初中物理焦耳定律试题

某同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间是否有关。他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，以及阻值为 $R_1$和 $R_2$的电阻丝 $(R_1<R_2)$。

（1）该实验探究的问题是电流通过导体产生的热量与　   　是否有关。

（2）该实验中，电流通过导体产生热量的多少用　　来反映。

下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．法拉第发现了电流的磁效应

B．帕斯卡首先用实验的方法测出了大气压强的数值

C．伽利略通过实验得出了物体的运动不需要力来维持的结论

D．焦耳用实验确定了电流产生的热量跟电压、电流和通电时间成正比

如图的实验装置探究的是电流通过导体时产生热量的多少与　　的关系。通电一段时间后，左右两侧密闭容器内的电阻产生的热量之比为　　。

（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。

如图所示的电路中，电源电压 $U=9V$，电阻 $R_1=20\Omega$， $R_2=10\Omega$，则通电 $1\mathit{min}$该电路产生的热量为　 　 $J$。

某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，设计了如下电路图，其中正确的是 $($　　 $)$

A．B．

C．D．

某兴趣小组利用图甲装置探究电流热效应的影响因素，实验步骤如下：

①将阻值为10欧和20欧的电阻丝分别置于 $A$、 $B$两个盛满煤油的烧瓶中，按图甲所示连接电路。

②闭合开关，将滑动变阻器的滑片移至某一位置，记录此时电流表的读数 $I$，通电一段时间，记录 $A$、 $B$烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△ $h_1$、△ $h_2$。

③断开开关，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置。

④闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的读数为 $2I$，当通电时间与步骤②相同时，记录 $A$、 $B$烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△ $h_3$、△ $h_4$，实验数据如表。

（1）步骤②中的电流表示数如图乙所示，此时电流为　　安。

（2）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同？　　。

（3）小明认为：只要选择“△ $h_1$、△ $h_2$、△ $h_3$、△ $h_4$”四个量中的某两个量进行比较，就能说明“对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大”，请比较这两个量的大小关系：　　。

电流大小	烧瓶玻璃管内液面的变化高度
	$A$烧瓶 $(R_A=10$欧）	$B$烧瓶 $(R_B=20$欧）
$I$	△ $h_1$	△ $h_2$
$2I$	△ $h_3$	△ $h_4$

如图是探究“电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关”的实验电路（烧瓶、煤油质量和玻璃管均相同）。瓶中的电阻采用金属丝。

（1）完成电路的连接，要求滑动变阻器滑片向左移动时，电流表示数变小。

（2）实验中，通过观察　　来判断电流通过导体产生热的多少。

（3）在电流与通电时间相同的条件下，选用长度和横截面积都相同的两种材料进行实验，为了使实验现象最明显，可以选用表中的铜与　　进行对比。

材料	铜	铝	钨	镍铬合金
电阻（欧 $)$	0.0175	0.029	0.053	1.0

（4）要进一步探究导体产生的热的多少与电流是否有关，可以采取的方法是　　（允许改变元件位置，更换元件等，只要求写出一种）。

中国24岁的青年科学家曹原研究发现，石墨烯在特定的条件下电阻突然变为0，这种现象叫做超导现象。根据　　定律可知，如果用超导材料输送电能，就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。

如图电路中，电阻 $R_l$的阻值为 $2\Omega$，当开关闭合后，电压表 $V_1$的示数为 $1V$， $V_2$的示数为 $2V$．求：

（1）电源两端的电压；

（2）通过 $R_1$的电流和 $R_2$的阻值；

（3） $R_2$在 $1\mathit{min}$内产生的热量。

（1）如图1为一个装满水盖上硬纸片后倒置的杯子，请在纸片下表面 $O$点处画出纸片受到大气压力 $F$的示意图；

（2）图2是“探究电流通过导体产生热量与电阻关系”的实物电路，请用笔画线代替导线完成电路连接。

1840年英国物理学家　　最先精确地确定了电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，其表达式为： $Q=$　　。

初中学过的物理定律有：牛顿第一定律、光的反射定律、欧姆定律、　　定律和　　定律。

如图所示，是探索焦耳定律的实验装置，已知 $R_1<R_2$，闭合开关后，通过两端电阻丝的电流 $I_1$　　 $I_2$，电阻丝两端的电压 $U_1$　　 $U_2$。

电炉丝通过导线接到电路里，通过电炉丝和导线的电流大小　　，由于电炉丝的电阻比导线的电阻大，导致电炉丝产生的热量比导线产生的热量　　。