初中物理中考復(fù)習(xí) 專題30 探究焦耳定律實(shí)驗(yàn)題（解析版）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

專題30 探究焦耳定律實(shí)驗(yàn)題探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)實(shí)驗(yàn)需要學(xué)通的基礎(chǔ)知識(shí)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯侩娏魍ㄟ^導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān)？原理是根據(jù)煤油在玻璃管里（溫度計(jì)示數(shù)變化）上升的高度來判斷電流通過電阻絲通電產(chǎn)生電熱的多少。2.實(shí)驗(yàn)采用煤油的目的：煤油比熱容小，在相同條件下吸熱溫度升高的快：是絕緣體 3.被加熱材料選用煤油或空氣的原因：利用煤油比熱容小升溫明顯；空氣熱脹冷縮明顯。4.選用加熱材料的要求：質(zhì)量、初溫、材料相同5.實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法，轉(zhuǎn)換法。6.探究電熱與電流的關(guān)系是需控制電熱絲的電阻和通電時(shí)間相同。探究電熱與電阻的關(guān)系是需控制電流和通電時(shí)間相同；探究電熱與通電時(shí)間的關(guān)系時(shí)需控制電阻和電流相同，改變通電時(shí)間的長短。兩個(gè)燒瓶串聯(lián)的目的：使通過電流相同。7.焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。8.計(jì)算公式：Q=I2Rt (適用于所有電路)對(duì)于純電阻電路可推導(dǎo)出：Q=UIt=U2t/R=W=Pt①串聯(lián)電路中常用公式：Q=I2Rt 并聯(lián)電路中常用公式：Q=U2t/R ②無論用電器串聯(lián)或并聯(lián)，計(jì)算在一定時(shí)間所產(chǎn)生的總熱量常用公式為Q=Q1+Q2+…Qn③分析電燈、電爐等電熱器問題時(shí)往往使用：Q=U2t/R=Pt 【例題1】已知電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時(shí)間有關(guān)．在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系”時(shí)，可供選擇的器材有：8V穩(wěn)壓電源一個(gè)；20Ω和50Ω的滑動(dòng)變阻器各一個(gè)；停表和開關(guān)各一個(gè)；塑料盒與U形管相連的實(shí)驗(yàn)裝置一個(gè)，盒內(nèi)密封著空氣，盒內(nèi)電阻絲的阻值為20Ω；導(dǎo)線若干．（1）該實(shí)驗(yàn)選用　　Ω的滑動(dòng)變阻器更好．（2）連接好的實(shí)驗(yàn)圖如圖所示．每次實(shí)驗(yàn)（即獲得一組數(shù)據(jù)）后，都要斷開開關(guān)，打開盒蓋上的通氣孔，U形管內(nèi)兩液面迅速回到原位，等片刻后，關(guān)閉通氣孔，再進(jìn)行下一次實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)用的表格，表中要有必要的信息．（3）某同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)：第一次實(shí)驗(yàn)記錄高度差后，立即移動(dòng)滑片增大電流做第二次實(shí)驗(yàn)，……．每次實(shí)驗(yàn)加熱時(shí)間相同，記錄的U形管內(nèi)兩液面高度差依次為Δh1、Δh2……．在處理數(shù)據(jù)時(shí)，該同學(xué)想用Δh2來間接反映第二次實(shí)驗(yàn)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，他這樣處理數(shù)據(jù)是否正確？　　．理由是　　．【答案】（1）50 （2）記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表（3）不正確 Δh2間接反映了第一次和第二次實(shí)驗(yàn)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的和．不是第二次實(shí)驗(yàn)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量．【解析】（1）盒內(nèi)電阻絲的阻值為20Ω為定值電阻，選滑動(dòng)變阻器的電阻要大得好，因?yàn)檫@樣通過改變滑動(dòng)變阻器電阻，電路電流能有效控制，不會(huì)太大，保護(hù)電源。（2）所畫表格要體現(xiàn)每次實(shí)驗(yàn)電阻絲電阻為20Ω為定值電阻。時(shí)間一定。要體現(xiàn)U形管液面高度差，電流大小，熱量。（3）該同學(xué)想用Δh2來間接反映第二次實(shí)驗(yàn)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量實(shí)錯(cuò)誤的。因?yàn)棣?/span>h2間接反映了第一次和第二次實(shí)驗(yàn)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的和．不是第二次實(shí)驗(yàn)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量．該同學(xué)在設(shè)計(jì)方案就是錯(cuò)誤的。【例題2】（2020湖北鄂州）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，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，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為了使左右容器內(nèi)導(dǎo)體的______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)中是通過觀察U形管中液面高度的變化來顯示甲、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”）容器中導(dǎo)體的電阻產(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。【答案】 (1)電流 (2)轉(zhuǎn)換法 (3) 甲越大【解析】(1)乙容器外部的電阻的作用是為了使左右容器內(nèi)導(dǎo)體的電流不相等，因?yàn)樽笥胰萜鲀?nèi)兩導(dǎo)體的阻值相等，必須讓兩電阻的電流不同才能探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系。(2)甲乙兩容器內(nèi)空氣溫度的變化不能直接測(cè)出，而是通過U形管液面高度變化來顯示，這是物理研究中的轉(zhuǎn)換法。(3)在電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，甲容器內(nèi)液面高度差較大，說明甲容器內(nèi)的電阻產(chǎn)生較多的熱量，而甲容器內(nèi)電阻通過的電流較大，由此可知，在電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。 1.小輝想探究電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)。他連接了如圖10所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中兩個(gè)完全相同的燒瓶內(nèi)分別裝有質(zhì)量相等、初溫均為25℃的煤油，阻值為5Ω和10Ω的電阻絲R1、R2。閉合開關(guān)一段時(shí)間后，記錄此時(shí)兩個(gè)溫度計(jì)的示數(shù)。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是（）A. 此實(shí)驗(yàn)探究的是熱量與電阻的關(guān)系 B. 此實(shí)驗(yàn)探究的是熱量與電流的關(guān)系C. 此實(shí)驗(yàn)探究的是熱量與時(shí)間的關(guān)系D. 此實(shí)驗(yàn)中用溫度計(jì)示數(shù)變化的大小反映產(chǎn)生熱量的多少【答案】AD【解析】從圖中可以看出兩電阻串聯(lián)電阻值大小不同，所以此實(shí)驗(yàn)探究的是熱量與電阻的關(guān)系，故A選項(xiàng)正確；串聯(lián)電路電流處處相等，所以此實(shí)驗(yàn)探究的不是熱量與電流的關(guān)系，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；在串聯(lián)電路中開關(guān)控制整個(gè)電路，所以兩個(gè)電阻工作時(shí)間相同，探究的不是熱量與時(shí)間的關(guān)系，故C選項(xiàng)錯(cuò)；電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少是通過燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)變化顯示的，溫度變化越大，說明產(chǎn)生的熱量越多，故D選項(xiàng)正確。2.用如圖甲所示的裝置探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”。相同燒瓶內(nèi)裝滿了煤油。甲（1）燒瓶中裝入的煤油是（選填“導(dǎo)體”或“絕緣體”）。（2）請(qǐng)根據(jù)實(shí)物電路，在虛線框內(nèi)畫出對(duì)應(yīng)的電路圖。（3）為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/span> 選用的兩個(gè)電阻絲R1與R2的阻值應(yīng) 。通過R1的電流通過R2的電流。（4）通電一段時(shí)間后，乙燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大。說明。 (5)小紅用如圖乙所示的裝置，進(jìn)一步探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量。收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，給制了燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度h與電流I的關(guān)系圖像。根據(jù)焦耳定律可知，圖中能正確反應(yīng)h-I關(guān)系的是。乙 A B C [拓展]用Q=I2Rt可以計(jì)算電流通過任何用電器產(chǎn)生的熱量。能用Q=UIt計(jì)算電流通過任何用電器產(chǎn)生的熱量嗎？請(qǐng)用實(shí)例說明原因。【答案】見解析。【解析】(1)煤油是絕緣體。(2)電路圖略。(3)據(jù)圖可知通過R1、R2的電流不同，根據(jù)控制變量法可知實(shí)驗(yàn)中只能有一個(gè)變量，所以R1、R2的阻值應(yīng)相同。通過R1的是支路電流，通過R2的是干路電流，所以通過R1的電流小于通過R2的電流。(4)當(dāng)電阻和通電時(shí)間一定時(shí)，電流越大，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。(5)根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比，所以能正確反應(yīng)h-I關(guān)系的是A圖。[拓展]電風(fēng)扇工作時(shí)消耗的電能W=UIt，產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt，轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能是E=W-Q所以不能用Q=UIt計(jì)算電流通過任何用電器產(chǎn)生的熱量。3.（2020湖北黃石）如圖所示，兩個(gè)密閉容器中接入電熱絲R1、R2，右邊容器上方接入電熱絲R3，在通電時(shí)間相同的情況下，觀察兩個(gè)U形管中液面高度的變化。本實(shí)驗(yàn)是根據(jù)______（選填“氣體”“液體”）的熱脹冷縮來反映電流產(chǎn)生的熱量多少，已知R1=10Ω，R3=6Ω，為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，則R2=______Ω。若將R3和R2并聯(lián)接入右邊密閉容器中，則可研究電流產(chǎn)生的熱量與______的關(guān)系。
【答案】氣體 10 電阻【解析】單位時(shí)間內(nèi)電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量越多，空氣的溫度升高的越快，內(nèi)外的氣壓差越大，U形管中液面的高度差越大，利用氣體的熱脹冷縮來反應(yīng)電阻絲放出熱量的多少。研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，應(yīng)控制通電時(shí)間相同，兩個(gè)密閉容器中電阻相等，故R2=R1=10ΩR2的阻值為10Ω。R3和R2并聯(lián)后總電阻R并==3.7Ω將R3和R2并聯(lián)接入右邊密閉容器中，左右兩個(gè)密閉容器中電阻不同，通電時(shí)間相同，電流相同，故可研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系。

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