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 一、实验题 1．小阳为了探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，他连接了如图所示的电路进行实验，图中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，以及阻值不等的电阻丝R1和R2。主要实验步骤如下： ① 如图所示，将装有R1的烧瓶连入电路，闭合开关，同时开始计时，通电时间为2min 时，停止计时，断开开关，记录相关数据。 ② 用装有R2的烧瓶替换装R1的烧瓶连入电路，闭合开关，同时开始计时，通电时间为2min时，停止计时，断开开关，记录相关数据。 （1）该实验中，通过 反映电流通过导体产生热量的多少； （2）小阳实验步骤中存在的问题是 ； （3）针对小阳实验步骤中存在的问题，请你写出改进的方法。 (可画图辅助说明) 2．按如图所示的电路，研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油，温度计显示煤油的温度，煤油中都浸着一段横截面积相同、长度不同的镍铬合金丝R₁和R₂，甲瓶中的镍铬合金丝比乙瓶中的长。 （1）实验中两金属丝产生热量的多少是通过观察 反映出来的； （2）实验中，可观察到 （填“甲”或“乙”）瓶中温度计的示数升高得更快； （3）若想改装实验装置用来“测量煤油的比热容大小”，只需将任一烧瓶中煤油换成与其 （选填“质量”或“体积”）相等的水，并将电热丝换成与另一烧瓶的电热丝 即可（选填“相同”或“不相同”）。 3．实际生活中，用电器接通电源后，都伴有热量的产生，小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气并与U形管紧密相连，实验前U形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。 （1）在实验过程中，通过观察U形管中液面的 变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，这种物理研究方法叫 ； （2）图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系； （3）图乙所示的装置是用来研究通过电阻丝产生的热量与 的关系； （4）英国物理学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时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，这个规律叫做焦耳定律。图乙中，通过d容器中R2的电流为1A，那么c容器中的电阻R1，在10s内产生的热量为 J。 4．在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，研究小组根据已有知识和生活经验猜想“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”。设计如图甲所示的实验装置，塑料盒中密封着空气，与U形管相连，盒内装有电阻丝，最初U形管两端液面相平。则， （1）如图甲所示，盒内金属丝通电后产生热量，使盒内空气受热膨胀，压强增大，与之相连的U形管 管液面会下降（选填“左”或“右”）；因此实验中可以通过比较 来反映电流通过导体产生热量的多少； （2）用图乙所示装置，A、B、C盒内均密封着10的电阻丝，按如图所示方式连接在电路中，该装置可探究“电流通过导体产生的热量与 是否有关”，在B、C盒外各并联一个电阻的目的是 ； （3）小明实验时发现各U型管液面的高度差分别是 。则能得出的实验结论是 ； （4）某次实验，通电后经过一段较长时间，装置中U型管液面始终相平，分析原因可能是 （只写一点，合理即可）。 5．在物理实践活动课中，实验小组设计并组装了如图所示的实验装置，对“比较不同物质的吸热情况”及“电热与电阻的关系”进行了探究，A、B、C瓶内装有甲、乙两种液体，加热电阻大小关系为RA＝5Ω，RB＝RC＝2.5Ω，瓶内均插有温度计； （1）为了便于同时探究以上两个问题，三个瓶内液体应满足 相同（选填“质量”或“体积”）； （2）实验小组中收集到的数据如表； 时间/min 0 1 2 3 4 A瓶内甲液体的温度/℃ 20 27 34 41 48 B瓶内甲液体的温度/℃ 20 24 28 32 36 C瓶内乙液体的温度/℃ 20 23 26 29 32 （3）要比较甲、乙两种液体的吸热情况，应对比分析 两瓶的实验数据，实验中通过观察 来比较两种液体的吸热能力；通过分析可知 （选填“甲”或“乙”）液体的比热容大； （4）要分析“电热与电阻的关系”，应比较 两瓶的实验数据，通过分析可得出的结论是：在电流和通电时间相同时， 。 6．如图甲、乙是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，其中，两个透明容器中都有一段电阻丝，密封着等量的空气。 （1）实验装置甲是探究电流产生的热量与 大小的关系，实验装置乙是探究电流产生的热量与 大小的关系； （2）实验前，应使两个U形管中的液面高度 ，该实验方案是通过U形管中液面的 来反映电流产生热量的多少，此实验方法为 ； （3）实验中，甲装置通电一会后，刘欣同学观察发现右边U形管中的液面上升较快，这一实验现象表明，在电流 ，通电时间相同时，电阻越大，电阻产生的热量 。 7．复习课上，小德在“探究电流产生热量与电阻关系”时设计的电路图，如图甲所示。 (1)请按照图甲将图乙对应的实物图连接完整 ； (2)图乙中电阻丝R1>R2，且小德经过多次实验操作，成功证明出“相等时间内电流相同时，电阻越大，产生的热量越多”，他依据的现象是 ； (3)通过结合公式 及欧姆定律，他还成功推导出焦耳定律的表达式； (4)同组的小莉和小楠利用图丙继续探究“比较水和煤油的吸热能力”实验时，利用两根 （选填“相同”或“不相同”）的电阻丝作为发热体，对质量和初温均相同的水和煤油进行加热（均未沸腾）；如图丁所示是小莉绘制的水的温度和吸收的热量随温度变化的大致图像，已知煤油的比热容小于水的比热容，请在图丁中绘制出煤油的温度和吸收的热量随温度变化的大致图像， 。 8．小轩同学在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时用了如图所示的实验装置。 （1）实验中通过观察 来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少； （2）你认为甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系； （3）由乙图所示的实验现象可以得到的结论是在电阻相同、通电时间相同的情况下， 越大，电阻产生的热量越多； （4）该实验采取的探究方法是 （答出一种即可）； （5）生活中有很多用电器是根据电流的热效应制成的，请举一例 9．小明和小华同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，设计了如图所示的实验电路，两个烧瓶A、B中盛有等量、初温相等的煤油，RA与RB是阻值不同的电热丝。（RA＜RB） （1）RA与RB采用串联的方式，其目的是为了控制通电时间、 相等； （2通过实验，发现烧瓶B中煤油吸热多，这表明：在电流、通电时间相同的情况下，电阻 （选填“越大”或“越小”），产生的热量越多； （3）小华想改装此实验装置用来“测量煤油的比热容的大小”，则他们应将烧瓶A中煤油换成与其 （选填“质量”或“体积”）相等的水，并将电热丝RA换成RB的电热丝。测量时，水和煤油的初温均为t0，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t水、t煤油，请写出煤油比热容的表达式：c煤油= （已知水的比热容为c水）。 10．实验课堂上老师为同学们准备了如图所示的装置进行实验探究，甲、乙是完全相同的两个烧瓶，里面装有未知液体、电阻R甲、R乙和相同的温度计。 （1）小京想利用这套装置探究电流产生的热量跟电阻的大小是否有关，他设计电路时应使R甲、R乙阻值 （选填“相同”或“不同”）；在实验中，电流产生热量的多少是通过 来反映的； （2）小红将烧瓶中的液体换成质量相同的不同种液体，利用这套装置比较甲、乙两烧瓶中液体的比热容，为了使两种液体在一定时间内吸收的热量相等，R甲、R乙的阻值应该 （选填“相同”或“不同”）。闭合开关，通电一段时间后，发现甲瓶中温度计示数升高的更多，则 （选填“甲”或“乙”）瓶中液体的比热容较小。 11．（1）在“测量小灯泡的功率”实验中，电源为2节新干电池，小灯泡标有“2.5V”字样。 ①按图甲方式连接好电路，小丽刚要闭合开关时，同组同学提醒他的操作有一个不妥之处，请你帮他指出： ； ②闭合开关后，无论怎样调节滑动变阻器，小丽发现小灯泡始终不发光，电压表示数接近于3V保持不变，电流表示数始终为零，则故障原因可能是 ； ③排除故障后，小丽闭合开关进行实验，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W； ④实验结束后，小组同学对测量结果进行误差分析，考虑到电压表中也有电流通过，该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比 （选填“偏大”或“偏小”或“不变”）； （2）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U形管内的 的变化来反映电阻产生热量的多少； 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： 。 12．如图所示，这是探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。 （1）本装置中我们可以通过观察U形管两侧液面高度差来反映电阻丝上产生的电热，这种实验方法是 。实验前须使装置中的液面 ； （2）通电后，想要比较电热和电阻的关系，我们可以选取 两个装置来比较。通电一段时间后，我们可以观察到这两个装置中 装置的液面高度差更大； （3）在丙容器的外部并联一个的电阻是为了 。实验过程中选取甲和丙两个实验装置进行比较，我们可以得出结论：在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越 （选填“大”或“小”），产生的热量越多； （4）若通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 ； （5）在通电相同时间时，三个容器中产生的热量之比为 。 13．如图所示是探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，左右两个透明的容器中密闭着空气，两个密闭容器中都有一段电阻丝，U形管中装的是红色液体；    (1)a、b、c、d容器中所装空气的质量 （选填“相等”或“不相等”）； (2)图甲装置可探究电流产生的热量与 的关系； (3)在通电时间相同的情况下，发现乙装置U形管A中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻和通电时间相同的情况下， ，产生的热量越多； (4)若图甲中U形管A液面高度差有变化明显，U形管B液面无变化，故障可能是 。 (5)寒冷的冬天有的家庭会使用电热毯取暖，利用的是电流的 效应，使用时电热毯热了而与之相连接的电源线却不热，原理是 。 14．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）若要探究电流对电热的影响，应选择观察 两个实验装置； （2）实验中小远还发现，随着通电时间延长，各U形管左右两侧液面高度差均逐渐变大，这表明电流产热的多少与 有关； （3）通电相同时间，三个密闭容器中的电阻产生热量之比为 。 15．张强、李刚分别设计了如图所示的两个装置，用来探究“导体产生的热量与什么因素有关”。两个透明的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封空气温度的变化。    （1）张强将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，如图甲，他是探究导体产生的热量与 的关系； （2）李刚设计的两容器中的电阻丝电阻一样大，并在其中一个容器的外部并联了一个电阻丝，如图乙。他探究导体产生的热量与 的关系，通电一段时间 （选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多； （3）让乙图实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少。此时该装置是探究电流产生的热量跟 的关系，一段时间后电阻丝产生的热量 （选填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”）多； （4）实验中，电流产生热量的多少是通过 体现出来的，他们在探究过程中使用了转换法和 法。 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． 温度计示数变化 没有控制通过R1和R2的电流大小相等 将两个电阻串联接入电路中 【详解】（1）[1]实验过程中用转换法来表示电阻产生热量的多少，即通过观测温度计的示数反映导体产生热量的多少。 （2）[2]小阳在实验时只更换阻值不同的电阻，根据欧姆定律可知，电路中的电流也发生变化，所以小阳的问题是没有控制前后两次的电流相同。 （3）[3]为了使通过两电阻的电流相同，可以将两电阻丝串联接入电路，闭合开关，通电一段时间后记录温度计示数变化的情况。如图所示： 2． 温度计示数的变化 甲 质量 相同 【详解】（1）[1] 实验中两金属丝产生热量的多少可以通过温度计示数变化反应出来，这应用了转换法。 （2）[2] 和横截面积相同，甲瓶中的镍铬合金丝比乙瓶中的长，所以甲瓶中的镍铬合金丝电阻较大，两金属丝串联，电流相等，根据可知相同时间内甲瓶中的镍铬合金丝产生的热量较多，则甲瓶中温度计的示数升高得更快。 （3）[3][4] 比较水和煤油的比热容，应用相同的加热装置加热等质量的水和煤油，相同时间内水和煤油吸收热量相同，根据结合两个液体温度的变化量可以求出煤油的比热容，所以只需将任一个烧瓶中煤油换成与其质量相等的水，并将电热丝换成与另一烧瓶的电热丝相同即可。 3． 高度差 转换法 电阻大小 电流大小 200 【详解】（1）[1][2]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但加热会引起密闭容器内气体温度的变化，从而引起密闭容器压强的变化，通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法。 （2）[3]如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻大小的关系。 （3）[4]图乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I内+I外，所以，I左＞I内，烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电流大小的关系。 （4）[5]通过d容器中R2的电流为1A，d容器R1的阻值与R2的相同，两电阻并联，电压相同，根据欧姆定律可得，通过R1的电流也为1A，根据并联电路的电流特点知 则c容器中的电流 c容器中的电阻R1在10s内产生的热量为 4． 左 U形管两端液面高度差 通过导体的电流 改变流经B、C盒内电阻丝电流 电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，产生的热量越多 塑料盒漏气或电路短路 【详解】（1）[1][2]通电后电热丝产生热量，使盒内空气受热膨胀，压强增大，与之相连的U形管压强增大，大于外界的大气压，U形管左管液面会下降；实验中可以通过对比左右管液面差来反映电流通过导体产生热量的多少，液面高度差越大，电流通过导体产生热量的越多。 (2)[3]盒内电阻丝电阻相等，由图可知，通过A、B、C盒内电阻丝的电流不同，，可以探完电流通过导体产生的热量与通过导体的电流是否有关。 [4]在B、C盒外各并联一个电阻的目的是分电流，改变通过B、C盒内电阻丝的电流，由于B、C盒外并联的电阻不同，盒内电阻分得的电流不同。 （3）[5]由于，使得U型管液面的高度差，由此可得：在导体的电阻和通电时间一定时，通过导体中的电流越大，电流通过导体产生的热量越多。 （4）[6] 装置中U型管液面始终相平，可能是塑料盒有漏气，若盒子漏气盒内外气压相等，U形管两侧液面不会发生变化；也可能是电路短路，短路时电流不经过电阻丝，电阻丝不产生热量，U形管两侧液面不会发生变化。 5． 质量 B、C 液体升高的温度 乙 A、B 电阻越大，产生的热量越多 【详解】（1）[1]根据知，物质吸收热量的多少与质量、物质种类等因素有关，所以要探究不同物质的吸热能力，应控制两种液体的质量相等。 （3）[2][3][4]要比较甲、乙两种液体的吸热情况，需要控制电阻大小相同，改变液体的种类，故应对比分析B、C两瓶的实验数据，通过分析可知，相同质量的甲、乙两种液体吸收相同的热量，乙液体温度变化小，乙的吸热能力强，比热容大，即通过加热相同的时间比较升高的温度的方法来比较两种液体的吸热能力。 （4）[5][6]要分析电热与电阻的关系，应控制液体的种类相同，改变电阻的大小，故应比较A、B两瓶的实验数据，通过分析可得出的结论是：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。 6． 电阻 电流 相同 高度差 转换法 相同 越多 【详解】（1）[1]实验装置甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，所以是探究电流产生热量跟电阻大小的关系。 [2]乙图实验装置中两个的电阻并联后再与一个的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流与左边电阻的电流相等，两个的电阻并联，根据并联电路的电流特点知，则支路中电流相等，所以右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，左右两侧容器内电阻相同，所以该装置是研究电流产生的热量与电流大小的关系。 （2）[3][4][5]实验前，应使两个U形管中的液面高度相同，电流产生热量用来加热密封的空气，空气膨胀推动U形管中液柱移动，两边就会出现高度差，电阻产生的热量越多，空气膨胀越大，U形管两面的高度差越大，所以电阻产生热量的多少可以通过液面高度差来反映；这样就把不能直接观察的热量转化为U形管液面高度差，是转化法的应用。 （3）[6][7]甲装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流与通电时间相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，由图可知，左侧U形管的液面要高一下，说明左侧容器内电阻产生的热量多。故结论为：在电流相同、通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多。 7．(1) (2)放入电阻丝R1的容器内温度计示数上升较快 (3)Q=W=UIt (4) 相同 【详解】（1）在“探究电流产生热量与电阻关系”时，由控制变量法可知，应控制通过电阻的电流相等，所以将两个电阻丝串联，滑动变阻器连接时，按照一上一下连接，如下图所示： （2）由于电热丝产生的热量多少不能直接观察，运用转换法，将电热丝产生的热量转换为温度计示数的变化；由于图乙中电阻丝R1>R2，串联电路中电流和通电时间相同，放入电阻丝R1的容器内温度计示数上升较快，容器中液体吸收热量越多，所以电阻丝产生的热量越多。 （3）当电热丝消耗的电能全部转化为内能，则由电功公式可得 Q=W=UIt 由于欧姆定律公式，可以推导出 故能推导出焦耳定律的表达式。 （4）[1]继续探究“比较水和煤油的吸热能力”实验时，由控制变量法可知，需要控制水和煤油吸收的热量相同，所以必须使用的电阻丝作为发热体，则相同时间电阻丝产生的热量相同。 [2]对质量和初温均相同的水和煤油进行加热，由于相同时间电阻丝产生的热量相同，所以相同时间水和煤油吸收的热量相等；由于煤油比热容小，所以煤油的温度变化比水快，故煤油的温度和吸收的热量随温度变化的大致图像，如下图所示： 8． U形管中液面高度差 电阻大小 电流 控制变量法 电饭锅 【详解】（1）[1]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但产生热量的多少可以通过液面高度的变化来反映，这种研究方法叫转化法。 （2）[2]如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系。 （3）[3]图乙中，右边容器内一个5Ω电阻与左边容器内5Ω电阻串联，再与容器外一个5Ω电阻并联。根据并联电路特点，则左边容器内电流大于右边容器内电流，则 烧瓶内电阻电阻值都是5Ω，电阻相同，通电时间相等，由图知，左边容器的液面高于右边容器液面，说明左边的电阻丝产生的热量多；所以得出结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多。 （4）[4]“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，通过控制电流和电阻来探究产生热量的多少，是控制变量法。 （5）[5]根据电流的热效应制成的用电器有电饭锅、电热水器等。 9． 电流 越大 质量 【详解】（1）[1]本实验采用控制变量法，要保证除电阻外其他因素相同。所以RA与RB采用串联的方式，其目的是为了控制通电时间、电流相等。 （2）[2]通过实验，发现烧瓶B中煤油吸热多，这表明：在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。 （3）[3]要测量煤油的比热容，则应让水和煤油的质量相等、吸收的热量（加热时间）相等，由温度的变化大小计算出煤油的比热容。 [4]由吸热相同得 解得 10． 不同 温度计示数变化的大小 相同 甲 【详解】（1）[1]要探究电流产生的热量跟电阻的大小是否有关，根据控制变量法，应使电流和通电时间相同，使电阻不同，因此设计电路时应使两电阻值不同。 [2]实验要利用转换法，将电流产生热量的多少通过温度计示数变化的大小来反映。 （2）[3]由图所示，两电阻串联，因此电流相同，若利用这套装置比较甲、乙两烧瓶中液体的比热容，应控制一定时间内电阻产生热量相同，根据焦耳定律 应使两电阻值相同。 [4]通电一段时间后，发现甲瓶中温度计示数升高的更多，则根据 得m和Q相同时，Δt越大，c越小，则甲的比热容小。 11． 闭合开关前滑片没有置于阻值最大位置 灯泡断路 1.05 偏大 U形管液面高度差 电阻 不是 电流 R3断路 【详解】（1）①[1]为保护电路，闭合开关前滑动变阻器滑片应置于阻值最大位置，而图甲中，闭合开关前滑片没有置于阻值最大位置。 ②[2]闭合开关后，无论怎样调节滑动变阻器，小丽发现小灯泡始终不发光，电流表示数始终为零，可能电路出现断路，电压表示数接近于3V保持不变，可能是灯泡断路。 ③[3]由图乙可知，电流表选用0~3A量程，分度值为0.02A，示数为0.42A，则小灯泡的额定功率为 P=UI=2.5V×0.42A=1.05W ④[4]由图知，电压表与小灯泡并联，所测电压较准确，而电流表测通过小灯泡和电压表的电流，所测电流偏大，由P=UI可知所测小灯泡的额定功率与真实值相比偏大。 （2）①[5]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，根据转换法，实验中通过观察U形管液面高度差的变化来反映电阻产生热量的多少。 ②[6]图甲中两电阻串联接入电路，串联电路各处电流相等，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，说明右侧电阻大产生的热量多，故可以得出在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。 ③[7][8]图中U形管有一端是封闭的，不是连通器；图乙装置中，R1=R2=R3，其中R3与R2并联后与R1串联，并联电路干路电流等于各支路电流之和，根据并联电路的电流关系可知，通过容器内两个电阻的电流是不同的，故目的是使通过R1和R2的电流不相等。 ④[9]实验发现左右两侧U形管液面上升高度相同，说明左右两侧产生的热量相同，因为R1=R2，且R1和R2产生的热量相同，说明R3中没有电流，故可能电阻R3断路了。 12． 转换法 相平 甲、乙 乙 使通过加热电阻的电流不同 大 装置漏气 4：8：1 【详解】（1）[1][2]用看得见的U形管两侧液面高度差来反映看不见的电阻丝上产生的电热，称为转换法；实验前，U形管两侧气压相等，U形管两侧液面高度应该相平。 （2）[3][4]想要比较电热和电阻的关系，电阻不同，电流相同，故选甲、乙两个装置来比较；根据焦耳定律可知，乙的电阻大，产生的热量多，故乙装置的液面高度差更大。 （3）[5][6]探究电热和电流的关系，需要改变电流，故在丙容器的外部并联一个的电阻是为了使通过加热电阻的电流不同；在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，电流做功越多，产生的热量越多。 （4）[7]若通电一段时间后，产生的热量越多，密闭容器内气压发生了变化，导致U形管液面高度差不同，而现在其中一个U形管中的液面高度几乎不变，说明装置漏气。 （5）[8]设通过丙装置中，加热电阻的电流为I，则通过甲、乙装置的电阻的电流为2I，在通电相同时间时，三个容器中产生的热量之比为 13．(1)相等 (2)电阻 (3)电流越大 (4)装置漏气 (5) 热 焦耳定律 【详解】（1）电流通过导体产生热量的多少不易直接观察，甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，电阻丝产生热量越多，气体膨胀程度越大，故可通过U形管液面的高度差来反映电阻丝产生的热量多少，采用了转换法，故a、b、c、d容器中所装空气的质量相等。 （2）甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，根据控制变量法知，该装置用来探究电流热效应与电阻的关系。 （3）乙装置中，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，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U形管A中液面高度变化大，根据转换法，右侧容器内的电阻产生的热量多，由此可得到的结论是：在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。 （4）甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，若U形管A液面高度差有变化明显，说明电流产生热量使a、b容器中所装空气受热膨胀，U形管B液面无变化，故障可能是装置漏气。 （5）[1]寒冷的冬天有的家庭会使用电热毯取暖，利用做功产生热量，即电流的热效应。 [2]使用时电热毯热了而与之相连接的电源线却不热，由串联电路电流的规律，通过电热毯和导线的电流相等，而电热毯的电阻远大于导线的电阻，根据原理焦耳定律Q＝I2Rt可知，电热毯产生的热量远大于导线产生的热量。 14． 甲、丙 通电时间 4∶8∶1 【详解】（1）[1]由于丙容器中的电阻与容器外的电阻并联后再与甲、乙容器中的电阻串联，根据串并联电路的电流特点可知，通过甲、乙的电流相同且大于通过丙的电流，而甲和丙的电阻阻值相同，根据控制变量法的要求，要想探究电流对电热的影响，应选择电阻阻值相同，通过电流不同的装置，即应该选择甲、丙两个实验装置。 （2）[2]实验中小远还发现，随着通电时间延长，各U形管左右两侧液面高度差均逐渐变大，说明电流产生的热量变多，则表明电流产热的多少跟通电时间有关。 （3）[3]丙容器中的电阻跟容器外的电阻并联，再与甲、乙容器中的电阻串联，根据串并联电路电流的特点可知 由焦耳定律可得通电时间相同时，甲、乙、丙容器中的电阻产生的热量分别为 则三个容器中的电阻产生的热量之比为 Q甲∶Q乙∶Q丙＝4∶8∶1 15． 电阻 电流 左瓶 电阻 左瓶 U形管两管液面高度差 控制变量 【详解】（1）[1]如图甲，张强将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两电阻的电流和通电时间相等，而电阻大小不同，故他是探究导体产生的热量与电阻的关系。 （2）[2]李刚设计的两容器中的电阻丝电阻一样大，并在其中一个容器的外部并联了一个电阻丝，如图乙，根据串联电路和并联电路电流的规律，通过左边容器内电阻丝的电流大于通过右边容器内电阻丝的电流，故他探究导体产生的热量与电流的关系。 [3]通过左瓶电阻的电流大，根据Q=I2Rt可知，通电一段时间左瓶内的电阻丝产生的热量多。 （3）[4][5]让乙图实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，根据并联电阻的规律，右边容器内的电阻变小，电流和通电时间相同，此时该装置是探究电流产生的热量跟电阻的关系，根据Q=I2Rt可知，左瓶电阻大，一段时间后左瓶电阻丝产生的热量多。 （4）[6]实验中，电流产生热量的多少是通过U形管两管液面高度差体现出来的，U形管两管液面高度差越大，产生的热量就越大。 [7]探究电流产生的热量与电阻关系时，控制电流大小不变；探究电流产生的热量与电流关系时，控制电阻大小不变，所以实验中用到了控制变量法。 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 $$