）實(shí)驗(yàn)只能得到定性結(jié)論，主要原因是實(shí)驗(yàn)中只能通過溫度計(jì)示數(shù)的變化量來反映電流通過電阻產(chǎn)生的熱量的多少，無法精確測(cè)量電阻產(chǎn)生的熱量。（2）開關(guān)閉合后，電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源接通，但電流表無示數(shù)，說明電路中有斷路的地方，電路故障可能是R2斷路;從圖乙中可知，閉合開關(guān)后，兩電阻絲和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)量電路電流，電壓表測(cè)量R2兩端的電壓;由圖丙可知，電壓表選擇大量程，分度值為0.5V，示數(shù)為8V，電流表選擇小量程，分度值為0.02A，