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【期末专项】专题9：探究电流热效应的影响因素（实验探究题）
一、实验与探究题
1．探究电流热效应的影响因素。
（1）用如图1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。为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应　 　（选填“相同”或“不同”），通过R1的电流　 　通过R2的电流（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
（2）通电一段时间后，甲、乙两烧瓶中玻璃管内液面均有上升且高度始终保持一致，则故障原因可能是 。
A．R0发生断路 B．R0发生短路
（3）小龙用如图2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的关系图像。根据焦耳定律可知，如图3中能正确反映h-I关系的是　 　。
2．为研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，有同学找来了两根不同阻值的电阻丝，多块相同的泡沫块以及滑动变阻器、开关、导线、电源等，设计的方案如甲图所示。
（1）实验时，接通电路过几秒钟后发现泡沫块被电阻丝“切断”。该实验方案是通过测量记录　 　来比较单位时间内电流通过电阻丝时产生的热量多少的。
（2）在电流与通电时间相同条件下，选用长度和横截面积都相同的两种材料电阻丝进行实验，为了使实验现象最明显，可以选用表中的铜与　 　进行对比。(20℃时长1米、横截面积1毫米2的几种材料的电阻)
材料 铜 铝 钨 镍铬合金
电阻（欧） 0.0175 0.029 0.053 1.0
（3）为研究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系，请你在乙图中画上连接导线。
3．为了探究电流产生的热量跟哪些因素有关，小明同学先后采用如图所示的甲、乙两个装置进行实验。她将两段电阻丝R1、R2分别封闭在两个相同的烧瓶中(R1（1）要探究通电时间和通电电流大小相同时。电流产生的热量与电阻的关系，应选择装置　 　进行实验。 (选填(甲》或“乙”)
（2）实验中研究电流产生的热量多少，是通过比较气球的体积变化大小来比较的，这种实验方法称为　 　。
（3）小明用气球替代温度计进行实验，你对此的评价是　 　。
4．在“探究影响电流热效应的因素”的实验中，小柯用如图所示装置进行试验，甲、乙是两个完全相同的烧瓶，瓶内装有两个完全相同的烧瓶，瓶内装有质量相等的煤油，瓶内连接的电阻丝的阻值分别为5Ω和10Ω，A、B是相同的温度计，还有满足实验要求的电源、滑动变阻器、电流表、开关和导线。
（1）就以上仪器，实验设计如图可以探究电流产生的热量与 有关。
A．电流大小 B．通电时间长短 C．电阻大小
（2）小柯研究电热与电流的关系，设想将图中两个烧瓶里的电阻丝改为并联，通电一段时间后，比较两个烧瓶中温度计示数的变化得出结论。你认为这样改是否合理并说明理由：　 　。
（3）如图所示的装置来探究“比较水和煤油的吸热本领”甲乙两个烧瓶中的电阻丝的阻值是　 　（填“相等”或“不相等”）
5．小马同学对研究焦耳定律的实验装置进行了改装，如图所示，可以测量未知液体的比热容C。测量时，分别往甲乙两瓶中装入质量相同的水和待测液体，闭合开关一段时间后，再用温度计分别测出这段时间内水和待测液体升高温度△t水和△t，在不计热量损失的情况下，就可以求得待测液体的比热容。
资料1：质量为m的某种物质，温度升高△t，吸收热量为Q吸=Cm△t。
资料2：水的比热容为4.2ⅹ103焦∕千克˙℃
（1）闭合开关后，发现水和待测液体的温度升高得较慢。为了使温度升高得更快，他应将滑动变阻器的滑片向　 　端滑动（填“A”或”B”）。
（2）本实验需要控制这段时间内水和待测液体吸收的热量相等，小马设计的电路中必须满足的条件是　 　。
（3）下表是实验中测得的数据
时间（分钟） 水升高的温度Δt水（℃） 待测液体升高的温度Δt（℃）
2 9 21
4 18 42
6 27 60
根据上表中的数据，可以得到待测液体的比热容为　 　焦∕千克˙℃
6．如图是探究电流热效应的实验装置，两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻R1、R2， 其中
（1） 闭合　 　，探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，观察到现象，说明在通电时间和电阻相同时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。下列选项所采用的方法与上述实验过程所运用的方法相同的是　 　。
①中借助无色酚酞试液判断稀盐酸与氢氧化钠反应是否发生 ②研究动能大小的影响因素实验时，将小球动能的大小转化为木块移动的距离③利用磁感线描述磁体周围地磁场分布 ④将撬棒抽象为绕固定点转动的硬棒⑤将形变地弹簧具有势能和相互作用地分子也具有势能进行对比
（2）只闭合S1，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻R1产生的热量为　 　J
7．用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度；
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安；
③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录 ▲ ；
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关
数据，并计算每次升高的温度（可反映电热的多少），整理、I2的数据如图丙：
（1）将步骤③补充完整；　 　
（2）在答题纸图丙中画出与的关系图像；　 　
（3）小科想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理并说明理由：　 　。
8． 在验证焦耳定律（Q=I2Rt）中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图2种电路连接情况（已知R甲实验电路 玻璃管内液面高度 小组结论 你的合理解释与评价
A 液面都上升， 且 h甲< h乙 。 电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就(1) 　 　。 电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系。
B 液面都上升， 且 h甲(2)　 　 h乙。 （选填“<”、“>”或“=”) 电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多。 时间相同，(3)　 　不同，无法验证焦耳定律中Q与R的定性关系。
9．小艺设计了如图电路来验证焦耳定律，在甲、乙两个透明容器中密封着等质量的同种气体，各容器连接的U形管中液面最初都相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝，其阻值大小分别为 R甲=10欧， R乙=5欧。请你仔细观察小艺设计的实验电路，并应用所学知识分析回答下列问题：
（1）将甲乙电阻丝串联起来，是为了控制　 　相等。
（2）通电一段时间后，根据实验设计的预想，　 　容器内液柱上升最高。
（3）在研究通电导体产生的热量与导体电阻大小的关系的实验中，使用滑动变阻器的目的是：　 　
（4）实验提供两种可密封的气体M和气体N，它们的比热容C和膨胀系数a分别如表中所示，其中膨胀系数，△V指膨胀的体积差值， Vo为初始体积，△t为温度变化值。为了使实验现象更明显，容器内的密封气体应选择M气体，请结合实验原理和公式说明理由　 　。
气体名称 比热容 C 【J/(kg·℃)】 膨胀系数a (℃· )
气体M 1.2×103 0.003
气体N 1.0x103 0.002
10．某同学在验证“电流通过导体产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系”时，采用了一种“变色测温贴”(产品介绍如图甲所示)，电源电压为3V，常温下将测温贴贴在电阻上，利用变色测温贴变色所用的时间来判断导体产生的热量多少。请回答下列问题：
实验序号 变色所用的时间/s
R1 R2
1 9 18
2 12 24
3 21 42
（1）用导线将图乙电路连接完整，要求连线不得交叉，滑动变阻器置于阻值最大的位置。
（2）要完成本实验除了图乙中所给的测量仪器外，还需要的测量仪器是　 　。
（3）正确连接线路，闭合开关，若R1处断路。此时将一电压表并联在R1两端，则观察到电表的示数为　 　。
（4）该同学整理数据得出“在通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比。”若实验序号2中的电流为1A时，R2所贴变色测温贴的变色时间为24秒，则当其他不变，仅电流变为2A，R2所贴变色测温贴的变色时间为　 　。
11．在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，某同学设计了两种实验装置，分别如图A和图B所示，图A中在两个完全相同的玻璃瓶甲、乙内插入温度计a、b，图B中在左右两个U形管中装入有色液体，甲、乙两个塑料盒密闭。
（1）为了让实验效果更显著，应在图A的甲、乙两个玻璃瓶中加入质量、初温相同的　 　（填“煤油”或“水”）。
（2）图A实验中，通过观察　 　来比较电流通过电阻产生热量的多少。
（3）图B实验中，一段时间后，观察到左侧U形管液面高度差比右侧大，则可以得出的结论是　 　。
（4）焦耳定律可以用公式Q＝I2Rt表示，通过本实验的探究　 　（填“能”或“不能”）直接得出焦耳定律的公式。
12．如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。据图回答下列问题：
（1）通电后电阻丝温度升高，内能增大是通过　 　的方式改变的。
（2）该实验装置用　 　来判断电流通过导体产生的热量多少。
（3）若通过容器①电阻丝电流是2A，则容器②内电阻丝在1min内产生的热量是　 　J。
13．以下为探究“电流产生热量与哪些因素有关”的实验。
（1）在甲图实验中，小明选择煤油做为烧瓶内的液体而不是水，这样选择一方面是因为煤油不导电，另一方面是因为两者质量相同，吸收相同热量时，玻璃管内煤油液面上升更　 　；（选填“明显”或“不明显”）
（2）小明测量管内液面上升高度，得到数据并填入下表。然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得多组数据；
实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 管内液面上升高度/cm
1 0.3 30 10 1.5
2 0.6 30 10 6.2
3 0.9 30 10 12.8
分析表中数据，可得出结论：　 　；
（3）小明想研究“电流产生热量与电阻大小的关系”，他应该用图乙中的B瓶与图甲中的A瓶　 　（选填“串联”、“并联”或“串联、并联都可以”）；
（4）小明在进行题（3）所述实验时，观察到两烧瓶玻璃管内液面上升高度不明显，除延长通电时间外，还可以将滑动变阻器的滑片向　 　（选填“左”或“右”）移动适当距离，从而实现在相同时间内获得更明显的实验现象。
14．为研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，某同学设计了如图1实验：在甲、乙两个试管内装入相同质量和温度的热变色溶液，其变色原理如图2所示；再将两个阻值分别为5欧和10欧的电阻串联后分别放入两个试管，电阻的表面涂有绝缘层。
（1）将图1中的电路连接完成。
（2）根据图2，结构1中肯定含有的元素是　 　。
（3）若电流通过导体产生的热量与电阻大小有关，则观察到的实验现象应为　 　。
（4）某同学对电热的影响因素开展定量研究，在甲、乙两个试管内分别插入温度计，并在试管外面包上隔热材料。保持滑片位置不变，每隔20秒记录溶液的温度，数据如图3所示。由此可得出的结论为　 　。
15．小科用如图所示装置探究电流通过导体产生的热量与导体电阻、电流大小的关系。甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等质量的煤油，瓶内电阻的阻值分别为5欧和10欧，A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。
实验一：闭合开关，通电1分钟记录液面上升的高度，分别记作h1和h2。
实验二：断开开关，当两根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器连入电路的阻值。再闭合开关，通电1分钟记录液面上升的高度，分别记作h3和h4。
（1）除电流表和秒表外，本实验中还需要用到的测量工具为　 　。
（2）实验步骤二中，减小滑动变阻器接入电路的阻值，其目的是　 　。
（3）多次重复实验均发现h1＜h3，则可以得出的结论为　 　。
（4）小科又将玻璃管换成温度计，重新实验，测得数据如表所示：
实验序号 电流表读数 4分钟后甲瓶升高的温度/℃ 4分钟后乙瓶升高的温度/℃
1 1 5.0 10.0
2 1.5 11.25 △t
3 2 20.0 40.0
　 　 　 　
他得出“在通电时间不变时，电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比”的结论，则表中的△t值为　 　。
16．某同学用如图所示装置探究电流通过导体产生的热量与导体电阻、电流大小的关系。甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油，瓶内电阻的阻值分别为5欧和10欧，A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。
实验一：闭合开关，通电1分钟记录液面上升的高度，分别记作h1和h2。
实验二：断开开关，当两根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器连入电路的阻值。再闭合开关，通电1分钟记录液面上升的高度，分别记作h3和h4。
（1）除电流表和秒表外，本实验中还需要用到的测量工具为　 　。
（2）实验中，将电阻丝串联连接的目的是为了保证实验时　 　相同。
（3）多次重复实验均发现 h1＜h3＜h4，则可以得出的结论为 　 　。
17．某同学用如图所示装置探究电流通过导体产生的热量与导体电阻、电流大小的关系。甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油，瓶内电阻的阻值分别为5欧和10欧， A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。
实验一：闭合开关，通电1分钟记录A、B玻璃管液面上升的高度，分别记作 h1和
实验二：断开开关，当两根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器连入电路的阻值。再闭合开关，通电1分钟记录A、B玻璃管液面上升的高度分别记作h3和 h4。
实验序号 电流表读数/A 4分钟后甲瓶升高的温度/℃ 4分钟后乙瓶升高的温度/℃
1 1 5. 0 10. 0
2 1. 5 △t1 △t2
3 2 20. 0 40. 0
...... ...... ...... ......
（1）除电流表和秒表外，本实验中还需要用到的测量工具为 　 　。
（2）实验中，将电阻丝串联连接的目的是　 　。
（3）多次重复实验均发现 ，则可以得出的结论为 　 　。
（4）该同学查阅资料后发现“在通电时间不变时，电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比”。于·是，他将玻璃管换成温度计，重新实验，测得数据如表所示，若要使其支持该结论，则表中 的理论值为 　 　。
18．小应在探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，设计了如图甲所示的实验电路图。两个完全相同的烧瓶中装满煤油，两个完全相同的玻璃管内煤油液面的高度相同，瓶内的电阻丝的阻值分别为5Ω和10Ω。闭合开关，发现玻璃管中液面持续上升，每隔一分钟记录下上升的高度。
（1）用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。要求滑片向左移动，电流表示数变小　 　；
（2）小应将记录的数据绘制成如图乙所示的图像，根据图像，请写出本实验的结论：　 　；
（3）小应觉得上述实验中装置太多，比较复杂，设计了如下实验：连接电路（如图丙），并用相同大小的石蜡将火柴粘在电阻丝R上（如图丁），闭合开关，记录火柴掉落所用的时间。调节滑动变阻器的滑片，重复实验，所得的结果如表：
①完成第1次实验后，小应将滑片移到滑动变阻器的中点位置，要等待一段时间再闭合开关，他主要考虑　 　会影响实验的准确度；
序号 滑动变阻器的滑片位置 火柴掉落所用的时间/s
1 最右端 99
2 中点 30
3 最左端 15
②小应得出“电流越大，相同时间内电阻产生的热量越多”的结论，他的分析过程是　 　。
19．为了比较水和煤油吸热能力的大小，小组同学设计了如图甲、乙两个电路。其中两电源的电压相等、所用器材都能安全工作；四个烧瓶完全相同，其中装有初温和质量相同的水或煤油，并分别配上规格完全相同的温度计和阻值相同的的电阻丝R1、R2。实验提供秒表若干。
同学们选择了其中一个电路进行连接，并通过实验得到了以下数据：
物质 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 升高温度/℃ ①
水 300 20 30 10 12
煤油 300 20 30 10 6
（1）由数据可知，同学们是通过　 　的方法来比较两者吸热能力大小的。
（2）表中①处需要填写的测量内容是　 　。
（3）实验中，当电热丝开始加热时，眼睛应观察　 　。
（4）从节约电能的角度考虑，同学们应选择 　 　电路(选填“甲”或“乙”)进行实验。
20．某小组同学猜想电流通过导体产生的热量跟下列因素有关：
猜想A：与电流大小有关； 猜想B：与电阻大小有关；猜想C：与通电时间长短有关于是他想用如图1和图2所示的实验装置进行探究
（1）图1实验烧瓶中装的煤油是　 　（选填“导体”或“绝缘体”）。
（2）小金同学设计并连接了如图2所示的电路，则他是为了探究猜想：　 　（填字母即可）
（3）通过焦耳定律的学习，小金知道：图中　 　装置（填“甲”、“乙”、“丙”）U形管两边液面高度差最小。
21．小龙用如图甲所示的电路探究影响电流热效应的影响因素，把热熔胶棒竖直压在两根阻值不同、但长度和直径均相同的电阻丝上， R1和R2的阻值之比为3：2 (夹持仪器未画出)。用刻度尺测量两根热熔胶棒下降高度，分别记为L1和L2，来比较电阻丝产生热量的多少。
（1）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 　 　。
（2）在探究电流的热效应与电阻大小的关系时，小龙记录数据如下表所示。分析表中数据，判断通电时间和电阻大小哪个因素对电流产生热量的影响更大，并从表中选择组别作为证据。　 　。
组别 1 2 3 4 5 6
电阻 R1 R2
通电时间/分 1 2 3 2 3 4
热熔胶棒的下降高度/毫米 9 18 27 12 18 23
（3）小龙继续延长通电时间，获得更多组数据，并画出L (L1、L2之和)随通电时间的变化情况，得到如图乙所示的曲线。请解释在to时间后曲线L增速变缓的原因。　 　。
答案解析部分
1．【答案】（1）相同；小于
（2）A
（3）A
2．【答案】（1）泡沫块被切断的时间长短
（2）镍铬合金
（3）
3．【答案】（1）甲
（2）转换法
（3）气体的热胀冷缩气球更直观，但无法测出温度﹐温度计更适合液体的温度变化
4．【答案】（1）C
（2）不合理。由公式Q=I2Rt可得，探究电热与电流的关系时，应该控制电阻和通电时间相同，而两个烧瓶中电阻丝的阻值是不相等的。
（3）相等
5．【答案】（1）闭合开关后，为使温度升高得更快，由焦耳定律Q=I2Rt可知，可以增大电路中的电流，滑动变阻器向A端移动
（2）要使在相同的时间内，电阻产生的热量相同，由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流要相同，所以两阻丝串联，且电阻大小相同
（3）1.8ⅹ103J∕(Kg˙℃)
6．【答案】（1）S1、S2；①②
（2）12
7．【答案】（1）温度计示数
（2）
（3）不合理，R1、R2阻值不同，开关S从1拨至2时，实验电路电流和调试电路电流不同
8．【答案】越多；>；电流
9．【答案】（1）电流、通电时间
（2）甲
（3）改变电路中的电流，从而可以进行多次实验，使实验结果具有普遍规律
（4）根据膨胀系数的公式可知，△V=a·V0·△t ①； 根据 Q=cm△t得到：②；将②代入①得到：；其中V0、Q和m都是定值，则膨胀系数由决定；故选M。
10．【答案】（1）或
（2）秒表
（3）3V
（4）6秒
11．【答案】（1）煤油
（2）温度计示数变化的大小
（3）在通电时间和电阻相同时，电流越大，电流产生的热量越多
（4）不能
12．【答案】（1）做功
（2）U形管两侧的液面高度差
（3）300
13．【答案】（1）明显
（2）在通电时间和电阻相同时，电流越大，电流通过导体时产生的热量更多
（3）串联
（4）左
14．【答案】（1）如图
（2）氯(或 Cl)
（3）甲乙两试管中液体开始变蓝色的时间不同
（4）在电阻和电流大小相同时，电流通过导体产生的热与通电时间成正比
15．【答案】（1）刻度尺
（2）增大电流
（3）当导体电阻、通电时间相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多
（4）22.5
16．【答案】（1）刻度尺
（2）电流大小和通电时间
（3）在通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大、导体电阻越大，电流通过导体产生的热量越多
17．【答案】（1）刻度尺
（2）保证实验时电流大小和通电时间相同
（3）在通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大、导体电阻越大，则电流通过导体产生的热量越多。
（4）22.5
18．【答案】；当电流和时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；电阻丝的温度；分析实验1、2、3，滑片向左移，变阻器连入阻值减小，电路总电阻减小，由欧姆定律知，当电源电压不变时，电路电流增大；电阻R1(或R2)上粘的火柴掉落的时间越短，说明电阻R1(或R2)上产生的热量越多，综合可知，电流越大，相同时间内电阻产生的热量越多
19．【答案】（1）比较加热时间
（2）加热时间
（3）温度计
（4）甲
20．【答案】（1）绝缘体
（2）A
（3）乙
21．【答案】（1）通电时间、电流大小
（2）一样大。或2、3、5 (其它合理答案也可)
（3）随着通电时间变长，电阻丝的温度升高，电阻变大，根据Q=t，在通电时间、电源电压相同时，电阻变大，电热丝产生的热量变少
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