初中物理焦耳定律实验题

为了探究影响电热的因素，小伟设计了如图所示电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，R₂>R₁．

（1）除了温度计外，还需要的测量工具        ．实验中煤油 吸热的多少是通过来         反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间”）．
（2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，是因为煤油具有    的特点．
（3）通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升的快，由此得出的实验结论是      ．
（4）若要在上面的电路中继续探究电热与电流的关系，你接下来的操作是      ，比较     ．

某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝 $R_{甲}$ 和 $R_{乙}$ 。

猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；

猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。

为验证猜想一，设计以下方案：

①将电阻丝 $R_{甲}$ 和 $R_{乙}$ 串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数 $I_1$ ，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；

②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数 $I_2$ ，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。

请回答下列问题：

（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有 　　。（写出一条即可）。

（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是 　　。

（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例： 　　。

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）．

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      ，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”）．

如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器。其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出）， $U$形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象。

（1）实验中通过观察　　的变化来比较导体所产生热量的多少；这运用了　　（填“转换法”或“等效替代法” $)$的物理思想；

（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的　　不变，来研究导体产生热量与电阻的关系；

（3）在乙装置中， $C$、 $D$透明容器中产生热量较多的是　　容器。

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．

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。

如图甲和乙是研究“电热大小与哪些因素有关”的实验装置．通电后，若要比较电阻丝产生热量的多于少，只需比较与之相连的U型管中     ．甲是探究电热与     关系的实验装置．乙是探究电热与     关系的实验装置．

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

小明利用如图所示的装置，探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系：在两个相同的烧瓶中盛着质量和温度都相同的煤油，煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的电阻丝是镍铬合金丝，电阻比较大。

（1）通电一段时间后，小明发现    烧瓶中温度计的示数大，表明其它条件相同时，导体的电阻越    ，产生的热量越多。
（2）本试验使用了控制变量的科学方法：通过两金属丝串联的方式，控制       和       相同；还使用了转换的科学方法：把导体产生热量的多少转换为          。为了保证这种转换的科学性，实验中采取的措施是                       。
（3）小明想把该装置改成探究物质吸热能力的实验装置，则他应将其中一个烧瓶中的煤油换成     相同的水，将甲烧瓶中的铜丝换成与乙烧瓶中镍铬合金丝的      相等的镍铬合金丝，并将两个烧瓶中的金属丝做绝缘处理。

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”）．

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 $U_1=$　　 $V$， $R_2=$　　 $\Omega$。

学习“焦耳定律”后小明想到两个问题：如果用两种液体来 做实验会怎样？如果将两个电阻并联又会怎样？于是他用一个电压恒定的电 源，两个电加热器等相关器材进行探究，其中两个电加热器的电阻分别为 R₁、R₂（R₁<R₂，不计热量损失）。

（1）请你帮小明完成这两个问题的探究．
①他在两个烧杯中分别放入质量和初温均相等的纯水和煤油，如图是他 组成电路的一部分．通电一段时间后，电阻＿＿＿＿＿（选填“R₁”或“R₂”） 应放出的热量多．但小明却发现甲杯中温度升高得快．你认为产生这种现象的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
②待两个电加热器冷却后，小明用刚才的实验器材组成了并联电路，他在两个烧杯中都更换成＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿相等的煤油，同时工作一段时间后，发现 R₁所在烧杯中的煤油温度升高得快，这说明当＿＿＿＿＿相同时，电阻越＿＿＿＿，产生的热量越多． （2）小明想到，生活中的一些大功率用电器．如电炉、空调等，在使用插座时，有时会烧坏插座，有经验的电工只需将原来的钢质插头更换成铜质插头，这样就可以解决问题．这是因为铜质插头的电阻比钢质插头的电 阻＿＿＿＿＿，在相同时间内产生的热量＿＿＿＿＿．