实验25 探究“电流通过导体产生的电热与哪些因素有关”实验-2022年中考三轮冲刺物理实验题专项训练

实验25 探究“电流通过导体产生的电热与哪些因素有关”实验（解析版） 【实验目的、原理、方法】 ①实验目的：探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关； ②实验原理：根据U形管液体升高高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少； ③实验方法：控制变量法、转换法。 【实验器材】 密闭容器两个、U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。 【器材作用】 ①电源：提供电压； ②开关：控制电路通断； ③密闭容器：内装空气； ④导线：连接电路； ⑤U形管：表现空气吸收的热量多少。 电流产生的热量与电阻的关系： 【实验步骤】 步骤①如图甲所示，两个透明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。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大； 步骤②两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化； 步骤③整理实验器材。 【实验结论】 在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 电流产生的热量与电流的关系： 【实验步骤】 步骤①如图乙所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同； 步骤②通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化； 步骤③整理实验器材。 【实验结论】 在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 【实验补充】 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：Q= I2Rt 式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。 当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热)时，则有W=Q，可用电功公式来计算Q(如电热器，电阻就是这样的。) 2、串联电路各部分电路产生的热量与它的电阻成正比，并联电路各支路产生的热量与它的电阻成反比。 3、电饭锅属于电热器，它的工作原理是电流的热效应。 【常考实验问题】 1、实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快； 2、被加热材料选用煤油或空气的原因：利用煤油比热容小升温明显；空气热胀冷缩明显； 3、两个烧瓶串联的目的：使通过电流相同； 4、该实验成败的关键是：确保密闭容器的密封性良好； 5、探究电热与电流的关系是需控制电热丝的电阻和通电时间相同。探究电热与电阻的关系是需控制电流和通电时间相同；探究电热与通电时间的关系时需控制电阻和电流相同，改变通电时间的长短； 6、如果两个容器中不是气体，而是液体，可以将U形管替换为温度计，也可以完成实验； 【典例分析】（2021•青岛）探究电流通过导体产生的热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 　甲、乙　组合，并将它们 　串　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 　电流　的关系，其中15Ω电阻的作用是 　分流　。 （3）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，发现乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，产生此现象的原因可能是乙装置 　漏气　。 【答案】（1）甲、乙；串；（2）电流；分流；（3）漏气。 【解答】解：（1）要探究电热与电阻的关系，需要控制通过电阻的电流与通电时间相同，而电阻的阻值不同，因此选用甲和乙组合，将它们串联接到电源两端进行实验； （2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，则通过容器中电阻的电流不同，而电阻大小和通电时间相同，因此可以探究电热与电流的关系，其中15Ω电阻的作用是分流； （3）发现乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，产生此现象的原因可能是乙装置漏气。 故答案为：（1）甲、乙；串；（2）电流；分流；（3）漏气。 【变式训练】（2021•贵港）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R1＞R2。 实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系： （1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整； （2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制 　电流相同　；电阻丝放出热量的多少，通过 　温度计的示数变化　来进行判断。 （3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入 　质量　相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是