2019年中考物理实验专题复习—— 探究电流的热效应的实验(答案解析)

2019年中考物理实验专题复习——探究电流的热效应的实验答案解析1．（2018日照）某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。

他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。

（1）请你用笔画线代替导线，把图甲两个容器的电阻丝接到电路中。

（2）实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫转换法。

（3）接好电路，闭合开关，通电一段时间后，右（填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间均相同的情况下，电阻越大，所产生的热量越多。

（4）让两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部将一个相同阻值的电阻和这个容器内的电阻并联（如图乙所示）．移走图甲中的电阻，换接图乙中的电阻到电路中，重新做这个实验。

此时通过两容器中电阻的电流不同，在通电时间相同的情况下，观察U形管中液面高度变化，由此得到的结论是在电阻和时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多（5）如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则Q=I2Rt。

【考点】JH：焦耳定律．【专题】13 ：实验题；5A5：探究型实验综合题．【分析】（1）根据“在电流和通电时间相同时，导体产生的热量与电阻大小的关系”，可确定是串联电路，以根据电流流向法，从电源的正极出发依次连接电路元件，然后回到电源负极即可；（2）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过液面高度差的变化来反映；（3）由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系，据Q=I2Rt比较两电阻产生的热量关系，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，U形管内两液面的差值变大，据此进行解答；（4）探究电流产生热量跟通电电流关系时，控制通电时间和电阻不变；（5）根据焦耳定律的公式分析。

【解答】解：（1）将滑动变阻器，两相同的透明容器中的U形管，开关，逐一顺次连接即可，滑动变阻的连线要注意一上一下，如下图所示：；（2）电流产生的热量不便于用眼睛直接观察和测量，通过U形管内液柱的高度差来反映，这种方法是初中物理常用的转换法；（3）因串联电路中各处的电流相等，所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等；由Q=I2Rt 可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积膨胀，右侧气体膨胀更大所以B管中的液面较高；（4）在乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，B端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，根据U型管液面的高度可知，电流越大，热量越多；故结论为：在电阻和时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多；（5）由焦耳定律可知，Q=I2Rt。

故答案为：（1）见上图；（2）转换法；（3）右；电阻；（4）在电阻和时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多；（5）I2Rt。

【点评】此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键。

2．（2018年兰州）探究“通电导体产生的热量Q与电阻R的关系”，他们选用了以下实验器材：两个完全相同的烧瓶，烧瓶内分别装有质量和初温相同的水和煤油，相同的温度计A 和B、阻值分别为R1、R2的电阻丝（R1＜R2）还有满足实验要求的电源、滑动变阻器、电流表、开关和导线，他们设计了如图所示的实验电路，进行如下实验：闭合开关，通电一段时间后，记下温度计A的示数为t1，温度计B的示数为t2，发现t1＜t2，请根据以上叙述回答下列问题：①实验中是通过观察温度计示数的变化来反映电流产生热量的多少。

②请指出实验过程中存在的问题：没有控制烧瓶中的液体的质量和种类是相同的。

③实验改进后得出的结论是：电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关；电阻越大，产生热量越多。

【分析】（1）温度计示数的变化反应了液体温度的变化，反映了液体吸收热量即电流产生热量的多少；（2）探究电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小的关系，根据Q=I2Rt可知，应控制电流和通电时间相同，控制烧瓶中的液体的质量和种类是相同的这样才能得出正确的规律；（3）电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关；电阻越大，产生热量越多。

【解答】解；（1）实验中通过观察温度计示数的变化来比较电流产生的热量的多少；（2）实验中采用的是控制变量法，应控制烧瓶中的液体的质量和种类是相同的；（3）实验改进后得出的结论是：电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关；电阻越大，产生热量越多。

故答案为：（1）温度计示数的变化；（2）没有控制烧瓶中的液体的质量和种类是相同的；（3）电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关；电阻越大，产生热量越多。

【点评】理解焦耳定律的公式Q=I2Rt，知道要想探究电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小的关系，就要控制电流和通电时间相同，是解答的突破口。

3.（2018河北）用如图19所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。

相同烧瓶内装满了煤油。

(1)烧瓶中装入的煤油是________(选填“导体”或“绝缘体”)。

(2)请根据实物电路，在虚线框内画出对应的电路图。

(3)为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应________，通过R1的电流______通过R2的电流。

(4)通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大。

说明_______________________________________________________________________________。

(5)小红用如图20所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。

经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图象。

根据焦耳定律可知，图21中能正确反映h-I关系的是____________。

【拓展】用Q=I2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q=UIt计算通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因。

_______________________________________________________________________________ __________________________________________________________。

【答案】(1). 绝缘体(2). (3). 相等(4). 小于(5).在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，导体产生的热量越多(6). A(7). 不能(8). 因为用Q=UIt计算出来的是电路产生的总功，而总功除了用电器产生的热量，另外一部分可能转化为其他能量，例如电风扇电路产生的总功一部分转化为电热，一部分转化为机械能【解析】分析：（1）容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体，根据导体和绝缘体的定义可做出判断。

（2）以实物图为依据，根据电流方向画出电路图；（3）探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”的实验，应采取控制变量法，以此分析即可；（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大。

说明导体产生的热量多；（5）根据焦耳定律可知，分析h-I关系即可；解答：(1)烧瓶中装入的煤油是绝缘体；（2）根据实物图可知，从电源正极先接开关，再接L2，R0和R1并联后，再串联在电路中，答案如下图：（3）探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”的实验，应采取控制变量法，必须控制电阻相等，电流不同，根据并联电路的特点可知，通过R1的电流小于通过R2的电流。

(4)通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，导体产生的热量越多。

（5）根据焦耳定律可知，电阻产生的热量与电流的平方成正比。

而烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h越大，导体产生的热量越多，能正确反映h-I关系的是A。

不能用计算通过任何用电器产生的热量，因为用计算出来的是电路产生的总功，而总功除了用电器产生的热量，另外一部分可能转化为其他能量，例如电风扇电路产生的总功一部分转化为电热，一部分转化为机械能。

故答案为：(1). 绝缘体(2). (3). 相等(4). 小于(5). 在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，导体产生的热量越多(6). A (7). 不能(8). 因为用计算出来的是电路产生的总功，而总功除了用电器产生的热量，另外一部分可能转化为其他能量，例如电风扇电路产生的总功一部分转化为电热，一部分转化为机械能。

【点睛】本题考查了学生对焦耳定律的认识，注重了探究实验的考查，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型。

4．（2018怀化）探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验如图甲和乙所示，两透明容器中密封着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来连接到电源两端，通电一定时向后，比较两个U形管中液面高度差的变化。

（1）在图甲中，通过两电热丝的电流相等；该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻关系。

（2）在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与通过导体的电流关系。

（3）在该实验中，我们是通过观察U型管中液面的高度差来比较各容器中电热丝产生热量的多少的。

（4）英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为Q=I2Rt。

【分析】（1）探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；（2）探究电流产生热量跟电流关系时，控制电流和通电时间不变；（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；（4）根据焦耳定律内容分析。

【解答】解：（1）在图甲中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流I 与通电时间t相同；故该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻的关系。

（2）在图乙中，电阻和通电时间时相同的，而通过它们的电流不同，故探究导体产生的热量与通过导体的店里关系。

（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；（4）英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为Q=I2Rt。