浙教版科学中考复习专题训练：焦耳定律【word，含答案】

焦耳定律的实验探究
1.在探究“影响电流热效应的因素”实验中，如图所示，三个烧瓶中装入等质量的煤油．
(1)为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，该实验通过比较________(选填“温度计示数变化”或“加热时间”)来判断产生的热量多少．
(2)先测量烧瓶内液体的温度，并得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片，重复上述操作，获得第二组数据(如下表)．
实验次数 电流/A 通电时间/min 电阻/Ω 温度升高量/℃
1 0.3 30 10 1.5
2 0.6 30 10 6.0
由此得出结论：同一导体，在________相等时，电流________，其产生的热量________．
(3)若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中________(选填“A”或“B”)烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻________联．
(4)小明改进了实验装置如图所示两个透明容器中封闭着等量的空气．
①改进的实验装置是通过观察________来判断电阻丝产生热量的多少．
②观察图丙中的A、B管，在通电时间相等时，发现B管液面上升得更高，表明电流通过导体产生的热量多少与________有关．
③采用图丁中的实验装置探究电流产生的热量跟电流是否有关时，右边透明容器中应该选用阻值为________Ω的电阻丝，且丁装置左右两个容器中电阻丝发热功率之比为________．
2.在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中R1>R2.
　　
(1)请按照图中的电路图将对应实物图连接完整；
(2)电路中电阻丝的连接方式是为了控制____________；电阻丝放出热量的多少，通过____________来进行判断；
(3)闭合开关，经过一定时间，用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2，那么Δt1________(选填“大于”、“等于”或“小于”)Δt2.
(4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成第(3)问中电流的2倍，且通电时间相同．实验发现：用电阻丝R1(或R2)加热的煤油，温度升高量Δt1′(或Δt2′)________(选填“大于”、“等于”或“小于”)2Δt1(或2Δt2)，该实验说明电流产生的热量与电流________正比例关系．
(5)你认为做这个实验产生误差的主要原因是_______________________________．
3.探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验．
如图甲和乙所示，两透明容器中密封着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来连接到电源两端，通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度差的变化．
(1)在图甲中，通过两电热丝的电流________；该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的______的关系．
(2)在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与通过导体________的关系．
(3)在该实验中，我们是通过观察U形管中液面的__________来比较各容器中电热丝产生热量的多少的．
(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________成正比，跟________成正比．这个规律叫做焦耳定律，其表达式为____________________________________．
4.小明要用图所示的实验器材探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。
（1）请用笔画线代替导线，把电路连接完整。
（2）电流产生热量的多少不易直接测量.因此在这个实验中是通过 显示电流产生热量的多少。
（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有 （写出一个即可得分）。
（4）根据所学知识可知，在相同时间内 瓶内的电阻丝放出的热量较多（选填“甲”或“乙”）。
5.某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。
为验证猜想一，设计以下方案：
①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数l1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；
②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数l2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
请回答下列问题：
（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有________（写出一条即可）。
（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是________。
（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例：________ 。
6.在验证焦耳定律（Q=I Rt)中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况（已知R甲实验电路 玻璃管内液面高度 小组结论 你的合理解释与评价
A 液面都不上升 导体产生的热量跟电阻无关 ⑴________
B 液面都上升，且△h甲<△h乙 电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就⑵________ 电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系
C 液面都上升，且△h甲⑶________△h乙 电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多 ⑷________
7.如图是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和初温的煤油中，每一烧瓶里各插入一温度计．请回答下列问题：
（1）合上开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过反映出来的；
（2）采用这种连接方式的目的是；
（3）实验采用煤油而不用水的原因是。
8.为了探究电流产生的热量跟什么因素有关系，小乐设计了如图1所示的甲、乙两装置．他将两段阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧杯中，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）甲装置可探究电流产生的热量与 是否有关．
（2）在这个实验中，电流产生热量的多少是通过 体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫
A．控制变量法 B．等效替代法 C．转换法 D．类比法
（3）在装置甲、乙的两次实验中，比较相同时间里气球A与C体积变化情况可探究电流产生的热量与 有关．
（4）若甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，A、B、C、D四个气球胀大的程度从大到小的排列顺序是。
9．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。
10．小明和小红想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”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小；烧瓶中B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。
（1）经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过　　　　　　反映出来的。
（2）小红问小明“水比较容易获得，为什么不用水代替煤油？”对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是　　　　　。
A. 因为煤油有颜色便于观察　　　　B. 因为煤油有比较大的热值
C. 因为煤油有比较小的密度　　　　D. 因为煤油有比较小的比热容
（3）实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制　　　　　　相同。
（4）实验中，小明和小红发现B烧瓶中温度计的示数升高得快。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。
参考答案
1. (1)温度计示数变化　(2)通电时间　越大　越多　(3)B　串　(4)①液面高度差　②电阻　③ 5　9∶4
【解析】(1)电流通过导体产生热量的多少不易直接观察，实验中是通过比较温度计示数变化来反映的，这是运用了转换法；(2)运用控制变量法分析表中数据可知，同一导体，在通电时间相等时，电流越大，产生的热量越多；(3)要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，应控制电流和通电时间相等，而电阻不同，所以可选择乙图中B烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻串联；(4)①电流通过导体产生热量的多少不易直接观察，实验中是通过观察U形管液面高度差的变化来反映产生热量的多少；②两个电阻串联的电路中，通过的电流和通电时间相等，但电阻不同，U形管中液面高度差不同，说明电流通过导体产生的热量跟电阻有关；③要探究电流产生热量与电流的关系，应控制电阻相等，通电时间相同，而电流不同，故乙图中右边容器中的电阻为5 Ω；设通过10 Ω电阻的电流为I，由并联电路的电流电压规律可知，通过右侧5 Ω电阻的电流为2I，通过左侧5 Ω电阻的电流为3I，根据P＝I2R可知，P左∶P右＝(3I)2R∶(2I)2R＝9∶4.
2. (1)如答图所示　 (2)电流相同　温度的升高量　 (3)大于　(4)大于　不是　(5)有热量损失
【解析】(1)由电路图可知，两电阻丝串联，滑动变阻器的滑片向右移动时接入电路的阻值变大，故将电阻丝R1与电阻丝R2串联起来，滑动变阻器的左下接线柱与开关的右接线柱串联，如答图所示；(2)图中两电阻丝串联，是为了使通过两电阻丝的电流大小相等；通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被煤油吸收，使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少；(3)由于R1>R2，由Q＝I2Rt可知，在通电时间和通过的电流相等时，电阻R1产生的热量比R2多，即Q1>Q2，再由Q＝cmΔt的变形公式Δt＝得Δt1>Δt2；(4)由焦耳定律Q＝I2Rt可知，在电阻和通电时间一定时，导体产生的热量与电流的二次方成正比，当电流变为原来的2倍，产生的热量是原来的4倍，从而升高的温度也是原来的4倍，所以Δt1′>2Δt1(或Δt2′>2Δt2)；(5)这个实验产生误差的主要原因是有热量损失．
3. (1)相同　电阻　(2)电流　(3)高度差　(4)电阻　通电时间　Q＝I2Rt
【解析】(1)图甲两电阻的连接方式为串联，因此通过两电阻的电流相同，电阻不同，所以该实验是探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系；(2)图乙中，密封容器内的两个电阻相同，通过它们的电流不同，因此是探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系；(3)密封容器里的电阻产生的热量越多，空气膨胀越大，使U形管中液面高度差越大，因此液面高度差可以反应出容器中电阻产生热量的多少；(4)通过大量的实验，焦耳精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，即Q＝I2Rt.
4. （1）
（2）温度计示数的变化
（3）煤油质量相同、初温相同或通电时间长短相同等合理给分
（4）甲
【解析】（1）根据并联电路电压的特点分析解答。
（2）电阻产生热量被煤油吸收，煤油的温度会升高。当煤油的质量和初温相同时，煤油的温度越高，则说明电阻产生的热量越多。
（3）根据Q=cm△t可知，只有煤油的质量和初温相同时，它的温度越高，则吸收的热量越多，据此分析；
（4）首先比较电阻丝的电阻大小，然后根据焦耳定律确定放出热量的多少。
5.（1）通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少（其它合理也给分）
（2）保持前后两次电阻的大小相同
（3）电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多（其它合理也给分）
【解析】（1）热量看不到，摸不着，且没有测量仪器将它准确的测量出来，但是可以借助玻璃管内液面的高度变化判断吸热的多少，这种方法叫转换法；
（2）电流产生热量与电流大小和电阻、时间有关；要探究电热与电流的关系，就必须控制电阻和时间相同；
（3）电水壶和导线串联，电饭锅也和导线串联，这时电流相同，当水烧开，饭蒸熟时，导线几乎没有发热，因此可以猜想电热与导体电阻大小有关。
6.两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R定性关系；越多；>；两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R定性关系
【解析】（1）电流通过导体产生的热量与电阻成正比，既然液面高度不变，说明根本没有热量产生；观察电路A可知，这时电阻根本没有接入电路；
（2）两个电阻串联，通过它们的电流和通电时间都相同，根据液面的高度变化量可以推得产生热量的多少；
（3）当两个电阻并联时，电压相等，根据公式 可知，甲产生的热量多，自然液面上升的高度就比乙上升的大；但是根据控制变量法的要求，探究电阻对热量的影响，必须控制电流相等，而此时没有做到。
【解答】
实验电路 玻璃管内液面高度 小组结论 你的合理解释与评价
A 液面都不上升 导体产生的热量跟电阻无关 ⑴ 两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R定性关系 ；
B 液面都上升，且△h甲<△h乙 电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就越多 电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系
C 液面都上升，且△h甲＞△h乙 电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多 两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R定性关系 。
7.（1）温度计升高的温度（2）控制通过的电流和通电时间相同；
（3）煤油的比热小，吸收相同热量，能升高较高的温度，现象明显。
8（1）电阻 （2）气球胀大程度 C （3）CDBA
9．电阻 乙 电流
10．（1）温度计的示数（2）D（3）通过电阻的电流和通电时间（4）大
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