《中考物理二轮复习题型专项复习专题15 焦耳定律实验（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中考物理二轮复习题型专项复习专题15 焦耳定律实验（含解析）（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题15 焦耳定律实验【知识储备】 1. 电流产生的热量与电阻的关系如图1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2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
2、的情况下，观察两个T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【专题突破】1如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。同学猜想电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关。（1）实验中，要比较电阻丝产生的热量的多少，只需比较与之相连的U形管中液面的高度差。理由是 电阻丝产生的热量越多，空气的温度越高，空气膨胀程度越大，U形管中液面的高度差越大。（2）甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系，通电一段时间后，右侧容器中U形管中液面的高度差比左侧的大，说
3、明电流通过导体产生的热量多少跟电阻 有关。（3）乙装置中的电阻R3的作用主要是 使通过R1、R2的电流不同。实验结果发现左侧U形管中液面的高度差更大。（4）按图乙所示，实验过程中发现通电一段时间后，右侧U形管液面没有变化，排除了装置漏气的可能，电路的故障可能是：R2短路或断路。（5）请设计探究“电流通过导体时产生热量与电流关系”的实验记录表格。【解答】解：（1）电阻丝产生的热量无法直接观察到，电阻丝产生的热量越多，空气的温度越高，空气膨胀程度越大，U形管中液面的高度差越大，所以实验中可以通过比较U形管中液面的高度差来反映电阻丝产生的热量的多少，这是采用了转换法的研究方法；（2）甲装置中，左右两
4、侧容器中的电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，右侧容器中U形管中液面的高度差比左侧的大，这说明右侧电阻产生的热量多，由此可知，电流通过导体产生的热量多少跟电阻有关；（3）乙装置中，右侧容器中的电阻与外面的电阻并联后，再与左侧容器中的电阻串联，两容器中的电阻和通电时间相同，而通过两容器中电阻的电流不同，因此乙装置中的电阻R3的作用主要是使通过R1、R2的电流不同；（4）通电后，图乙中出现右侧U形管液面高度几乎无变化，说明右侧容器内电阻没有产生热量，由QI2Rt可知，电阻的阻值和通电时间不会为0，说明电阻R2中没有电流通过，因此电路故障可能为R2短路或断路；（5）探究“电流通过导体时
5、产生热量与电流关系”的实验时，需要控制电阻、通电时间相同，电流不同，实验表格如下所示：实验次数左侧容器内电阻的阻值R1/右侧容器内电阻的阻值R2/通电时间t/min通过R1的电流I1/A通过R2的电流I2/A左侧U形管液面的高度差h1/cm右侧U形管液面的高度差h2/cm123故答案为：（1）电阻丝产生的热量越多，空气的温度越高，空气膨胀程度越大，U形管中液面的高度差越大；（2）有关；（3）使通过R1、R2的电流不同；（4）R2短路或断路；（5）见解析。2如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。（1）实验中通过观察 U形管内
6、的液面高度差的变化来反映电阻产生热量的多少。（2）连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示，表明在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。（3）乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的 电流不同，如果通过电阻丝R1的电流是2A，则电阻丝R2在1min内产生的热量是 300J。【解答】解：（1）电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，故实验中通过观察U形管内的液面高度差的变化来反映电阻产生热量的多少U形管内的液面高度差越大，采用了转换法；（2）甲图中，两电阻丝串联，通过的电流相等，通电时间也相同，右
7、侧容器中电阻值较大，连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示，由转换法，表明在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。（3）乙图中R3与R2并联，根据串联电路电流的规律及并联电路电流的规律，通过R1与R2的电流不同；如果通过电阻丝R1的电流是2A，由并联电路电流的规律，则I2+I32A，因并联电路各支路两端电压相等，根据欧姆定律可得通过R2 和R3电流相等，故有：I2I31A；电阻丝R2在1min内产生的热量是QI22R2t（1A）2560s300J。故答案为：（1）U形管内的液面高度差；（2）电阻；（3）电流；300。3如图所示，甲、乙完全相同
8、的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝，瓶中插入温度计a、b。（1）利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质量、初温均相同的煤油。此方案是探究电流通过电阻产生的热量与 电阻的关系。（2）在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且电阻丝的阻值R甲R乙时，可以比较不同物质的吸热能力。若温度计a比温度计b温度升高得快，则甲、乙两瓶内液体比热容关系c甲c乙。【解答】解：（1）由图可知，此时两电阻丝串联，所以电流相同，通电时间也相同，两电阻丝的阻值分别为R甲、R乙，故该装置可以探究电流通过电阻产生的热量和电阻的关系；（2）探究“不同物质的吸热能力”的实验，应在甲、乙两
9、瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，并使甲、乙两烧瓶中电阻丝的阻值相同，即电阻丝的阻值R甲R乙时，相同时间内两电阻丝上产生的热量相同；温度计a比温度计b温度升高得快，即tatb，根据Qcmt可知，甲液体的比热容小于乙液体的比热容。故答案为：（1）电阻；（2）；。4小虎用如图所示装置探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”，甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气。（1）闭合开关前，应保持A、B两U形管内液面相平。（2）通电后U形管中液面高度的变化反映密闭空气的 温度的变化，下面应用了相同研究方法的实验是 C。A.探究“杠杆的平衡条件”B.探究“光反射时的规律”C.探究“影响压
10、力作用效果的因素”D.利用“伏安法”测量小灯泡的额定功率（3）实验中，乙容器外部电阻丝的作用是为了使两个容器内电阻丝中的 电流不相等。（4）甲、乙两容器中的电阻丝在相同时间内产生的热量之比是 4：1。（5）实验过程中乙容器外部的5电阻损坏了，可以用 10（选填“10”或“100”）的电阻完成实验。【解答】解：（2）实验中是通过观察“U”形管中液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫转换法；探究“杠杆的平衡条件”、探究“光反射时的规律”采用归纳法寻找普遍规律，利用“伏安法”测量小灯泡的额定功率，采用了间接测量法，探究“影响压力作用效果的
11、因素”时，压力作用效果不易直接观察，通过海绵或沙子的形变程度来反映压力的作用效果，采用转换法，故选C；（3）乙容器外部的电阻与乙容器内部的电阻并联后与甲容器内部的电阻串联接入电路，并联电路干路电流等于各支路电流之和，甲容器内部的电阻在干路中，通过它的电流大于通过乙容器内部电阻的电流，所以乙容器外部的电阻的作用是为了使甲、乙容器内导体的电流不相等；（4）图中三个电阻的阻值相等，根据并联电路电流规律结合欧姆定律可知I甲2I乙，根据焦耳定律QI2Rt可知甲、乙两容器中的电阻丝在相同时间内产生的热量之比是4：1；（5）根据并联电路电流规律结合欧姆定律可知若选100的电阻与乙容器内部的5电阻并联，通过1
12、00的电阻的电流与通过5电阻的电流相差较大，且通过100的电阻的电流很小，也就是说通过甲、乙容器内两个5的电阻的电流相差不大，会造成实验现象不明显，所以选10的电阻并联接入电路，才能起到明显分流的作用，才可以完成实验。故答案为：（2）温度；C；（3）电流不相等；（4）4：1；（5）10。5在探究“影响电流热效应的因素”实验中：（本题中，三个烧瓶中的均装有质量相等的煤油）。（1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，该实验通过比较温度计示数变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。（2）小明先测量烧瓶内煤油的温度后，闭合开关
13、，通电30s再测量烧瓶内煤油的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小。重复上述操作，获得第二组数据（见表）。实验次数电流/A通电时间/s电阻/温度升高量/10.330101.520.630106.0由此得出：电阻和通电时间相等时，电流越大，其产生的热量越多。（3）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中B（选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻串联（选填“串联”或“并联”）。采用这种连接方式的目的是控制电流与通电时间相同。（4）小明提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他应选择乙图中A（选填“A”或“B”）烧瓶与甲图
14、中的烧瓶串联、并联均可，（选填“串联”、“并联”或“串联、并联均可”）。并将其中一烧瓶中的煤油换成等质量的水。水和煤油吸热的多少是通过加热时间（选填“温度计示数”或“加热时间”）来反映的。【解答】解：（1）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过温度计示数变化来反映，这是转换法。温度计示数变化越大，电流产生的热量越多。这是转换法。A力是看不见的，可以通过力的作用效果认识它，这是把力转换为物体的形变或运动状态的变化，是转换法，符合题意。B探究电流与电压、电阻的关系，探究电流跟电压关系时，控制电阻不变，探究电流跟电阻关系时，控制电压不变，这是控制变量法。不符合题意。C用总电阻表示同一段电路中串联的两
15、个电阻，总电阻和两个串联电阻的效果是相同的，是等效替代法。不符合题意。（2）由表格数据知，电阻相同，通电时间相同，电流越大，温度升高量越大，说明电流产生热量越多。（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。探究电流产生热量多少跟电阻的关系，控制电流和通电时间不变，改变电阻的大小。由于串联电路中电流处处相等，通电时间相同，所以选择乙图中的B电阻与甲图中的烧瓶电阻串联。（4）“比较水和煤油比热容的大小”根据Qcmt，可以采用质量相同，吸收热量相同的不同物质，所以选择A烧瓶，由于电阻相同，和甲图烧瓶并联；电阻相同，两个电阻串联或并联时，其电压是相同的，电流产生热量相同，并且把烧瓶A的液体换成和甲图中质量相同的水。水和煤油吸热的多少是通过加热时间来反映，加热时间越长，吸收的热量越多。故答案为：（1）温度计示数变化；（2）越大；越多；（3）B；串联；控制电流与通电时间相同；（4）A；串联、并联均可；等质量的水；加热时间。6物理兴趣小组同学在总结物理实验的过程中，发现同
