专题10 探究影响电热的因素——焦耳定律-2022年初三毕业班物理常考点归纳与变式演练（通用版）

专题10 探究影响电热的因素——焦耳定律 考点透视 焦耳定律是继电功、电功率后的一节内容，是对电学的一个深入学习，通过焦耳定律的学习使电学和日常生活中电热的利用和防止结合起来，体现了物理的实用价值，同时也为后面学习安安全用电奠定了基础。焦耳定律是电学中重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和内能转换中的体现。 迷津点拨与点对点讲 一、实验探究过程： 1、实验装置及原理： 实验装置 原理 通过U型管液面高度来显示产生热量的多少 通过气球膨胀程度的大小来显示产生热量的多少 通过煤油里温度计示数升高的多少来显示产生热量的多少 通过火柴点燃的先后顺序来显示产生热量的多少 使用煤油的原因：煤油比热容小，吸收相同热量时温度升高得多，现象明显；煤油是绝缘体，不导电。 2、探究方法：控制变量法、转换法。 3、设计实验： ①探究“电热与电阻关系”时，应控制电流、通电时间相同，将阻值不同的两电阻串联； ②探究“电热与电流关系”时，应控制电阻、通电时间相同，可将相同阻值的两电阻分别放在并联电路的干路和支路上； ③探究“电热与通电时间的关系”时，应控制电流、电阻相同，观察一个电阻电热与通电时间的关系。 4、结论: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：Q=I2Rt。 例题1 （2021江苏常州）小组同学选择阻值不变的电阻丝，探究“电流通过电阻丝产生的热量（简称电热）与通电时间、电流、电阻的关系”。 （1）为探究电热与通电时间、电流的关系，在锥形瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于 ______（选填“A”或“B”）端； （a）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为0.5A，通电5分钟、温度计的示数升高了5℃； （b）保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10分钟、温度计的示数升高了9℃，（a）、（b）对比可得结论：______； （c）向 ______移动滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为1A，通电10分钟、温度计的示数升高了33℃，（b）、（c）对比可得结论：______； （d）实验只能得到定性结论，主要原因是 ______； （2）为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝R2的阻值，在两个相同的锥形瓶内装入等质量的煤油，设计如图乙所示电路。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障是 ______，排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示，则电压表示数为 ______V，电流表示数为 ______A，R2阻值为 ______Ω。一段时间后，观察到电阻丝 ______所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多； 【答案】（1）B 见解析 左 见解析 实验中存在热量损失 （2）R2断路 8 0.5 16 R2。 【解析】（1）开关闭合前，为保护电路，变阻器滑片在最大处，即B端；其他条件不变，通电10分钟比通电5分钟升温多，说明电流电阻一定时，电热和通电时间有关，时间越长放热越多；要增大电流，需要减小电阻，所以滑片左移；电阻和通电时间一样，电流大，升温多，说明当电阻和通电时间一样时，电热和电流有关，电流越大，放热越多；因为用电热加热液体过程中存在热量损失，无法精确定量。 （2）电流表无示数，可能断路，电压表有示数，电压表和电源相连，可能R2断路；电压表用大量程，分度值0.5V，示数为8V，电流表小量程，分度值0.02A，示数0.5A，R2阻值为 ；根据Q=I2Rt，串联电流和通电时间相同，R2阻值大，放热多，所以R2所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多。 【点拨】（1）由实验得出结论时，一定要把控制的变量写在前面，否则结论就是错误的；在探究电热与电流关系时，一定控制电阻相同，即实验中使用一个电阻，而改变通过它的电流，常常采用并联方式；在探究电热与电阻关系时，一定控制电流相同，即实验中使用不同电阻，而控制通过它的电流，因此常常用于两个电阻串联的方式； （2）焦耳定律一定要注意：导体产生的热量与电流的二次方成正比，而不是与电流成正比。 对点练：（2021山东青岛）探究电流通过导体产生的热量的多少与什么因素有关，实验小组同学猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关。于是他们利用如图器材进行了探究实验： 甲、乙、丙三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。 （1）选用________组合，并将它们________联接到电源两端进行实验，可以探究电热与电阻的关系。 （2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，可以探究电热与________的关系，