《中考物理總復(fù)習(xí)》專題30 探究焦耳定律實驗題（解析版）

1、專題30 探究焦耳定律實驗題抓住考點學(xué)探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)實驗需要學(xué)通的基礎(chǔ)知識1.實驗?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.實驗采用煤油的目的：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.實驗方法：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間相同。探究電熱與電阻的關(guān)系是需控制電流和通電時間相同；探究電熱與通

2、電時間的關(guān)系時需控制電阻和電流相同，改變通電時間的長短。兩個燒瓶串聯(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，跟通電時間成正比。8.計算公式：q=i2rt (適用于所有電路)對于純電阻電路可推導(dǎo)出：q=uit=u2t/r=w=pt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 無論用電器串聯(lián)或并聯(lián)，計算在一定時間所產(chǎn)生的總熱量常用公式為q=q1+q2+qn分析電燈、電爐等電熱器問題時往往使用：q=u2t/r=pt根據(jù)考點考【例題1】已知電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時間有關(guān)在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟

3、電流的關(guān)系”時，可供選擇的器材有：8v穩(wěn)壓電源一個；20和50的滑動變阻器各一個；停表和開關(guān)各一個；塑料盒與u形管相連的實驗裝置一個，盒內(nèi)密封著空氣，盒內(nèi)電阻絲的阻值為20；導(dǎo)線若干（1）該實驗選用 的滑動變阻器更好（2）連接好的實驗圖如圖所示每次實驗（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，再進行下一次實驗請畫出實驗用的表格，表中要有必要的信息（3）某同學(xué)對實驗方案進行了重新設(shè)計：第一次實驗記錄高度差后，立即移動滑片增大電流做第二次實驗，每次實驗加熱時間相同，記錄的u形管內(nèi)兩液面高度差依次為h1、h2在處理數(shù)據(jù)時，該同學(xué)想用h2

4、來間接反映第二次實驗電流通過導(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）記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表（3）不正確 h2間接反映了第一次和第二次實驗電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的和不是第二次實驗電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量【解析】（1）盒內(nèi)電阻絲的阻值為20為定值電阻，選滑動變阻器的電阻要大得好，因為這樣通過改變滑動變阻器電阻，電路電流能有效控制，不會太大，保護電源。（2）所畫表格要體現(xiàn)每次實驗電阻絲電阻為20為定值電阻。時間一定。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h2來間接反映第二次實驗電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量實錯誤的。因為h2間接反映了第一次和第二次實驗電流通

5、過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的和不是第二次實驗電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量該同學(xué)在設(shè)計方案就是錯誤的。【例題2】（2020湖北鄂州）如圖是探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實驗裝置。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)實驗中，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量，因此在實驗中是通過觀察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

6、。由此可知，在電阻和通電時間相同時，電流越_導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多?！敬鸢浮?(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，因為左右容器內(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)在電阻和通電時間相同時，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，在電阻和通電時間相同時，電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。結(jié)合考點練1.小輝想探究電流通過電阻

7、時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)。他連接了如圖10所示的電路進行實驗，其中兩個完全相同的燒瓶內(nèi)分別裝有質(zhì)量相等、初溫均為25的煤油，阻值為5和10的電阻絲r1、r2。閉合開關(guān)一段時間后，記錄此時兩個溫度計的示數(shù)。根據(jù)上述實驗，下列說法中正確的是（ ）a. 此實驗探究的是熱量與電阻的關(guān)系 b. 此實驗探究的是熱量與電流的關(guān)系c. 此實驗探究的是熱量與時間的關(guān)系d. 此實驗中用溫度計示數(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，所以此實驗探究的是熱量與電阻的關(guān)系，故a選項正確；串聯(lián)電路電流處處相等，所以此實驗探究的不是熱量與電流的關(guān)系，故b選項錯誤；在串聯(lián)電

8、路中開關(guān)控制整個電路，所以兩個電阻工作時間相同，探究的不是熱量與時間的關(guān)系，故c選項錯；電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少是通過燒瓶中溫度計的示數(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）請根據(jù)實物電路，在虛線框內(nèi)畫出對應(yīng)的電路圖。（3）為達到實驗?zāi)康摹?選用的兩個電阻絲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，進一步探究

9、“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”。經(jīng)多次實驗測量。收集實驗數(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可以計算電流通過任何用電器產(chǎn)生的熱量。能用q=uit計算電流通過任何用電器產(chǎn)生的熱量嗎？請用實例說明原因 。【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)控制變量法可知實驗中只能有一個變量，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)電阻和通電時間一定時，

10、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)扇工作時消耗的電能w=uit，產(chǎn)生的熱量q=i2rt，轉(zhuǎn)化成的機械能是e=w-q所以不能用q=uit計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，在通電時間相同的情況下，觀察兩個u形管中液面高度的變化。本實驗是根據(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=10，r3=6，為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，則r2=_。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?！敬鸢浮?氣體 10 電阻【解析】單位時間內(nèi)電流通過導(dǎo)體時產(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