初中物理焦耳定律实验题

采用如图的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”，接通电源，瓶内的空气被加热后膨胀，使U形管中的液面发生变化，通过观察U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。

（1）如图所示的是探究电流产生的热量跟　电流　的关系，通电一段时间　左瓶　（选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多。

（2）让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少。此时该装置是探究电流产生的热量跟　电阻　的关系，一段时间后电阻丝产生的热量　左瓶　（选填“左瓶”、“右瓶”或“两瓶一样”）多。

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）
$I$	△ $h_1$	△ $h_2$
$2I$	△ $h_3$	△ $h_4$

在探究“影响电流热效应的因素”实验中：

（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      ，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少．下面的探究实例中，也是采用这种研究方法的是      ．
A．力是看不见的，可以通过力的作用效果认识它
B．探究电流与电压、电阻的关系
C．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻
实验中烧瓶内液体小明选择了煤油而不是水，这样选择的理由是      ．
（2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，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）．

试验次数	电流/A	通电时间/s	电阻/Ω	温度升高量/℃
1	0.3	30	10	1.5
2	0.6	30	10	6.0

由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流      ，其产生的热量      ．
（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      （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻      （选填“串联”或“并联”）．
（4）小明提议利用上述实验装置该做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他应选择乙图中      （选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换成      ．水和煤油吸热的多少是通过      来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）．

在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R₁＞R₂。

实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系：

（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；

（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制 　     　；电阻丝放出热量的多少，通过 　     　来进行判断。

（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入 　     　相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容 　     　水的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系：

（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，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加热的煤油，在实验一中温度升高△t₁，在实验二中温度升高△t₁′，则△t₁′　     　2△t₁（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小 　     　正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R₂加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。

（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值 　     　的电阻丝（选填“相同”或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为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）。

在探究“影响电流产生热量多少的因素”实验中：

①.为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内装一根电阻丝，并插入温度计，电流产生的热量多少是通过_______体现出来的，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在物理学中经常用到，请举一例_____________________________________________________．若他想让烧瓶内的液体在短时间内温度变化更明显，应选用_______（选填“煤油”或“水”）.
②.小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，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／Ω	温度升高量／℃
1	0.3	30	10	1.5
2	0.6	30	10	6.0

由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量_____．
③.若要探究电热器产生的热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相同，同时选择乙图中____选填“A”或“B”）烧瓶内的电阻与甲图中烧瓶的电阻____（选填“串联”或“并联”）。

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。

为了探究影响电热的因素，实验室准备透明容器，里面密封了空气，U形管中装有液体，与两个密封容器相连，两个密闭容中都有一段电阻丝（阻值不同）接在电路中，分别设计了图甲、乙所示的两个方案．

（1）这两个方案的共同点是通电一段时间后，通过观察      来判断产生电热的多少；
（2）甲方案探究的问题是在      相同的情况下，产生的热量与      的关系；
（3）乙方案探究的问题是在      相同的情况下，产生的热量与      的关系；
（4）通过以上探究说明通电电阻产生的热量与      有关．

如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热量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， $U$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　        　。

某实验小组在“探究影响电流通过电阻丝产生热量多少的因素”时，设计了如图所示的电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，R_甲>R_乙.

（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水，主要是由于      。
（2）实验中煤油吸热的多少是通过      来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”） 。
（3）将该电路设计成串联的目的是使通过甲、乙电阻丝的      相同，通电一段时间后，比较两烧瓶中温度计的示数，若甲瓶中的温度计示数升高的快，由此得出的实验结论是：在      和通电时间相同时，         越大，导体产生的热量越多。
（4）家用电烤箱高温和低温两挡的调节是通过改变接入电路的电阻丝的长度来实现的，小明依据上述规律，得出电烤箱低温挡接入电路的电阻丝比高温挡要短一些的结论，此结论是否正确？答：      （选填“正确”或“错误”）．原因是      。

根据下列两个实验，回答相关问题：

（1）电流做功的过程是把电能转化为其他形式能的过程，一般情况下电流做功的多少我们无法直接观察出。小明同学为了“探究影响电流做功的因素”，设计了如图1所示的实验，通过此实验可以较形象的比较出电流做功的多少。该实验是通过观察　　比较电流在不同情况下做功多少的，此过程中是把电能转化为　　能；将滑动变阻器的滑片 $P$向左调节时，电流表和电压表的示数都变大，相同时间内物体被吊起的高度也变大了，这说明　　。

（2）实际生活中，用电器接通电源后，都伴有热量的产生，小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图2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并与 $U$形管紧密相连，实验前 $U$形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。

在实验过程中，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：图甲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，图乙所示的装置是用来研究通过电阻丝产生的热量与　　的关系，综合分析图甲乙两装置的实验现象，可以得出的结论是　　。

如图所示，是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。

（1）实验中，乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体中的 　    　不相等。

（2）由于电流通过导体产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面高度的变化来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用的物理研究方法是 　    　。

（3）通过对比观察A、B两U形管中液面高度的变化， 　    　（选填"甲"或"乙"）容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越 　    　（选填"大"或"小"），导体中产生的热量越多。

在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中 $R_1>R_2$

实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系

（1）请按照图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 $R_1$加热的煤油温度升高了△ $t_1$，用电阻丝 $R_2$加热的煤油温度升高了△ $t_2$，那么△ $t_1$　　△ $t_2$（选填“大于”，“等于”或“小于“ $)$。

实验二：探究电流产生的热量与电流的关系

（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 $R_1$（或 $R_2)$加热的煤油，温度升高量△ $t_1$’（或△ $t_2$’ $)$　　2△ $t_1$（或2△ $t_2)$（选填“大于”，“等于”或“小于” $)$，该实验说明电流产生的热量与电流　　正比例关系。

（5）你认为做这个实验产生误差的主要原因是　　。

电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。为探究其原因，小明连接了如图所示的实验电路，其中 $R_1>R_2$。

（1）实验中通过　              　（选填“温度计示数”“加热时间”或“温度计示数的变化”）来反映电阻丝产生热量的多少。在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中就用到这种思想和方法：让同一钢球从光滑斜面上不同高度滚下后撞击木块，通过木块　　来反映动能的大小。

（2）实验表明：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。请解释“电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热”的原因：　               　。

运用知识解决问题：

（1）电炉子工作时，通过导线和电炉丝的电流相等，电炉丝电阻比导线电阻　　，根据焦耳定律可知，相同时间内电炉丝产生的热量比导线　　，所以电炉丝热得发红而导线不太热。

（2）如图所示家庭电路，吊灯 $L_1$和 $L_2$有开关 $S$控制，墙上有一个固定的三孔插座。请把电路连接完整。

（3）将定值电阻 $R_1$和 $R_2$串联后接在电压为 $6V$的电源两端， $R_1:R_2=1:2$， $R_1$的电功率为 $2W$，则 $R_1$两端的电压 $U_1=$　　 $V$， $R_2=$　　 $\Omega$。

小明用如图所示装置探究电流产生的热量与电阻的关系：

（1）实验中应保证两个相同的透明容器中密封的空气质量       。
（2）将此装置接入电路，通电一段时间后，两Ｕ型管中液面高度的变化如图所示，由此说明：当       和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越     。
（3）家庭线路改造之一，就是把导线换成更粗的，目的是减小导线的      ，从而减小电流在导线上产生     损失。