初中物理焦耳定律实验题

小明在探究"电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关"的实验中，提出了下列猜想：

A．与通电时间有关

B．与电阻大小有关

C．与电压大小有关

D．与电流大小有关

实验器材有：阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。

请回答下列问题：

（1）探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，闭合开关一段时间后火柴头才燃烧，这一现象说明：

①电阻丝产生的热量通过 　     　的方式传递给火柴头；

②电阻丝产生的热量与通电时间 　     　（选填"有关"或"无关"）；

（2）探究猜想B时，如图所示，将10Ω和20Ω的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴头分别接触电阻丝（设火柴头与整根电阻丝接触）；

①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否判断该电阻丝产生的热量多？ 　     　（选填"能"或"不能"）；

②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组电阻丝进行实验更可行？ 　     　（填字母序号）

A.20Ω 30Ω

B.15Ω 15Ω

C.5Ω 25Ω

（3）小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为：串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同，那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计 　     　？请你说明理由 　     　。

我们知道：“电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．”这就是焦耳定律，用公式可表达为：Q=I²Rt．小明想通过实验验证这个规律中Q与R的关系，他设计了图（甲）、（乙）所示的两个实验，他的方法是用电阻丝给烧瓶中的煤油加热，然后观察插在煤油中的温度计示数，就可以对比电阻丝放热的多少．请你应用所学知识分析回答下列问题：

（1）他应该选用实验电路      来完成他的验证实验（选填“甲”或“乙”）．
（2）如果他采用实验电路（乙），已知两个电阻丝的电阻大小关系是R₃＜R₄，那么闭合开关后，经过相同的时间，温度计c和d中示数变化较大的应该是      ．

小明猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关。为了探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”，所用的器材有：稳压电源、电流表、滑动变阻器、开关、停表各一个；绝热的塑料盒一个，盒内密封着空气，盒内的电阻丝的阻值是10Ω，插在盒中的温度计量程是0～100℃；导线若干。
（1）用笔画线代替导线，将图中的电路连接完整。

（2）记录实验数据的表格如下表。

实验次数	通电时间 t/s	电阻 R/Ω	电流 I/A	盒内空气的 初温t0/℃	盒内空气的 末温t/℃	盒内空气升高的温度△t/℃	热量Q
1	20	10	0.2	20	32	12	小
2	0.3	20	47	27	中
3	0.4	20	69	49	大

①分析表中的数据，得到的探究结论是：                                       。
②从表格中提取的能得出该结论的信息是：                                     。
（3）实验结束后，小明为了缩短实验时间，对原实验方案稍加改动：实验器材不变，通电时间和电流的预设值不变，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，也不打开通气孔，直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，20s后记录末温……
指出改动后方案的两点不足（可以结合原方案的实验数据）；
①                                                            。
②                                                            。

实验小组的同学为了探究影响电流产生热量的因素，准备了两个相同的烧瓶，内装质量相等的煤油，两个带有橡胶塞的规格完全相同的温度计，三个规格完全相同的滑动变阻器，四根阻值不同（R₁ >R₂ ；R₃=R₄）的电阻丝，以及电源、开关、导线等。
两个实验小组的同学根据现有的实验器材，分别设计了如图甲、乙所示两个方案。

（1）甲方案可探究当       和通电时间一定时，电流产生的热量跟电阻的关系。闭合开关，通电一段时间后，温度升高较多的是      温度计。（选填“A”或“B”）。
（2）乙方案可探究当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟      的关系。闭合开关，通电一段时间后，温度升高较多的是      温度计。（选填“C” 或“D”）。

小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。

（1）实验中煤油吸收热的多少是通过_________来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”），这体现的研究物理问题的方法是______________。
（2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果、小明选用煤油而不用水做实验，是因为煤油的比热容        水的比热容。（选填“大于”或“小于”）
（3） 为了使得实验的有效性，所以要使得甲、乙两瓶中的煤油_________与________都相等。
（4）通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升高的快，由此得出的实验结论是：在      和通电时间相同时，     越大，导体产生的热量越多。

用图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。

⑴实验中通过观察                来比较电流产生的热量的多少。
⑵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           初温相同的同种液体。
⑶为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值不能           。
⑷实验结论是________________________________。
⑸该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与              的关系。

小明和小丽利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系” ．

（1）如图所示，质量相等的两瓶煤油中都浸泡着一段材料与长度均相同的金属丝，已知甲电阻比较小，则两根金属丝中横截面积较大的是    （选填“甲”或“乙”）．
（2）实验中，小明和小丽发现       烧瓶中温度计的示数升高较快．这表明：在       和             相同的情况下，导体的电阻越         ，产生的热量越多．
（3）小明提议利用该装置改做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他们应将其中一烧瓶中的煤油换成       相等的水，并使甲、乙两烧瓶中金属丝的电阻       .水和煤油吸热的多少是通过       来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）．
（4）这两个实验中除运用了控制变量的研究方法外，还用到的研究方法是（   ）

A．类比法

B．替代法

C．转换法

D．建模法

某实验小组在“探究影响电流通过电阻丝产生热量多少的因素”时，设计了如图所示的电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，R_甲>R_乙.

（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水，主要是由于     。
（2）实验中煤油吸热的多少是通过     来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”） 。
（3）将该电路设计成串联的目的是使通过甲、乙电阻丝的     相同，通电一段时间后，比较两烧瓶中温度计的示数，若甲瓶中的温度计示数升高的快，由此得出的实验结论是：在     和通电时间相同时，        越大，导体产生的热量越多。
（4）家用电烤箱高温和低温两挡的调节是通过改变接入电路的电阻丝的长度来实现的，小明依据上述规律，得出电烤箱低温挡接入电路的电阻丝比高温挡要短一些的结论，此结论是否正确？答：     （选填“正确”或“错误”）．原因是     。

小明同学在探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置（三个完全相同容器中密封了初温和质量都相等的空气）。请仔细观察实验结果进行分析。

⑴实验时，通过U形管中液面高度差反映密闭空气吸收热量的多少，采用了__________实验方法；
⑵探究电热和电阻的关系应采用__________两容器，比较h₁和h₂的关系可以初步得到结论：在电流和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；
⑶探究电热和电流的关系应采用__________两容器，比较h₂和h₃的关系可以初步得到结论：在导体的电阻和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟电流的_______________；

	h1	h2	h3
U型管液面高度差/cm	4	8	2

 

用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。

（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         、      相同的同种液体。
（3）实验结论是                                 。
（4）该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与      的关系。

小明和小红利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．质量相等的两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．温度计显示煤油的温度．

（1）实验中，小明和小红发现           烧瓶中温度计的示数升高快．这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越       ，产生的热量越多．
（2）小明提议利用该装置改成 “比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他们应将其中一烧瓶中的煤油换成       相等的水；将甲烧瓶中的铜丝换成镍铬合金丝，并且与乙烧瓶中的镍铬合金丝的    _____相等. 通过实验观察，发现装有        (选填“水”或“煤油”)的烧瓶中温度计的示数变化较大，说明水比热容较大．

如图，甲、乙两透明密闭容器中都有一段电阻丝，内有质量相等的空气，U形管中液面高度的变化可以反映密闭容器中空气温度的变化．

（1）此实验是为了研究电流产生的热量与  的关系，将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在  容器中产生的热量较多．
（2）在电路中串联一个滑动变阻器，再接入原电路，可以探究电流产生的热量与  的关系．

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中盛有质量、初温相等的煤油，R_A与R_B是阻值不同的电热丝。

（1）R_A与R_B采用串联的连接方式，其目的是为了控制通电时间、         相等。
（2）小明同学为比较R_A与R_B阻值的大小，用电压表分别测出R_A与R_B两端电压大小，发现U_A<U_B，则R_A         R_B（选填“>”、“<”或“=”）。
（3）在相同时间内，可通过观察                 来比较电流通过电热丝产生的热量多少；为了升温较快，实验液体选用煤油而不选用水，主要是水的比热容比煤油            。
（4）小华想改装实验装置用来“测量煤油的比热容大小”，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R_A换成         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）

为了探究影响电热的因素，小伟设计了如图所示电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，R₂>R₁．

（1）除了温度计外，还需要的测量工具是　     ．实验中煤油吸热的多少是通过来　    反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间”）．
（2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，是因为煤油具有　       的特点．
（3）通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升的快，由此得出的实验结论是　      ．
（4）若要在上面的电路中继续探究电热与电流的关系，你接下来的操作是　      ，比较　     ．

如图是“探究电流通过导体产生的热量跟电阻大小关系”的实验装置图．A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A内金属丝是铜丝，电阻较小；烧瓶B内的金属丝是镍镉合金丝，电阻较大．
（1）实验中通过观察        来比较电流产生的热量的多少．
（2）实验中应使两瓶中盛装的煤油的质量__________（选填”相等”或“不相等”)．
（3）当开关闭合后，    （选填“A”或“B”)瓶中电流产生的热量较多．
（4）该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与________的关系