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【专项练习21】 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．（2025九上·绍兴月考）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．（2025九上·温州月考）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
3．（2025九上·杭州月考）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　 　。
4．（2025九上·临平）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。
5．（2023九上·余姚月考）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：　 　。
6．（2023九上·安吉月考） 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。
7．（2021九上·舟山月考）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”）
8．（2025·海宁期中）如上图是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和初温的煤油中，每一烧瓶里各插入一温度计。请回答下列问题：
（1）合上开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过　 　反映出来的，采用了　 　法；
（2）采用这种连接方式的目的是　 　。
9．（2025九上·永康期中）科学兴趣小组用如图甲所示装置探究“电阻丝产生的热量与什么因素有关”的实验。两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油，瓶内连接的电阻丝的阻值分别为5欧和10欧，A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。闭合开关，每隔1分钟记录液面上升的高度，多次实验处理结果如图乙。
（1）除电流表外，本实验中还需要用到的测量工具有 　 　。
（2）实验中通过 　 　（选填“加热时间”或“玻璃管内液面的变化”）来反映电阻丝产生热量的多少。
（3）分析图乙，可得出的结论是 　 　。
（4）小明经过调查发现：常温下，空气的比热容是煤油比热容的二分之一，空气的比热容会随温度的变化而变化。小明建议用空气代替煤油进行实验，装置如图丙。你是否赞同小明的建议并说明理由 　 　。
10．（2024九上·余姚期中）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，测量并记录温度计示数；
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、的数据如图丙：
（1）将步骤③中通过温度计的示数来反映电阻产生的热量多少，其中涉及到的实验方法是：　 　。
（2）通过图丙中画出的与的关系图像可以得出什么结论：　 　。
（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：　 　。
11．（2023九上·镇海区期中）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R与R的阻值应　 　(选填“相同”或“不同")。
（2）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　 　
（3）小红用如图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的关系图象。根据焦耳定律可知，如图3中能正确反映h-Ⅰ关系的是　 　
12．（2026九上·温岭期末）如图是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置图：
（1）为了使实验现象更明显，应选择相对　 　 (填“较粗”或“较细”)玻璃管。
（2）闭合开关前，如上图中滑动变阻器的滑片应该处于　 　端。(填“左”或“右”)
（3）探究电流产生的热量与电阻大小的关系，应对比　 　。
（4）在探究电流产生的热量与电流大小的关系时，为了节约时间，没有将玻璃管内液面降回实验前的位置，你是否赞同，并说明理由　 　。
13．（2026九上·北仑期末）小科在“探究影响电流通过导体产生热量多少的因素”时，设计了如图所示的电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝 R1和R2。
（1）本实验用到的科学方法有控制变量法和　 　法。
（2）通电后烧瓶中煤油的内能增大是通过　 　的方式实现的。
（3）将该电路设计成串联的目的是　 　。
14．（2025九上·嘉兴期末）兴趣小组的同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”时，制作了如图甲所示的实验装置：双层有机玻璃盒(中间填充泡沫)，内有电阻丝、水和温度传感器。
（1）图甲中的容器采用双层有机玻璃盒，且填充泡沫，这样做的目的是减少实验过程中的　 　散失。
（2）请用笔画线代替导线，帮兴趣小组同学将图乙中的电路连接完整。
（3）在两个双层有机玻璃盒内装入等质量的水，密封后闭合开关，记录容器中的水温变化和通电时间，对记录的数据处理后绘制成图像丙，其中 根据图像，兴趣小组能得出的实验结论是　 　。
15．（2021九上·新昌期末）小科设计了探究“影响电流热效应的因素”的实验，如图甲所示：
（1）在闭合开关后，将滑片移到某一位置，如图甲所示，判断电流通过电阻丝R产热的多少可以通过观察一段时间内玻璃管中煤油上升的高度，还可以通过观察　 　。
（2）小科为探究电流变大对电流热效应的影响，他将图甲中所示的滑片往　 　（选填“A”或“B”）端移动。两次实验得到的实验数据如下表所示：
实验次数 电流/A 通电时间/min 电阻/Ω 玻璃管液面升高的高度/mm
1 0.2 1 10 10
2 0.4 1 10 40
小科根据表中数据，得出结论：同一电阻丝，在通电时间相同时、产生的热量与电流的平方成正比。请指出存在的不足之处：　 　。
（3）小科为了继续探究电阻大小对电流热效应的影响，选择了图乙所示R2=20Ω的电阻丝，小科应将电阻丝R2与图甲中的电阻丝R1　 　接入电路中。
16．（2021九上·衢州期末）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三种电路连接情况(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 液面都不上升 导体产生的热量跟电阻无关 两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R的定性关系
B 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　 　。 电流和通电时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系
C 液面都上升，且 h甲　 　 h乙 电流通过导体时， 电阻越小，产生的热量就越多 　 　
17．（2025九上·绍兴月考）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　 　。
18．（2025九上·杭州月考）在验证焦耳定律（Q＝I2Rt）时，小启在课本实验基础上做了改动，设计如图甲所示的电路，其中电阻丝R1＝5Ω和R2＝10Ω，请回答下列问题：
（1）为探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，小海应选择 　 　 两支温度计的示数进行比较。
（2）根据焦耳定律，预测在实验中温度计示数A 　 　 B。（选填“＜”、“＞”或“＝”）
（3）相较于课本实验，小启做如图甲所示改动的优点是 　 　 。
（4）小启还想用图乙装置来测量未知液体的比热容。分别往两容器中装入水和待测液体，闭合开关一段时间后，再分别用温度计测出这段时间内水和待测液体升高的温度Δt水和Δt，在不计热损失的情况下，为了得出待测液体的比热容c，还必须满足的条件是 ____ 。（可多选）
A．R3＝R4 B．V水＝V待测液
C．m水＝m待测液 D．Δt水＝Δt
19．（2024九上·温州月考） 在验证焦耳定律 (Q=I2Rt)时，小海在课本实验基础上做了改动，设计如图甲所示的电路， 其中电阻丝R1=5Ω和R2=10Ω，请回答下列问题：
（1）为探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，小海应选择　 　两支温度计的示数进行比较。
（2） 根据焦耳定律， 预测在实验中温度计示数 A　 　B。 (选填“<”、“>”或“=”)
（3） 相较于课本实验，小海做如图甲所示改动的优点是　 　。
（4）小海还想用图乙装置来测量未知液体的比热容。分别往两容器中装入水和待测液体，闭合开关一段时间后，再分别用温度计测出这段时间内水和待测液体升高的温度△t水和Δt，在不计热损失的情况下，为了得出待测液体的比热容 还必须满足的条件是____。 (可多选)
A． B．V水=V 待测液
C．m水=m 待测液 D．
20．（2020九上·海宁月考）为验证焦耳定律，实验小组设计了如图所示电路(已知R甲（1）探究电流通过导体的产热量与电阻关系时，采用如图A串联连接，可以控制　 　相同，闭合开关，通电30s后，记录2玻璃管内液面上升的高度如下表，如果一切操作正确的话，比较发现△h1　 　△h2(填“>”“=”或“<”)。
序号 通电时间(s) 甲管液面上升值 乙管液面上升值
1 30 △h1 △h2
2 60 △h3 △h4
（2）继续实验，待管内液面回到初始位置后，滑动变阻器位置保持不变，再次闭合开关，通电60s后，记录2玻璃管内液面上升的高度，若要研究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系，应比较　 　两组数据。
（3）在探究产生热量与电流关系时，有同学认为采用电路图B的并联连接方式更好，可以直接比较甲、乙两玻璃管内液面上升的高度，得出结论。你认同吗？并说明理由：　 　。
答案解析部分
1．【答案】（1）相同；小于
（2）A
（3）A
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）焦耳定律：电流通过导体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，公式为Q=I2Rt；探究热量与电流的关系时，要控制电阻、通电时间相同，改变电流，采用控制变量法。
（2）并联电路电流规律：并联电路干路电流等于各支路电流之和；
（3）电路故障分析：断路时支路无电流，短路时电阻被短路无电热；
（4）热量与液面高度、电流图像分析：煤油吸收热量越多，膨胀程度越大，液面上升高度h越大，h与产生的热量Q成正比；
【解答】（1）探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需要控制电阻和通电时间相同，改变电流大小。所以选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相同；由图1可知，R1与R0并联后再与R2串联，根据串并联电路的电流规律可知，通过R1的电流小于通过R2的电流。
（2）电流通过电阻丝产生的热量，甲、乙两烧瓶内电阻丝阻值相同，通电时间相同，若玻璃管内液面上升高度始终一致，说明产生的热量相同，即通过两电阻丝的电流相同。
A．若R0发生断路，R2与R1串联，此时通过两电阻丝的电流相同，产生的热量相同，液面上升高度一致。故A符合题意；
B．若R0发生短路，R1被短路，没有电流通过R1，不符合条件。故B不符合题意。
故选A。
（3）根据焦耳定律，在电阻R和通电时间t相同时，产生的热量Q与电流I的平方成正比。玻璃管内液面上升的高度h与热量Q成正比，因此h与成正比，图像应为过原点的抛物线（开口向上），对应图3中的A。
（1）[1][2]探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需要控制电阻和通电时间相同，改变电流大小。所以选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相同；由图1可知，R1与R0并联后再与R2串联，根据串并联电路的电流规律可知，通过R1的电流小于通过R2的电流。
（2）电流通过电阻丝产生的热量，甲、乙两烧瓶内电阻丝阻值相同，通电时间相同，若玻璃管内液面上升高度始终一致，说明产生的热量相同，即通过两电阻丝的电流相同。
A．若R0发生断路，R2与R1串联，此时通过两电阻丝的电流相同，产生的热量相同，液面上升高度一致。故A符合题意；
B．若R0发生短路，R1被短路，没有电流通过R1，不符合条件。故B不符合题意。
故选A。
（3）根据焦耳定律，在电阻R和通电时间t相同时，产生的热量Q与电流I的平方成正比。玻璃管内液面上升的高度h与热量Q成正比，因此h与成正比，图像应为过原点的抛物线（开口向上），对应图3中的A。
2．【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。
【知识点】比热容；热量的计算；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）根据串联电路的电流特点分析解答；
（2）根据焦耳定律Q=I2Rt比较哪个容器内电阻产生的热量更多即可；
（3）根据滑动变阻器的作用解答；
（4）根据膨胀系数的公式和吸热公式推导得出膨胀系数的变形式，据此确定判断标准即可。
【解答】（1） 在串联电路中，电流处处相等。将甲和乙（R2=5Ω）的电阻丝串联，它们受一个开关控制，则通电时间也相同，那么二者串联的目的是确保通过两段电阻丝的电流和加热时间相同。
（2）综上所述，二者串联时，通过甲和乙的电流和时间相同，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，甲电阻产生的热量多，则甲容器内液柱上升的更多。
（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：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。
3．【答案】（1）或
（2）秒表
（3）3V
（4）6秒
【知识点】实物的电路连接；电流表、电压表在判断电路故障中的应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）滑动变阻器一上一下接进电路，通过改变连入电路中的有效长度来改变连入电路的阻值，连入电路的有效长度越长，说明连入电路的阻值越大。
（2）根据实验设计可知，需要测量时间，秒表是测量时间的仪器。
（3）电压表阻值很大，串联电路分压，所以其两端电压很大，约为电源电压。
（4）根据电热是电流的平方和电阻以及电热不变，可知电流变为原来的两倍，则时间为原来的四分之一。
【解答】（1）滑片处于最大阻值处，则需要将右下角接线柱连入电路，如图所示
或。
（2）实验需要测量变色所用时间，所以还需要的仪器是秒表。
（3） R1开路，电压表并联在其两端，电压表串联在电路中，电阻很大，相当于测量电源电压，示数为3V。
4） 变色测温贴变色时吸收的热量相同，电阻阻值不变，热量与电流的平方成正比，电流由1A变为2A，电流为原来的2倍，则电流的平方为原来的4倍，则时间为原来的四分之一，即。
4．【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
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）比热容：单位质量的物质温度升高或降低1℃吸收后放出的热量。
（2）实验采用了转换法，用更易观察的温度计示数变化来反映不易观察的电流通过电阻产生热量的多少。
（3）并联电路干路电流等于支路电流之和，可知经过两个电阻的电流不变，则探究的是电热与电流的关系。
（4）该实验为定性分析的实验，只能得出电热与电流、电阻以及通电时间正相关，不能得出具体的关系式。
【解答】（1）煤油的比热容较小，在吸收相同的热量后，温度变化量更大，现象更明显。
（2）实验通过观察温度计示数变化来反映电流通过电阻产生热量的多少，温度计示数变化越大，说明电流通过电阻产生热量越多。
（3）由图可知，两表电阻大小相同，左侧电阻接在干路上，电流更大， 观察到左侧U形管液面高度差比右侧大， 可知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） 本实验通过现象（温度变化或液面高度差）定性探究热量与电流、电阻、时间的关系，但无法直接测量热量Q的定量值，也无法验证Q与I2、R、t的正比关系，因此不能直接得出焦耳定律的公式。定量验证需通过更精确的测量仪器。
5．【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
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）电流通过R2时，会产生热量，煤油升高的温度越大，则其吸收的热量越多，电阻产生的热量越多，据此分析解答。
（2）根据Q吸=cmΔt和焦耳定律Q=I2Rt得出Δt与I2的关系，然后画出图像；
（3）注意分析开关切换时电流值是否发生改变即可。
【解答】（1）电流通过R2时，会产生热量，煤油升高的温度越大，则其吸收的热量越多，电阻产生的热量越多，因此步骤③为：将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录煤油的温度（温度计的示数）；
（2）根据Q吸=cmΔt可知，煤油的比热容一定，质量不变，因此煤油吸收的热量与其温度的变化量Δt成正比。根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在电阻一定和相同的时间内，电流通过导体产生的热量与12成正比，由此可知，Δt与I2应成正比例关系，其图像应为一条过原点的直线，由于存在实验误差，则图像如下图所示：
；
（3）由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响，故小明的想法是不合理的。
6．【答案】越多；>；电流
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】A.电阻产生的热量越多，烧瓶内液体温度越高，则玻璃管内液面升高越多；
B.电阻越小产生的热量越多，则对应玻璃管内液面升高得多。当电阻并联时，电阻两端电压相等，如果电阻大小不同，那么电流大小不同，据此分析解答。
【解答】A.根据描述可知，乙的电阻大于甲的电阻，而乙内玻璃管的液面升高的多，那么产生的 热量多，因此得到：电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就多 。
B.根据描述可知，R1的电阻小产生的热量多，则对应玻璃管内液面升高的多，即 h甲> h乙。
由于两电阻并联，则它们的电压相等，那么通过它们的电流大小不同，因此得到：时间相同，电流不同，无法验证焦耳定律中Q与R的定性关系。
7．【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
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）根据图象中的相同点和不同点分析；
（2）探究电热与电流的关系时，利用公式Q=I2Rt并结合控制变量法，找出需要控制的变量；
（3）根据Q=cm△t可知，如果要用温度变化的多少反应吸热能力的大小，就必须控制液体的质量和吸收的热量相同。根据Q=I2Rt可知，当电流和时间相同时，产生热量的多少由电阻大小决定。
【解答】（1）由图可知，两电阻丝串联，则电路中电流一定相等；同一个开关控制，那么通电时间相同，而只有电阻不相等，那么可以探究电流产生的热量与电阻的关系，故选C；
（2）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，故小柯的操作不正确；
（3）探究“比较水和煤油的吸热能力”的实验，则他们应将A烧瓶中的煤油换成质量相等的水，并使A、B两烧瓶中电阻丝的阻值相同。
8．【答案】（1）温度计示数的变化；转换
（2）控制通过两电阻丝的电流和通电时间相同
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）转换法：用更易观察的现象来反映不易观察的现象。
（2）由焦耳定律 Q=I2Rt 和控制变量法以及串联电路的电流特点进行分析。
【解答】（1） 实验中无法直接测量热量，但煤油吸收热量后温度会升高，因此通过观察温度计示数的变化来间接反映电阻丝产生的热量，这种方法称为“转换法”。
（2）电路为串联电路，电流处处相等，且通电时间相同，控制变量，探究电热与电阻的关系。
9．【答案】（1）秒表、刻度尺
（2）玻璃管内液面的变化
（3）在电流大小和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多
（4）赞同，空气的比热容小，温度升高快，实验现象明显。或不赞同，空气的比热容会随温度的变化而变化，而煤油的比热稳定，更能准确反映电阻丝的产热情况。（合理即可）
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】由于电阻丝的产生的热量无法直接测量，利用转换法把电阻丝的产生的热量转换成玻璃管内液柱的高度。利用液体热胀冷缩的性质，产生的热量越多，温度越高，液柱上升的高度越高，由此比较热量的多少。用控制变量法分析实验结果，自变量为电阻丝的电阻大小，两个电阻丝串联在电路中，则通过电阻丝的电流相同。即电流相等时，相同时间内不同电阻大小与电阻产生的热量有什么关系。
【解答】（1）需要测量相同时间内液柱上升的高度， 秒表用于记录时间间隔； . 刻度尺用于测量玻璃管内液面上升的高度。
（2）本实验利用转换法，通过玻璃管内液柱的高度变化反映产生热量的多少。
（3），，根据图乙工作相同时间时，B液面升高的多，则说明B中产生的热量多。由此得出结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
（4）空气的比热容小，温度升高快，实验现象明显。用空气代替可以。或着 空气的比热容不稳定，受温度影响大，难以准确反映热量变化。 而煤油的比热稳定，更能准确反映电阻丝的产热情况。不可以用空气代替。
故正确答案为：(1)秒表、刻度尺； (2)玻璃管内液面的变化； (3)在电流大小和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多；
(4)赞同，空气的比热容小，温度升高快，实验现象明显。或不赞同，空气的比热容会随温度的变化而变化，而煤油的比热稳定，更能准确反映电阻丝的产热情况。（合理即可）。
10．【答案】（1）转换法
（2）在通电时间和电阻相同时，电阻产生的热量与电流平方成正比
（3）见解析
【知识点】控制变量法；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）电热看不见，用看得见的温度计示数变化来反映电热的多少，属于转换法的应用。
（2）由图可知，将各点连接起来，是一条直线，可知电阻产生的热量与电流的平方成正比。
（3）改变电路的电阻的阻值，则电流也将发生改变，所以小科的做法不科学。【解答】（1）电热丝R2放出热量，煤油吸收热量，温度升高，通过温度计的示数变化反映电阻产生热量的多少，涉及到的试验方法是转换法。
（2）在不同的电流下，使R2都工作50秒，记录并计算出对应的升高温度，整理、的数据得到丙图，分析丙图可知，在通电时间和电阻相同时，电阻产生的热量与电流的平方成正比。
（3）调试电路是为了解决调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热影响实验结果的准确性的问题，R1、R2阻值必须相同，否则，开关S从1拨至2时，实验电路电流和调试电路电流不同，调试电路就失去了意义，故小科的做法不合理。
（1）电热丝R2放出热量，煤油吸收热量，温度升高，通过温度计的示数变化反映电阻产生热量的多少，涉及到的试验方法是转换法。
（2）在不同的电流下，使R2都工作50秒，记录并计算出对应的升高温度，整理、的数据得到丙图，分析丙图可知，在通电时间和电阻相同时，电阻产生的热量与电流的平方成正比。
（3）调试电路是为了解决调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热影响实验结果的准确性的问题，R1、R2阻值必须相同，否则，开关S从1拨至2时，实验电路电流和调试电路电流不同，调试电路就失去了意义，故小科的做法不合理。
11．【答案】（1）相同
（2）在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的电热越多。
（3）A
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】控制变量法：当事物受到多个因素影响时，每一 次只改变其中的某一个因素，而控制其他的几个因素不变，从而研究被改变的 这个因素对事物的影响。
【解答】（1） 探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，控制变量要保证电阻相同。
（2） 通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大 ，说明产热较多，即在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的电热越多。
（3），电流增加，电热成平方倍增加，即增加越来越快，故液柱上升也会越来越快，故选A。
12．【答案】（1）较细
（2）右
（3）同一时刻，甲乙烧瓶中玻璃管内液面高度
（4）不赞同，没有控制液体初始温度相同，存在多个变量
【知识点】控制变量法；变阻器的原理及其使用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）使用更细的玻璃管，在液体体积变化量相同时，液柱高度变化量更大，实验现象更明显。
（2）滑动变阻器一上一下接进电路，通过改变连入电路中的有效长度来改变连入电路的阻值，连入电路的有效长度越长，说明连入电路的阻值越大。
（3）实验采用了转换法，玻璃管液面高度变化量越大，说明电阻产生的热量更多。
（4）液柱没有回到初始位置，会导致测得的液柱高度变化量存在误差，应等液柱恢复到实验前的位置再进行实验。
【解答】（1）为了使实验现象更明显，应选择相对较细的玻璃管。因为较细的玻璃管内液面变化更明显，便于观察实验现象。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该处于右端。这样可以使电路中的电阻最大，电流最小，起到保护电路的作用。
（3）探究电流产生的热量与电阻大小的关系，应对比不同电阻值的电阻丝产生的热量。可以通过比较两个不同电阻值的电阻丝在相同时间内液面上升的高度来得出结论。
（4） 不赞同。因为如果玻璃管内液面没有降回实验前的位置，会导致后续实验的初始条件不一致，影响实验结果的准确性和可比性。为了保证实验的严谨性，每次实验前都应确保玻璃管内液面处于相同的位置。
13．【答案】（1）转换
（2）热传递
（3）控制电流、通电时间相等
【知识点】实验探究的其他思想方法；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】本题围绕 “探究影响电流通过导体产生热量多少的因素” 实验展开，考查实验方法、能量转化方式及串联电路的设计意图。
【解答】(1) 实验中，电阻丝产生的热量无法直接测量，通过煤油升高的温度来间接反映，这种方法是转换法。同时，实验控制煤油的质量、初温等条件相同，用到了控制变量法。
(2) 电阻丝通电后发热，通过热传递将热量传递给煤油，使煤油的内能增大。
(3) 串联电路中电流处处相等，且通电时间相同，将电路设计成串联，是为了控制通过 R1和 R2的电流和通电时间相同，从而探究电流产生的热量与电阻的关系。
14．【答案】（1）热量
（2）
（3）电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）泡沫具有很好的保温性能，可以防止热量的散失；
（2）根据滑动变阻器的使用方法解答；
（3）根据丙图确定电阻丝产生热量的多少，进而找到电阻产生的热量与电阻的数量关系。
【解答】（1）图甲中的容器采用双层有机玻璃盒，且填充泡沫，这样做的目的是减少实验过程中的热量散失。
（2）在探究电流对电阻产生热量的影响时，滑动变阻器应该与电阻串联，且接线“一上一下”，入下图所示：
（3）根据丙图可知，相同时间内，电阻R1内水的温度升高的更多，根据Q=cm△t可知，则对应水吸收的热量更多，即R1产生的热量更多，那么得到结论：当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
15．【答案】（1）玻璃管中煤油上升一定高度需要的时间
（2）A；实验次数太少，无法得出普遍规律
（3）串联
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）根据图甲可知，烧瓶中电阻产生的热量越多，则玻璃管内煤油上时的速度越快。煤油上升速度的大小与煤油的高度和时间有关，可以保持其中一个相同，而比较另一个量的大小即可。
（2）根据表格确定电流大小的变化方向，再根据“电流与电阻的反比关系”确定变阻器的阻值变化方向，最后再确定滑片的移动方向。在科学探究中，往往需要多次完成实验，然后收集多组数据，这样得到的结论才会客观，具有普遍意义。
（3）探究电阻大小对电流热效应的影响时，需要控制通电时间和电流相同；在串联电路中，各处电流都相等，据此分析解答。
【解答】（1）在闭合开关后，将滑片移到某一位置，如图甲所示，判断电流通过电阻丝R产热的多少可以通过观察一段时间内玻璃管中煤油上升的高度，还可以通过观察玻璃管中煤油上升一定高度需要的时间。
（2）根据表格可知，电流表的示数增大，则变阻器的阻值减小，那么图甲中的滑片应该向A端移动。
科根据表中数据，得出结论：同一电阻丝，在通电时间相同时、产生的热量与电流的平方成正比，存在的不足之处：实验次数太少，无法得出普遍规律。
（3）小科为了继续探究电阻大小对电流热效应的影响，选择了图乙所示R2=20Ω的电阻丝，小科应将电阻丝R2与图甲中的电阻丝R1串联接入电路中。
16．【答案】越多；>；两电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中 Q 与 R 的定性关系
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】在探究电热与电阻关系的实验中，烧瓶内装有质量相同的同种液体，根据Q=cm△t可知，液体升高的温度越大，则吸收的热量越多，然后结合控制变量法的要求判断即可。
【解答】（B）液体升高的温度△h甲>△h乙，则甲电阻丝产生的热量比乙电阻丝产生的热量多。由于二者串联，因此通过它们的电流和时间相同，只是电阻不同，那么得到结论：电流通过导体时， 电阻越大，产生的热量就越多。
（C）两个电阻并联，则它们两端的电压相等。根据可知，在相同的时间内甲产生的热量大于乙产生的热量。根据Q=cm△t可知，甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度，即△h甲>△h乙。
由于此时通过两个电阻的电流不同，因此实验现象无法验证焦耳定律中Q与R的定性关系。
17．【答案】（1）相同；小于
（2）A
（3）A
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）煤油是绝缘体；根据电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻相等；根据并联电路电流的规律分析；
（2）根据转换法，通过烧瓶中玻璃管内液面上升的高度说明热量的多少。
（3）根据转换法，煤油吸热越多，膨胀程度越大，液柱升高的越多，且膨胀程度与吸热多少成正比，结合焦耳定律由数学知识分析。
【解答】 （1）烧瓶中装入的煤油是绝缘体；控制电阻相等，探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，即选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相同，根据并联电路电流的规律，通过R1的电流小于通过R2的电流。
（2）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等时，电流越大产生的热量越多，但是甲、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R0发生断路。
故答案为：A。
（3）小红用如图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”，要控制电阻与通电时间相同，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与电流的关系图象，根据转换法，煤油吸热越多，膨胀程度越大，液柱升高的越多，且膨胀程度与吸热多少成正比，根据焦耳定律可知，Q=I2Rt-----①，Rt常数，且Rt＞0，故由数学知识①式为Q关于I的抛物线，且开向上，图4中能正确反映h-I关系的是A。
18．【答案】（1）BC
（2）＞
（3）一次可以完成两个因素的探究，快捷方便
（4）A；C
【知识点】控制变量法；比热容；焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，结合控制变量法分析；
（2）根据焦耳定律分析比较；
（3）根据一次实验对比可以完成两个因素探究分析；
（4）根据热量公式结合焦耳定律分析。
【解答】 （1）要探究电流产生的热量与电流的关系，需要控制电阻和通电时间相同，改变电流。图甲中 B 和 C 的电阻丝阻值相同，B 的电流大于 C 的电流，因此应选择B、C两支温度计的示数进行比较。
（2）根据并联分流知，A中的电流是B的2倍，而电阻是B的一半，通电时间相同，根据焦耳定律Q=I2Rt，A中放出的热量多，预测在实验中温度计示数A＞B。
（3）相较于课本实验，图甲的改进优点是：可以同时探究电流产生的热量与电流、电阻的关系
（4）小海还想用图乙装置来测量未知液体的比热容。分别往两容器中装入水和待测液体，闭合开关一段时间后，再分别用温度计测出这段时间内水和待测液体升高的温度Δt水和Δt，在不计热损失的情况下，为了得出待测液体的比热容 c ，说明液体的质量相等，且相同时间吸收的热量相等，故还必须满足的条件是电阻相同，且质量相等，故选AC。
19．【答案】（1）BC
（2）>
（3）可以同时探究电流和电阻对导体产生热量的影响
（4）A；C
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）根据控制变量法的要求可知，探究导体产生热量与电流的关系时，需要控制电阻相同，只改变电流大小；
（2）比较A和B的电流大小和电阻大小，根据Q=I2Rt分析解答；
（3）与课本实验比较，确定改良后实验的优点；
（4）根据控制变量法的要求分析判断。
【解答】（1）探究导体产生的热量多少与电流的关系时，需要控制电阻相同，只改变电流。而甲图中，B、C的电阻相同，B在支路上电流小，C在干路上电流大，故选BC。
（2）A的电阻为5Ω，电流是B的电流的2倍；B的电阻为10Ω，电流是A的电流的一半。根据Q=I2Rt可知，A内电阻产生的热量多，即温度计A的示数>B的示数；
（3）根据甲图可知，AC比较可以探究电流产生的热量与电阻的关系，BC比较可以探究电流产生的热量与电流的关系，则这个实验的优点为： 可以同时探究电流和电阻对导体产生热量的影响 。
（4）根据乙图可知，两个电阻串联，则电流相等，当电阻相同时，二者相同时间内产生相同的热量，
那么Q水=Q，
即c水m水△t水=cm△t；
当水和液体的质量相同时，那么： 。
综上所述，需要控制电阻相同，需要控制水和液体的质量相等。
故选AC。
20．【答案】（1）电流大小与通电时间；<
（2）△h1与△h3
（3）不认同，因为电流与电阻都不相同，存在两个变量
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）①根据串联电路的特点分析；
②根据焦耳定律Q=I2Rt比较电阻产生热量的多少，即产生的热量越多，则升高的温度越大；
（2）根据控制变量法的要求选择对照实验；
（3）探究电流产生的热量与电流的关系时，需要控制电阻相同，只改变电流。当两个电阻并联时，电阻和电流都不相等，据此分析解答。
【解答】（1）①串联电路各处电流都相等，且开关同时控制通电和断电，即通电时间相同，则探究电流通过导体的产热量与电阻关系时，采用如图A串联连接，可以控制电流大小与通电时间相同；
②根据图A可知，电阻R甲（2）探究电流产生的热量与通电时间的关系时，需要控制电流和电阻相同，只改变通电时间，故选 △h1与△h3 。
（3）我不认同，理由为：电流与电阻都不相同，存在两个变量。
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