专题16 探究焦耳定律的实验专项练习--2024-2025学年度人教版物理九年级上学期

2024-2025学年度人教版9年级全册期末考试必考的四种题型专练 专题16 探究焦耳定律的实验（共10题） 1. 如图是“探究通电导体产生的热量与__________大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为___________J。 2. （2024江苏无锡市）用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素。甲、乙、丙三个相同的容器内均装有质量相等的煤油，电阻丝、、浸没在煤油中，其中、。闭合开关前，记录下煤油的初温度，开关S接a、调节滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为1A，记录下第100s和第200s时甲容器中煤油的末温度t；开关S接b，调节滑片P，使电流表的示数为0.5A，记录下第200s时乙、丙容器中煤油的末温度t，断开开关，结果如下表，比较序号①②可得：当通过导体的电流和导体的______相等时，导体产生的热量与通电______有关。比较序号②和______可知导体产生的热量与电流大小有关。实验中，电阻产生的热量为______J。 序号 电阻 I/A 时间/s /℃ t/℃ ① 1 100 20 34 ② 1 200 20 48 ③ 0.5 200 20 27 ④ 0.5 200 20 34 3. （2024四川宜宾）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、，其中，。下列说法正确的是（ ） A. 只闭合，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系 B. 只闭合，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻产生的热量为12J C. 闭合和，通过电流是电流的0.5倍 D. 闭合和后，左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差一样 4．如图所示是探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的装置。 （1）图甲中在两个密闭容器中装有质量相等的空气，并各放置一根阻值不同的电阻丝，此装置可研究电流产生的热量与 　　的关系； （2）图乙两密闭容器中的电阻丝阻值相等，在其中一容器外部并联一个阻值相同的电阻，若图乙中两U形管内液面高度差相同，则故障可能是 　　。排除故障后，通电相同时间，发现左侧U形管内液面上升较高，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，　　，产生的热量越多； （3）为了使图乙实验中两侧U形管液面高度差更明显，可将空气盒外电阻R5换为阻值 　　（选填“大于”或“小于”）5Ω的电阻。 5. 如图所示，两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时，下列说法正确的是（　　） A. 用U形管中液面高度差反映电流产生热量多少 B. 通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系 C. 通电后可探究电流产生的热量与电阻大小的关系 D. 通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大 6. 如图所示，在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管。下列说法中正确的是（    ） A．实验装置中的U形管属于连通器 B．U形管内液面高度差越大，说明导体产生的热量越少 C．通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差更大 D．若不改变的位置，将和都放入右侧密闭容器中，可以用来探究电流产生的热量与电阻的关系 7. 小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好，电源电压为6V。 （1）小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时，______，电阻产生的热量越多”的结论。 （2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她猜想的现象是（ ） A.正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮 B.接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热 C.电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热 （3）为了验证猜想，小芳选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，请你用笔画线把电路连接完整。______闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是______，请你提出改进办法：______。 8. 如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 （1）实验中通过观察_________的变化来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是________（填序号）。①探究物体的动能跟哪些因素有关②探究杠杆的平衡条件（2）连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示，表明在电流和通电时间相同的情况下，________越大，产生的热量越多。（3）图中U形管_________（选填“是”或“不是”）连通器，乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的_________不同。（4）某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好请你分析实验现象不同的原因：_____________。RRRRRR9. 在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中。某兴趣小组猜想：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，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图所示，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）要探究电热与电阻的关系。应选用______组合，并将它们____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，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下，________。 （3）实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例采用研究方法与此相同的是__________。 A．探究电流与电压、电阻的关系 B．用铁屑显示磁体周围磁场分布 C．研究光的传播时，引入“光线” D．探究平面镜成像的特点 10.小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，其中两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝R1和R2。 （1）该实验采用串联电路可以控制________相同和________相同； （2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是：________。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年度人教版9年级全册期末考试必考的四种题型专练 专题16 探究焦耳定律的实验（共10题） 1. 如图是“探究通电导体产生的热量与__________大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为___________J。 【答案】 电流 12 【解析】右侧两个电阻并联，然后与左侧电阻串联，根据并联电路电流规律可知，所以通过左侧容器内电阻的电流大于右侧容器内的电流，两个容器内的电阻值都是，通电相同时间，所以探究的是电流产生热量与电流大小的关系。 如果通过左侧容器中电阻丝的电流是0.4A，根据并联电路的电流特点，通过右侧容器中电阻丝的电流是 1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 2. （2024江苏无锡市）用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素。甲、乙、丙三个相同的容器内均装有质量相等的煤油，电阻丝、、浸没在煤油中，其中、。闭合开关前，记录下煤油的初温度，开关S接a、调节滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为1A，记录下第100s和第200s时甲容器中煤油的末温度t；开关S接b，调节滑片P，使电流表的示数为0.5A，记录下第200s时乙、丙容器中煤油的末温度t，断开开关，结果如下表，比较序号①②可得：当通过导体的电流和导体的______相等时，导体产生的热量与通电______有关。比较序号②和______可知导体产生的热量与电流大小有关。实验中，电阻产生的热量为______J。 序号 电阻 I/A 时间/s /℃ t/℃ ① 1 100 20 34 ② 1 200 20 48 ③ 0.5 200 20 27 ④ 0.5 200 20 34 【答案】 电阻 时间 ③ 250 【解析】比较序号①②，电阻和导体中的电流不变，通电时间越长，升高的温度越高，可以得到当通过导体的电流和导体的电阻相等时，导体产生的热量与通电时间有关。 探究导体产生的热量与电流大小的关系，保持电阻和通电时间相同，改变电流大小，R1和R2的阻值相等，所以比较序号②和③得到导体产生的热量与电流大小有关。 开关S接b，R2和R3串联，电路中的电流是0.5A，通电时间是200s，电阻产生的热量为 Q=I2R2t=(0.5A)2×5Ω×200s=250J 3. （2024四川宜宾）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、，其中，。下列说法正确的是（ ） A. 只闭合，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系 B. 只闭合，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻产生的热量为12J C. 闭合和，通过电流是电流的0.5倍 D. 闭合和后，左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差一样 【答案】AB 【解析】A．只闭合，两个电阻R1、R2串联，电流相同，通电时间相同，电阻的大小不同，故可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故A正确； B．只闭合，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻产生的热量为 故B正确； C．闭合和，R2与R3并联，R2与R3电阻相同，设通过R2的电流为I，通过R1的电流为2I，通过的电流是电流的2倍，故C错误； D．闭合和后，R2与R3并联，通过的电流是电流的2倍，左侧电阻R1放出的热量多于右侧电阻放出的热量，左侧U形管内液柱的高度差大于右侧的高度差，故D错误。 故选AB。 4．如图所示是探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的装置。 （1）图甲中在两个密闭容器中装有质量相等的空气，并各放置一根阻值不同的电阻丝，此装置可研究电流产生的热量与 　　的关系； （2）图乙两密闭容器中的电阻丝阻值相等，在其中一容器外部并联一个阻值相同的电阻，若图乙中两U形管内液面高度差相同，则故障可能是 　　。排除故障后，通电相同时间，发现左侧U形管内液面上升较高，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，　　，产生的热量越多； （3）为了使图乙实验中两侧U形管液面高度差更明显，可将空气盒外电阻R5换为阻值 　　（选填“大于”或“小于”）5Ω的电阻。 【答案】（1）电阻；（2）R5开路；通过导体的电流越大； （3）小于。 【解析】（1）由图甲可知，电阻丝R1、R2串联，则通过电阻丝R1、R2的电流相等，R1、R2的通电时间相等，电阻丝R1、R2的电阻大小不同，由此可知该实验装置控制了电流和时间相同，改变了导体的电阻大小，探究电流产生的热量与电阻大小之间的关系； （2）由图可知，电阻丝R4、R5并联后，再与电阻丝R3串联，两U形管内液面上升高度差相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，Q、R、t都相同，说明通过R3、R4两根电阻丝的电流相同，故是电阻丝R5不通电，所以电路中出现的故障是电阻丝R5开路了； 由图可知，电阻丝4、5并联后，再与电阻丝3串联，通过电阻丝3的电流等于通过电阻丝4的电流与通过电阻丝5的电流之和，则通过电阻丝3的电流大于电阻丝4的电流，由题意可知，电流通过3产生的热量多，由此可知，在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多； （3）为了使实验中两侧U形管液面高度差更明显，可以增大通过R3的电流，R3处于干路，故应减小电路中的电阻，可将R5的电阻换为小于5Ω的电阻。 5. 如图所示，两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时，下列说法正确的是（　　） A. 用U形管中液面高度差反映电流产生热量多少 B. 通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系 C. 通电后可探究电流产生的热量与电阻大小的关系 D. 通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大 【答案】AC 【解析】A．电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但空气吸收热量后温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法，故A正确； BC．由图可知，左侧容器中的电阻丝与右侧容器中的电阻丝串联，通过的电流与通电时间相同，两个容器中的电阻丝阻值不同，因此装置可探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误，C正确； D．已知右侧容器中的电阻丝阻值大于左侧容器中电阻丝阻值，则装置中右侧容器中的电阻丝产生的热量较多，因此右侧容器中的U形管液面高度差较大，故D错误。 故选AC。 6. 如图所示，在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管。下列说法中正确的是（    ） A．实验装置中的U形管属于连通器 B．U形管内液面高度差越大，说明导体产生的热量越少 C．通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差更大 D．若不改变的位置，将和都放入右侧密闭容器中，可以用来探究电流产生的热量与电阻的关系 【答案】D 【解析】A．上端开口，下端连通的仪器叫做连通器，实验装置中的U形管不符合条件，因此不属于连通器，故A错误； B．电热丝对透明容器中的空气加热，空气受热膨胀，会推动U形管内的液柱变化，通过U形管内液面高度差可以判定电阻产生热量的多少，U形管内液面高度差越大，说明导体产生的热量越多,这是转换法的应用。故B错误； C．图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，根据Q=I2Rt可知，左侧电阻产生热量多，由转换法，左侧U形管中液面高度差较大，故C错误； D．若将R3和R2都放入右侧密闭容器中，左右两个密闭容器中电阻不同，可控制通电时间相同、电流相同来研究电流产生的热量与电阻的关系，故 D正确。 故选D。 7. 小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好，电源电压为6V。 （1）小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时，______，电阻产生的热量越多”的结论。 （2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她猜想的现象是（ ） A.正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮 B.接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热 C.电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热 （3）为了验证猜想，小芳选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，请你用笔画线把电路连接完整。______闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是______，请你提出改进办法：______。 【答案】 （1）电流越大 （2）C （3） 电路中电流太小（或者电阻太大或者电压太低） 将100Ω的电阻丝换为阻值更小的电阻丝（或增大电源电压） 【解析】（1）由图甲可知，两容器内的电阻大小相等，右侧两根电阻丝并联，然后与左侧的电阻丝串联，根据串联电路和并联电路特点可知，左侧容器内的电阻丝的电流大于右侧容器内电阻丝的电流，在通电时间相同的情况下，左侧U型管内液体的高度差大于右侧，说明左侧电阻丝产生的热量多，所以可以得出：在通电时间和电阻相同时，电流越大，电阻产生的热量越多。 （2）要探究电流产生的热量与电阻大小有关，要控制电流和通电时间相同。 A．正常工作时，“36V 54W”的灯泡的电流为 “12V 6W”的灯泡的电流为 电流不同，故A不符合题意； B．接线板上接入的用电器越多，总功率越大，在电压不变时，根据欧姆定律可知，电流越大，没有控制电流相同，故B不符合题意； C．电熨斗工作时，内部的电热丝和与之相连的导线串联，电流和工作时间相同，由于电热丝的电阻远大于导线电阻，电热丝产生的热量远大于导线产生的热量，说明电流产生的热量与电阻大小有关，故C符合题意。故选C。 （3）要探究电流产生的热量与电阻大小有关，在电阻不同时，要控制电流和通电时间相同，应该把电源、开关和两段电阻丝串联起来，如图所示 较长时间后两个U形管的高度差均不明显，可能是电路的电流太小，导致电阻丝产生的热量较少，根据欧姆定律，可以把其中较大的100Ω的电阻换成一个阻值较小的电阻丝（不能为5Ω），也可以增大电源电压。 8. 如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 （1）实验中通过观察_________的变化来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是________（填序号）。 ①探究物体的动能跟哪些因素有关 ②探究杠杆的平衡条件 （2）连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示，表明在电流和通电时间相同的情况下，________越大，产生的热量越多。 （3）图中U形管_________（选填“是”或“不是”）连通器，乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的_________不同。 （4）某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好请你分析实验现象不同的原因：_____________。 【答案】（1）液面的高度差 ① （2） 电阻（3） 不是 电流 （4）电阻R3断路 【解析】（1）如果电流通过导体产生的热量越多，透明容器中空气膨胀程度越大，U形管中液面的高度差越大，所以我们可以通过U形管中液面的高度差来反映电阻产生热量的多少，这种方法称为转换法。 在研究物体的动能跟哪些因素有关的实验中，我们是通过水平面物块被推出的距离来反映动能大小的，也用到了控制变量法，故选①。 （2）通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，说明右侧导体产生热量多，因为右侧电阻大，表明在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。 （3）图中U形管下端连通，但上端不开口，不是连通器。 乙图中透明容器中电阻相等，是研究电流通过导体产生的热量和电流的关系，所以应该改变电流，乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的电流不同。 （4）左右两侧U形管液面上升高度相同，说明电阻产生了热量一定有电流经过，且产生的热量相同，因为透明容器中的电阻相同，说明电流相同，所以故障可能是电阻R3断路。 9. 在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中。某兴趣小组猜想：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，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图所示，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）要探究电热与电阻的关系。应选用______组合，并将它们____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，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下，________。 （3）实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例采用研究方法与此相同的是__________。 A．探究电流与电压、电阻的关系 B．用铁屑显示磁体周围磁场分布 C．研究光的传播时，引入“光线” D．探究平面镜成像的特点 【答案】（1）甲、乙 串联 （2）通过导体的电流越大，产生的热量越多 （3）B 【解析】（1）要研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）乙和丙，由于串联在电路中，可知通过电路乙中5Ω电阻的电流大于通过丙中5Ω电阻的电流，当在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，可知气压差越大，温度差越大，热量越多，可以得出的结论是：通过导体的电流越大，产生的热量越多。 （3） A．实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，这用到了转化法，而探究电流与电压、电阻的关系时，用到的方法是控制变量法，故A不符合题意； B．用铁屑显示磁体周围磁场分布时，磁体周围磁场的强弱转化为吸引铁屑的多少，故B符合题意； C．研究光的传播时，引入“光线”，这是模型法，故C不符合题意； D．探究平面镜成像的特点，用到的是替代法，故D不符合题意。故选B。 10.小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，其中两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝R1和R2。 （1）该实验采用串联电路可以控制________相同和________相同； （2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是：________。 【答案】（1）电流 通电时间 （2）电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关 【解析】（1）该实验采用串联电路，两电阻丝的电流与通电时间相同。 （2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，说明当电流与通电时间相同时，不同电阻的电阻丝产生的热量不同，可得电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$