2025年中考物理第二轮实验题专训：焦耳定律的探究

2025年中考物理第二轮实验题专训：焦耳定律的探究 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、实验题 1．小远同学利用如图所示装置完成“电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关”的探究实验。 （1）通电后观察甲、乙两个实验装置，可以得出结论：在 一定时， 越大，产生热量越多。 （2）若要探究电流对电热的影响，应选择观察 两个实验装置。 （3）通电相同时间，与 （填“甲”或“乙”或“丙”）密闭容器相连的U形管两端液面高度差最小。 2．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，R1=R2。 （1）烧瓶中装入的煤油是 (选填“导体”或“绝缘体”) （2）通电一段时间后, (选填“甲”或“乙”)烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大。 （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”。经多次实验测量搜集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度与电流I的关系图（3），根据焦耳定律可知，图中能正确反映h--I关系的是 。 3．如图所示的是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个相同的透明容器中密封着等量的空气。 （1）电流通过导体产生的热量我们不能直接测量，可以通过比较两个U形管内液柱的 来比较产生热量的多少； （2）根据图中观察到的现象，可得到的结论是：在导体的电阻和通电时间相同时， ，导体上产生的热量越多。 4．如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。    （1）实验中通过U形管中 的变化，来反映密闭容器内气体温度的变化；利用甲装置可探究电流产生的热量与 的关系； （2）乙装置中的电阻R3的作用主要是使流过电阻R1和R2的电流 （选填“相等”或“不相等”）； （3）通过观察乙装置， （选填“左”或“右”）容器中导体产生的热量较多； （4） 装置（选填“甲”或“乙”）的现象可以解释“电炉丝热得发红，而连接它的导线却几乎不发热”。 5．如图所示的是小明同学探究甲、乙两种不同液体吸热能力大小的实验装置，烧瓶内装有初温和质量均相同的甲、乙两种不同的液体，瓶内用相同的电阻丝加热，电阻丝的电阻值，两瓶中有温度计测量液体的温度。 (1)闭合开关，发现乙烧瓶中的温度计示数上升得比甲快，说明乙液体的吸热能力比甲液体 （选填“大”或“小”）。 (2)如果换用两个不同的电阻丝来加热，电阻丝的电阻值，并将两烧瓶中装入质量相等的煤油，则小明可以用这个装置探究电流通过导体产生热量的多少与 的关系。 6．实验桌上有两个完全相同的烧瓶，完全相同的温度计，烧瓶内还分别装有阻值不同且不变的电阻丝R1 和R2（且R1 >R2）、滑动变阻器、电源、开关、以及导线．小亮将它们连成如图所示的电路，用来探究：电流通过电阻产生热量跟什么因素有关．请按要求回答问题： （1）小亮实验前要在烧瓶内装入 相等和初温相同的煤油． （2）实验中，电流产生的热量无法直接测量，而是利用煤油的温度变化量来表示，这种物理学研究方法为( ) A．控制变量法        B．等效替代法       C．放大法      D．转换法 （3）在以下实例中与（2）中研究方法相同的是( ) A．借助水压学习电压   B．借助磁感线来描述磁场 C． 借助电动机提升重物的高度判断电流做功多少     D 借助验电器两金属箔片张开角度判断物体带电多少 （4）闭合开关，通电一段时间后，他观察到A温度计升高的温度比B温度计升高的温度多．由此可以得出：电流通过电阻产生的热量和 大小有关． 7．如图所示，是探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。 (1)实验中通过观察U形管中液面高度的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少。这种实验方法叫转换法．下面实验也用到这种实验方法的是_________； A．认识电压时，我们用水压来类比 B．用光线来描述光通过的路径 C．把敲响的音叉来接触水面，看有没有溅起水花，来判断音叉有没有振动 (2)若想探究电流产生热量的多少与电流的关系，则应选择图中的 两个密闭容器进行实验； (3)通电时间相同时，产生热量最多的密闭容器 中的电阻丝。 8．图是研究“电流通过导体产生的热量和什么因素有关”的实验，通电一段时间后，由现象可判断电阻 （选填“R1”或“R2”）产生的热量较多．实验中把R1和R2串联的作用是    9．如图所示，在“探究电流通过导体时产生热量的多少跟电流大小关系”的实验时，甲、乙是装有等量空气的完全相同的密闭容器，实验前，A、B两U形管内液面相平，通电一段时间后，U形管液面的位置如图所示。请你解答： （1）实验中，通过观察 显示导体产生热量的多少，乙容器外部电阻的作用是 ； （2）通过观察可知，在电阻和通电时间相同时，电流越 ，导体中产生的热量越多。 10．实验桌上有如下器材：一个保温烧瓶，烧瓶内装有适量的煤油、温度计和阻值已知的电阻丝R．还有满足实验要求的学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、导线若干．小强想利用这些器材探究“电流通过电阻时产生的热量Q与电流I的定性关系”． （1）如图所示是小强连接的电路．请你帮助他将电路连接完整，并满足开关S闭合前，滑动变阻器接入电路的阻值最大． ( ) （2）小强要想完成此实验，还需添加的一个测量工具是 ． （3）实验过程中，电流通过电阻时产生的热量Q的大小用 来反映． （4）利用上述实验器材还可以探究“电流通过电阻时产生的热量跟 的关系”． 11．如图所示探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”的实验装置． （1）实验中通过观察 来比较电流产生的热量的多少． （2）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲、乙两瓶中要装入 相等、初温相同的同种液体． （3）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选用水，是因为煤油的比热容 水的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）． （4）实验结论是：在电流、通电时间相同时， ，产生的热量越多． 12．下面是小宇同学在实验室中研究电流产生的热量和哪些因素有关的实验过程记录，有不完整的地方，请你帮他填写完整． （1）课题：研究电流产生的热量与哪些因素有关装置及原理． 我们组的同学组装了如图所示的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大．通电后电流通过电阻丝产生热量使煤油的温度越高，体积膨胀，煤油上升的高度越 ． 实验过程： ①接通电路一段时间，比较两瓶中的煤油哪个上升得高，实验结果是 瓶中的煤油上升得高．这表明，串联时的电阻越大，产生的热量越 ． ②在两玻璃管中的液柱降回原来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做上述实验，通电时间与前次相同．在两次实验中，比较甲瓶（或乙瓶）中的煤油哪次上升得高．实验结果：在第二次实验中，瓶中煤油上升得较第一次的 ．这表明，同一电阻，电流越大，电流产生的热量越 ． ③实验表明：通电时间越长，瓶中煤油上升得越高，电流产生的热量越 ． 我们小组的同学一起对实验现象进行归纳分析，找到了电流产生热量的多少和 因素有关． （2）在右方框中画出实验电路图 13．在探究“影响电流热效应的因素”实验中：    （1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小明设计了图甲装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计通过比较烧瓶内液体温度的 来判断相同时间内不同电流产生的热量多少； （2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（如表格所示）。由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量越 。 实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度升高量/℃ （3）若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶与图甲中的烧瓶 （选填“串联”或“并联”）。 14．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： 。 15．某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。 （1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中 的散失； （2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化ΔT和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙； 根据上述实验，可以得出结论： ； （3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表； 电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 升高的温度ΔT/℃ 0.4 0.9 2.5 3.6 请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025年中考物理第二轮实验题专训：焦耳定律的探究》参考答案 1． 电流和通电时间 电阻 甲、丙 丙 【详解】（1）[1][2]甲、乙容器里的电阻串联，由串联电路电流特点可知通过甲、乙两容器中的电阻的电流相等，乙图U形管的液面高度差大于甲图，则乙容器内电阻产生的热量多，所以通电后观察甲、乙两个实验装置，可以得出结论：在电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。 （2）[3]由于丙容器中的电阻与容器外的电阻并联后再与甲、乙容器里的电阻串联，由并联电路的电流特点可知通过甲、乙的电流大于通过丙的电流，甲和丙的电阻阻值相等，所以探究电流对电热的影响，应选择观察甲、丙两个实验装置。 （3）[4]根据焦耳定律可知通电时间相同时，电流越小，电阻越小，电流通过导体产生的热量越少，所以与丙密闭容器相连的U形管两端液面高度差最小。 2． 绝缘体 乙 A 【详解】(1)[1]烧瓶中装入的煤油是绝缘体； (2)[2]在电阻和通电时间相等时，根据欧姆定律得，电流越大产生的热量越多，因此通电一段时间后乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大； (3)[3]小红用如图2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I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3中能正确反映h−I关系的是A。 3． 高度差 通过导体的电流越大 【详解】（1）[1]电流通过导体产生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，这种研究方法叫转换法。 （2）[2]根据题意可知，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内的两个电阻的阻值相同，通电时间相同，但电流不同，通过甲的电阻的电流大，左侧U形管高度差更大，说明产生热量更多，由此可得：在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多。 4． 液面高度 电阻 不相等 左 甲 【详解】（1）[1][2]电流通过导体产生的热量无法直接观察到，因此运用转换法，通过观察U形管中液面高度的变化来反映密闭空气温度的变化，从而体现出电流通过导体产生热量的多少；在甲装置中，容器中的两个电阻丝串联，则通过它们的电流相同，通电时间也相同，而电阻不同，则甲装置是探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。 （2）[3]根据串联和并联电路电流的规律，乙装置中的电阻R3的作用主要是使电阻R1和R2中的电流不相等。 （3）[4]乙图中，R2、R3并联后与R1串联，根据串联电路和并联电路电流的规律，通过右侧容器内电阻丝R2的电流小于通过左侧容器内R1的电流，而R2=R1，通电时间相等，根据Q=I2Rt可知，左侧容器电热丝R1产生的热量较多。 （4）[5]电炉丝、导线串联在电路中，通过的电流和通电时间相同，电炉丝电阻大、导线电阻小，根据Q=I2Rt可知电炉丝电阻产生的热量多，应该用图甲装置解释。 5． 小 电阻大小 【详解】(1)[1]闭合开关，发现乙烧瓶中的温度计示数上升的比甲快，这说明在吸热、质量相同时，乙液体的吸热能力比甲液体小。 (2)[2]如果换用两个不同的电加热器即 R甲＞R乙 两烧瓶中装入质量相等的煤油，通过两个电阻丝的电流相等，可以用这个装置探究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系。 6． 质量 D CD 电阻 【详解】（1）根据控制变量法的思想：小实验前要在烧瓶内装入质量相等和初温相同的煤油． （2）实验中通过温度计示数的变化来测量产生热量的多少．这种方法是转换法，这种物理学研究方法为转换法，故选D． （3）在以下实例中与（2）中研究方法相同的是 A．借助水压学习电压，采用的是类比法； B．借助磁感线来描述磁场是运用的理想模型法； C．借助电动机提升重物的高度判断电流做功多少，采用的是转换法；     D．借助验电器两金属箔片张开角度判断物体带电多少，采用的转换法； （4）由图可知，该电路为串联电路，电流相同，但电阻不同，所以探究的是当电流和通电时间一定时，电流产生的热量跟电阻的关系大小有关． 7．(1)C (2)甲、丙 (3)乙 【详解】（1）A．认识电压时，我们可以用水压来类比，运用了类比方法； B．用光线来描述光通过的路径和方向，研究起来更方便、更形象，采用的是模型法； C．把敲响的音叉接触水面，看有没有溅起水花，来判断音叉有没有振动，把音叉的振动通过水花来体现，运用了转换法。 故选C。 （2）电流产生热量的多少与电流、电阻和通电时间有关。想探究电流产生热量的多少与电流的关系，应控制电阻和通电时间相同，电流不同，甲丙容器中的电阻是相同的，但电流不同，故应选择甲、丙两图进行实验。 （3）甲、乙中，两电阻串联，通过它们的电流和通电时间相等，乙的电阻大，由Q=I2Rt可知，则乙产生的热量大于甲产生的热量；甲、丙中，容器中的电阻和通电时间相等，由并联电路的电流特点可知，通过甲容器中电阻丝的电流大于通过丙容器中电阻丝的电流，由Q=I2Rt可知，甲产生的热量多。综上可知，产生热量最多的是密闭容器乙中的电阻丝。 8． R2 控制电流和通电时间相同 【详解】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,由图可知,R2所在的U型管中的液体高度差大,即说明R2产生的电热多；在探究电流通过导体产生热量与电阻关系时，需控制电流和通电时间相同，两个电阻串联，作用是电流和通电时间相同． 9． U形管中液面的高度差 使左右容器内导体的电流不相等 大 【详解】（1）[1]实验中是通过观察U形管中液面的高度差来显示导体产生热量的多少，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]乙容器外部的电阻的作用是通过与容器内的电阻并联，使右边容器中的电阻处在支路，而左边容器中的电阻在干路上，从而使通过左右容器内导体的电流不相等，因为左右容器内两导体的阻值相等，必须让两电阻的电流不同才能探究电流产生的热量与电流的关系。 （2）[3]由图知，两容器内电阻的阻值相同，通电时间相同，但电流不同，通过甲的电阻的电流大于乙中电阻的电流，而A管的液面高度差比B管的液面高度差大，说明甲容器中气体膨胀程度较大，温度上升得较高，因此甲容器中电阻产生的热量较多，故在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体中产生的热量越多。 10． 停表 升高的温度 通电时间 【详解】(1)[1]将图中的滑动变阻器、电流表等串联接入电路中，要求滑动变阻器的滑片调到阻值最大的位置，则应将变阻器的左下接线柱接入电路中，如图所示： (2)[2]实验需要测量加热时间，需要用到停表； (3)[3]实验中应通过比较液体升高的温度，来比较电流通过导体时产生的热量的多少； (4)[4]在不改变器材和电路连接的情况下，该实验方案还可以探究的问题是电流通过导体产生热量与通电时间的关系，即：在电阻R和电流I不变时，改变通电时间，比较电流通过电阻时产生热量的多少． 11． 温度计示数变化 质量 小于 电阻越大 【详解】试题分析：（1）温度计示数的变化反应了液体温度的变化，反映了液体吸收热量即电流产生热量的多少； （2）要比较不同电阻丝产生热量的多少，应控制电流与通电时间相等，控制两瓶中液体的质量与初始温度相同； （3）为了便于观察实验现象，温度变化越明显越好，应从煤油和水两者的物理特性进行选择； （4）根据实验控制的变量与焦耳定律分析出结论． 解：（1）实验中通过观察两支温度计示数变化来比较电流产生的热量的多少； （2）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的同种液体； （3）因煤油比水具有较小的比热容，故用煤油比用水更容易看出温度的变化； （4）实验结论是：在电流、通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多． 故答案为（1）两支温度计示数变化；（2）质量；（3）小于；（4）电阻越大． 【点评】本题是一道探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”的实验题，本实验应用了控制变量法与转换法，理解并掌握这两种方法是正确解题的前提与关键． 12． 高 甲 多 高 多 多 电流、电阻、通电时间 【详解】试题分析：①串联电路中各处的电流相等，所以两电阻串联的目的是：使通过电阻的电流相等，由图知，两电阻丝串联，R甲＞R乙，I甲=I乙，通电时间t相同，根据Q=I2Rt可知：甲电流产生的热量比乙大，所以甲瓶内煤油面上升的高； ②在第二次实验中，滑动变阻器的滑片向左移动，电路中的电阻减小，电流变大，所以对同一个烧瓶的电阻丝电阻R相同，通电时间t相同时，根据焦耳定律可知：电流产生的热量变大， 所以瓶中煤油上升得比第一次高； ③实验表明：通电时间越长，瓶中煤油上升得越高，电流产生的热量越多．对实验现象进行归纳分析，知道电流产生热量的多少和电流、电阻和通电时间有关． 考点：电流产生的热量和电流、电阻和通电时间有关 13． 变化 多 B 串联 【详解】（1）[1]瓶内液体吸收热量越多，温度升高得越高，温度计的示数变化越大，所以可通过烧瓶内液体温度的变化来判断相同时间内不同电流产生的热量的多少。 （2）[2]由表格数据知，在相同的时间内，通过电阻的电流越大，温度升高越多，说明电流产生的热量越多，所以可得：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，产生的热量越多。 （3）[3][4]要保持电流和通电时间相等，应将不同阻值的电阻串联在电路中，图甲烧瓶中电阻的阻值为10Ω，所以将B烧瓶与图甲中的烧瓶串联连接。 14． 电流越大 C 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） 【详解】（1）[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）[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）[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 [4][5]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。 15． 热量 当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比 1.6 【详解】（1）[1]优质保温材料导热能力差，采用优质保温材料的目的是减少实验过程中热量的散失。 （2）[2]水的质量相同，水温变化ΔT与吸热的多少成正比，水温变化ΔT越大，电阻丝放出的越多，即当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。 （3）[3]不计热量损失 Q吸=Q放 则 cmΔT=I2Rt 所以 变形可得      答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$