专题12 焦耳定律压轴培优-2022-2023学年九年级全一册物理《压轴挑战》培优专题训练（人教版）

专题12 焦耳定律压轴培优专题训练（解析版） 1．如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析正确的是（　　） A．本次探究实验中用到了控制变量法和等效替代法 B．此实验必须把甲、乙两图接在电压相同的电源两端实验结论才具有科学性 C．为了探究电热与电流的关系，应该选择乙实验 D．通电相同的时间，甲装置中左边U形管的高度差更大 【答案】C。 【解答】解： A、甲探究电流产生热量与电阻关系中，控制了电流和通电时间相同；乙探究电流产生热量与电流关系中，控制了电阻和通电时间相同，实验中用到了控制变量法；据试验装置可知，电流通过导体产生热量使得容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法，故A错误； B、甲实验探究电流产生热量与电阻关系，乙实验探究电流产生热量与电流关系，两实验没有联系，所以两次实验没有必要控制电压相同，故B错误； C、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系，故C正确； D、甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右侧电阻产生热量多；则右侧容器内空气吸收的热量多，甲装置中右边U形管的高度差更大，故D错误。 故选：C。 2．图所示的是探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，电流产生的热量通过U形管中液面的　高度差　来反映。在两个密闭容器中装有质量　相等　（选填“相等”或“不等”）的空气，研究电流产生的热量与电阻的关系时，应选用图　甲　（选填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验。在图乙中容器外并联了一个阻值相同的电阻丝，其目的是为了研究电流产生的热量与　电流　的关系。 【答案】高度差；相等；甲；电流。 【解答】解：（1）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； （2）两个密闭容器中装有质量相同的空气，空气的质量和比热相同，根据Q＝cm△t，温度变化量相同，空气吸收热量相同；相同时间内，空气温度升高越快，空气吸收热量越多，电流产生热量越多； （3）图甲中，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，所以探究是电流产生热量跟电阻大小关系； （4）图乙中，两个相同的电阻串联在电路中，通电时间和电阻相同，当给其中一个并联一个电阻时，电阻的电流改变，探究电流产生热量跟电流关系。 故答案为：高度差；相等；甲；电流。 3．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。 （1）在这个实验中，电流产生的热量多少是通过　气球膨胀的程度大小　体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“　转换法　”。 （2）如图甲所示的装置可探究电流产生的热量与　电阻　的关系；电阻丝R1和R2是　串联　联的，其目的是　让两电阻通过的电流相等　。 （3）在装置甲、乙的来两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与　电流　的关系。 （4）在甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与气球　C　（填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多。 【答案】（1）气球膨胀的程度大小；转换法；（2）电阻；串联；让两电阻通过的电流相等；（3）电流；（4）C。 【解答】解：（1）当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而使气球膨胀，根据气球膨胀的程度大小可知温度升高的多少；转换法是将不易观察的现象转换成较明显的物理现象； （2）甲中两电阻串联，则两电阻中的电流相等，则可知热量应由电阻有关，根据气球膨胀的多少可知热量的多少，则可知热量与电阻大小的关系； （3）乙图中两电阻并联，则B、D两容器中的电流不同，而两电阻丝的电阻相同，故探究的应是热量与电流的关系； （4）甲图中两电阻串联，则通过两电阻的电流相等，由焦耳定律可得，电阻大的电阻丝发热较多，即B中发热量要多； 乙图中两电阻并联，则电压相等，由W＝•t可得，电阻小的发热量要多，故C比D发热量要多； 而B、D电阻相等，由欧姆定律可得，B中电流小于D中电流，故D中热量要比B中热量多，故C中热量最多； 故答案为：（1）气球膨胀的程度大小；转换法；（2）电阻；串联；让两电阻通过的电流相等；（3）电流；（4）C。 4．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，