实验27 探究电流产生的热量与哪些因素有关
实验：探究电流产生的热量与哪些因素有关
【实验目的】探究影响电流通过导体产生的热量的多少与哪些因素关系
【实验原理】电热丝通电发热，温度升高，把热量传递给煤油；煤油吸收热量，内能增大，温度升高，故温度计实数上升。所以，通过比较温度计升高的温度来反映电热丝产生热量多少。
【实验器材】电源、开关、导线、组织不同的两段电阻丝、电流表、滑动变阻器、温度计、煤油、天平、两个烧瓶（带橡胶塞）等。
【进行实验与收集证据】
（1）如图所示，将两根阻值不同的电阻丝串联接入电路。闭合开关，通电一段时间后，观察U形管中液面高度差的变化；
（2）如图所示，在右方密闭容器内外并联两根5Ω的电阻丝，目的是改变通过该容器内电阻丝的电流大小，通电一段时间后，观察U形管中液面高度差的变化；
实验次数 电流关系 电阻大小/Ω 通电时间关系 U形管中液面高度差△h
左 右 左 右 左 右 左 右
1
2
【分析论证】
实验次数 电流关系 电阻大小/Ω 通电时间关系 U形管中液面高度差△h
左 右 左 右 左 右 左 右
1 相等 5 10 相等 小 大
2 大 小 5 5 相等 大 小
（1）在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。
（2）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。
（3）在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多。
【实验结论】
电流越大，电阻越大，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
【交流讨论】
在理想情况下，图1中左侧U形管中液面高度差事右侧U形管中液面高度差的一半；图2中左侧U形管中液面高度差事右侧U形管中液面高度差的4倍（可由焦耳定律推导）
【实验方法】
转换法：通过U 形管两边液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，从而反映电流通过电阻产生热量的多少。
控制变量法：实验操作(1)是通过串联保证电流相同；实验操作(2)中，左边容器内电阻丝中电流是右边容器内电阻丝中电流的2倍，探究电热与电流的关系。
《探究电流产生的热量与哪些因素有关》常考问题：
（1）实验目的：通过实验得出电流通过导体产生热量的多少与电流大小、导体的电阻大小、通电时间长短有关。
（2）实验原理：通过U形管中液面的高度差来反映电热丝产生热量的多少。
（3）实验方法：转化法、控制变量法。
①转化法：通过U形管中液面的高度差来反映电热丝产生热量的多少。
②控制变量法：
a.探究电流产生的热量与电阻的关系：控制通过电热丝的电流和通电时间相同，改变电热丝的阻值，观察U形管两侧液面的高度差；
b.探究电流产生的热量与电流的关系：控制电热丝的电阻和通电时间相同，改变通过电热丝的电流，观察U形管两侧液面的高度差；
c.探究电流产生的热量与通电时间的关系：控制电热丝的电阻和通过电热丝的电流相同，改变通电时间的长短，观察前后量程U形管液面的高度差。
（4）实验步骤：①如下图所示，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相等，通电时间相同，右边U形管中的液面高于左边U形管中的液面，说明右边容器中电阻丝产生的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。
②如下图所示，两容器中电阻丝的阻值相同，根据串、并联电路中电流的规律可知，通过左边容器中电阻丝的电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同，左边U形管中的液面高于右边U形管中的液面，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。这表明：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
③由常识可知，在电流、电阻相同的情况下，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多。
（5）实验结论：电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体的电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。（准确描述出实验结论）
（6）改进创新：
其他实验装置，如图所示：
①被加热的物质选用煤油或空气的原因：a.不导电，对实验结果影响小；b.比热容小，实验现象明显。
②利用温度计示数的变化或U形管中液面高度差反映电阻丝产生热量的多少；
③实验异常现象分析，通电一段时间后，U形管两侧液面高度差为零：可能是电阻丝短路或断路。
【典例1】
如图甲、乙所示为“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质量相等、温度也相同的空气。
(1)探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时，选择 （选填“甲”或“乙”）图装置进行实验，两电阻产生热量的多少可以通过观察 来比较；
(2)连接好电路后闭合开关，通电一段时间后根据图甲可以得出结论：导体时产生的热量与 有关；
(3)家用电暖器，发热管热得发红，而串联的电源线却不热，主要是因为发热管的 比电源线的大；
(4)完成上述实验后，小明同学受到启发，对装置进行改造，准备探究“比较不同物质的吸热能力”的实验，装置如图丙所示， A、B两个电阻丝的电阻应该是 （选填“相同”或“不同”）的；
(5)两个烧瓶中分别加入初温相同、 相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明 （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。
【典例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 的变化来反映电阻产生热量的多少，这种实验方法的是 ；
(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)乙图是为了探究导体产生热量与 的关系；图中与并联，目的是使通过与的 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是 （选填“断路”或“短路”）；
(5)排除故障后，在相同时间内与产生的热量比为 。
【训练1】
如图甲所示，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。A、B两个相同的透明容器中各有一段电阻丝，它们分别通过U形管内的液体使容器内封闭等量的空气，闭合开关前两U形管内左右两端的液面均在同一水平面上。
(1)实验中用 来反映电流通过导体产生热量的多少。
(2)闭合开关通电一段时间后，发现与B相连的U形管中液面高度差比与A相连的U形管中液面高度差大，由此可以得到的结论 。
(3)将图甲中虚线框里的装置换成图乙所示装置进行实验，可以探究电流通过导体时产生热量跟 是否有关。
【训练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 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比较不同物质的吸热能力
②探究电流与电压、电阻的关系
(2)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)乙图中与并联，目的是使通过与的 不同；
(4)某小组在利用乙图装置实验时，若接通电路一段时间后，右侧U形管的液面高度差逐渐变大，但左侧形管的液面高度不变，经检查电路也没有出现故障，则可能的原因是 。
【训练3】
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，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒子内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取阻值为5Ω的电阻在盒外与盒内电阻并联。
(1)通电后，透明容器中电阻丝的内能是通过 的方式改变的；在实验中电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中 来比较的；
(2)图甲可探究电流产生的热量与 的关系；
(3)图乙中若将容器外的电阻换成10Ω的，实验现象较之前相比更 （选填“明显”或“不明显”）；换完电阻通电一段时间后，电阻丝c和d产生的热量之比为 。
【训练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，两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。
(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)甲图探究的是电流通过导体时产生的热量与 的关系，的作用是 ，在相同时间内，电流在左侧容器中通过电阻产生的热量与电流在右侧容器中通过电阻产生的热量之比是 。
(3)由乙图可知，在 和通电时间一定时， 越大，电流通过导体时产生的热量越多。
(4)容器内电阻丝热得发红时，而与之连接的导线却不怎么热，这个问题可以用 （选填“甲”或“乙”）图的结论来解释。
【训练5】
小京用如图所示的电路探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。两个相同的烧瓶中装有质量和初温相同的煤油，电阻丝、的材料和长度相同，但的横截面积较小。
(1)电阻丝的阻值 （选填“大于”“小于”或“等于”）电阻丝的阻值。
(2)该实验采用串联电路可以控制 和通电时间相同。
(3)实验中通过观察 来比较电流通过导体产生热量的多少。
(4)通电一定时间后，发现装有电阻丝的烧瓶中温度计示数更高，由此得出的实验结论是：其他条件一定时，电流产生的热量与 有关。
【训练6】
甲、乙两图为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置图，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。
(1)甲、乙实验中，通过观察 来反映电阻产生热量的多少；
(2)探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时，应选择 （选填“甲”或“乙”）图装置进行实验。通过观察实验现象，可以得到的实验结论是：当电阻和通电时间相同时，电流越 （选填“大”或“小”），电流通过导体时产生的热量越多；
(3)连接好电路后闭合开关，通电一段时间后图乙的容器中左、右两个电阻产生热量的比值 ；
(4)完成上述实验后，小明同学又设计了如图丙所示实验装置，探究“比较不同物质的吸热能力”，其中A、B两个电阻丝的电阻应该是 （选填“相同”或“不同”）的。向两个烧瓶中分别加入初温相同、质量相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明 （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强；
(5)【拓展】在图乙中，若接通电路一段时间后，左侧U形管的液面高度差明显变大，但右侧U形管液面高度差不变，后发现是由于电路故障引起的，则原因可能是__________。
A．电阻丝断路 B．电阻丝断路
C．电阻丝断路 D．电阻丝短路
【训练7】
在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置中，甲、乙、丙三个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。实验小组的同学猜想：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，他们利用如图所示的器材进行了探究实验。
(1)实验中通过观察 来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；
(2)选用 组合，并将它们 联接到电源两端进行实验，可以探究电热与电阻的关系，通电一段时间后， （选填“左”或“右”）侧容器产生的热量更多；
(3)选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，可以探究电热与 的关系，其中电阻的作用是 ，乙、丙两容器中的电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为 ；
(4)选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，发现乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，产生此现象的原因可能是乙装置 ．
【训练8】
如图所示小昊同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”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。
(1)实验中通过观察U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少。下面实验也用这种实验方法的是 （填字母序号）。
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．把敲响的音叉接触水面，看有没有溅起水花，来判断音叉有没有振动
(2)若将装置接到电源两端，通电一段时间，发现其中一个U形管液面高度几乎不变，出现该现象的原因可能是 。
(3) （选填“甲”或“乙”）图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与电流的关系，通过 （选填“a”、“b”、“c”或“d”）容器内电阻丝的电流较大。
(4)将甲、乙装置分别接在同一电源上，通电相同时间， （选填“a”、“b”、“c”或“d”）容器内电阻丝产生的热量最多。
【训练9】
为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，小组同学设计了如图所示的实验装置（电源、开关未画出）。
(1)实验过程中通过观察U形管内液面 反映密闭空气温度的变化，下面的探究实例中，也是采用这种研究方法的是 。
A．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻
B．探究动能大小与质量、速度的关系
C．探究电功大小影响因素时，通过灯泡亮度表示电流做功多少
(2)图（a）是控制通过导体的电流和通电时间相同，探究 对产生热量多少的影响；图（b）是控制导体电阻和通电时间相同，探究 对产生热量多少的影响。
(3)小组同学进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 （请举一例）。
1．（2024·江苏无锡）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
2．（2023·北京）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： 。
3．（2023·云南）实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图甲所示的电路。
（1）用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉 ；
（2）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R （选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察 来比较相同时间内不同电流产生热量的多少；
（3）调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法： ；
（4）同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 （请举一例）；
（5）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的电阻 联（选填“串”或“并”）进行实验。
（6）本实验应用的研究方法有转换法和 法。
4．（2023·山东枣庄）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
5．（2022·广西玉林）20世纪初，科学家发现，某些物质在很低温度时，电阻就变成了0，这就是 现象；如图所示是“探究电热与电流的关系”的部分装置，已知A、B两点间的电压为6V，R1=R2=R3=5Ω，通电时间2min，则R1与R2产生的热量相差 J。
6．（2022·湖北宜昌）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： 。
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实验：探究电流产生的热量与哪些因素有关
【实验目的】探究影响电流通过导体产生的热量的多少与哪些因素关系
【实验原理】电热丝通电发热，温度升高，把热量传递给煤油；煤油吸收热量，内能增大，温度升高，故温度计实数上升。所以，通过比较温度计升高的温度来反映电热丝产生热量多少。
【实验器材】电源、开关、导线、组织不同的两段电阻丝、电流表、滑动变阻器、温度计、煤油、天平、两个烧瓶（带橡胶塞）等。
【进行实验与收集证据】
（1）如图所示，将两根阻值不同的电阻丝串联接入电路。闭合开关，通电一段时间后，观察U形管中液面高度差的变化；
（2）如图所示，在右方密闭容器内外并联两根5Ω的电阻丝，目的是改变通过该容器内电阻丝的电流大小，通电一段时间后，观察U形管中液面高度差的变化；
实验次数 电流关系 电阻大小/Ω 通电时间关系 U形管中液面高度差△h
左 右 左 右 左 右 左 右
1
2
【分析论证】
实验次数 电流关系 电阻大小/Ω 通电时间关系 U形管中液面高度差△h
左 右 左 右 左 右 左 右
1 相等 5 10 相等 小 大
2 大 小 5 5 相等 大 小
（1）在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。
（2）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。
（3）在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多。
【实验结论】
电流越大，电阻越大，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
【交流讨论】
在理想情况下，图1中左侧U形管中液面高度差事右侧U形管中液面高度差的一半；图2中左侧U形管中液面高度差事右侧U形管中液面高度差的4倍（可由焦耳定律推导）
【实验方法】
转换法：通过U 形管两边液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，从而反映电流通过电阻产生热量的多少。
控制变量法：实验操作(1)是通过串联保证电流相同；实验操作(2)中，左边容器内电阻丝中电流是右边容器内电阻丝中电流的2倍，探究电热与电流的关系。
《探究电流产生的热量与哪些因素有关》常考问题：
（1）实验目的：通过实验得出电流通过导体产生热量的多少与电流大小、导体的电阻大小、通电时间长短有关。
（2）实验原理：通过U形管中液面的高度差来反映电热丝产生热量的多少。
（3）实验方法：转化法、控制变量法。
①转化法：通过U形管中液面的高度差来反映电热丝产生热量的多少。
②控制变量法：
a.探究电流产生的热量与电阻的关系：控制通过电热丝的电流和通电时间相同，改变电热丝的阻值，观察U形管两侧液面的高度差；
b.探究电流产生的热量与电流的关系：控制电热丝的电阻和通电时间相同，改变通过电热丝的电流，观察U形管两侧液面的高度差；
c.探究电流产生的热量与通电时间的关系：控制电热丝的电阻和通过电热丝的电流相同，改变通电时间的长短，观察前后量程U形管液面的高度差。
（4）实验步骤：①如下图所示，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相等，通电时间相同，右边U形管中的液面高于左边U形管中的液面，说明右边容器中电阻丝产生的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。
②如下图所示，两容器中电阻丝的阻值相同，根据串、并联电路中电流的规律可知，通过左边容器中电阻丝的电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同，左边U形管中的液面高于右边U形管中的液面，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。这表明：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
③由常识可知，在电流、电阻相同的情况下，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多。
（5）实验结论：电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体的电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。（准确描述出实验结论）
（6）改进创新：
其他实验装置，如图所示：
①被加热的物质选用煤油或空气的原因：a.不导电，对实验结果影响小；b.比热容小，实验现象明显。
②利用温度计示数的变化或U形管中液面高度差反映电阻丝产生热量的多少；
③实验异常现象分析，通电一段时间后，U形管两侧液面高度差为零：可能是电阻丝短路或断路。
【典例1】
如图甲、乙所示为“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质量相等、温度也相同的空气。
(1)探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时，选择 （选填“甲”或“乙”）图装置进行实验，两电阻产生热量的多少可以通过观察 来比较；
(2)连接好电路后闭合开关，通电一段时间后根据图甲可以得出结论：导体时产生的热量与 有关；
(3)家用电暖器，发热管热得发红，而串联的电源线却不热，主要是因为发热管的 比电源线的大；
(4)完成上述实验后，小明同学受到启发，对装置进行改造，准备探究“比较不同物质的吸热能力”的实验，装置如图丙所示， A、B两个电阻丝的电阻应该是 （选填“相同”或“不同”）的；
(5)两个烧瓶中分别加入初温相同、 相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明 （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。
【答案】(1)乙 U形管液面高度的变化
(2)电阻
(3)电阻
(4)相同
(5)质量 水
【解析】（1）[1]探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时，要控制通过相同阻值电阻中的电流不同，故选图乙装置进行实验。
[2]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形管液面高度的变化来反映电阻产生热量的多少。
（2）图甲中两不同的电阻串联，电流和通电时间相同，可以得出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。
（3）电源线的电阻远小于发热管的电阻，发热管和电源线串联，通过的电流相等，由可知，电流通过电源线产生的热量很少，电流通过发热管产生的热量比较多。
（4）为保证不同物质能吸收相同的热量，甲、乙两个电阻丝的阻值必须相等。
（5）[1]根据控制变量法，应控制煤油和水的质量相同。
[2]通电一段时间后，煤油的温度更高，因此升高相同的温度，水的加热时间长，说明水的吸热能力更强。
【典例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 的变化来反映电阻产生热量的多少，这种实验方法的是 ；
(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)乙图是为了探究导体产生热量与 的关系；图中与并联，目的是使通过与的 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是 （选填“断路”或“短路”）；
(5)排除故障后，在相同时间内与产生的热量比为 。
【答案】(1)U形管内液柱高度差 转换法
(2)电阻
(3)电流 电流
(4)断路
(5)
【解析】（1）[1][2]根据转换法，实验中通过观察U形管内液柱高度差来反映电阻产生热量的多少，高度差越大，说明电阻产生热量越多。
（2）图甲为串联电路，电流和通电时间相同，右侧电阻阻值为10欧姆大于左侧的电阻阻值，观察到右侧液面高于左侧液面，说明右侧产生的热量更多，所以表明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）[1][2]图乙中、阻值相同，与并联后再与串联，根据并联电流规律可知电流大于电流，所以图中与并联，目的是使通过与的电流不同，所以是为了探究导体产生热量与电流的关系。
（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，说明左右两侧容器内与产生的热量相同，则原因可能是断路，使得与串联，电流和电阻均相同，所以产生的热量相同。
（5）乙图中、、阻值均相同，根据并联电流规律可知与的电流之比为，根据，时间相同时，产生的热量与电流的平方成正比，所以在相同时间内与产生的热量比为。
【训练1】
如图甲所示，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。A、B两个相同的透明容器中各有一段电阻丝，它们分别通过U形管内的液体使容器内封闭等量的空气，闭合开关前两U形管内左右两端的液面均在同一水平面上。
(1)实验中用 来反映电流通过导体产生热量的多少。
(2)闭合开关通电一段时间后，发现与B相连的U形管中液面高度差比与A相连的U形管中液面高度差大，由此可以得到的结论 。
(3)将图甲中虚线框里的装置换成图乙所示装置进行实验，可以探究电流通过导体时产生热量跟 是否有关。
【答案】(1)U形管中液面高度差
(2)电流通过导体时产生的热量跟导体的电阻有关
(3)导体中的电流
【解析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，根据转化法，可以通过U形管中液面高度差来反映电流通过导体产生热量的多少。
（2）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，通电一段时间后，与B相连的U形管中液面高度差比与A相连的U形管中液面高度差大，说明10欧姆的电阻产生的热量多，故可得出结论：电流通过导体时产生的热量跟导体的电阻有关。
（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，而通电时间相同，故乙实验可以研究电流通过导体时产生热量跟导体中的电流的关系。
【训练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 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比较不同物质的吸热能力
②探究电流与电压、电阻的关系
(2)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)乙图中与并联，目的是使通过与的 不同；
(4)某小组在利用乙图装置实验时，若接通电路一段时间后，右侧U形管的液面高度差逐渐变大，但左侧形管的液面高度不变，经检查电路也没有出现故障，则可能的原因是 。
【答案】(1)U形管液面高度差 ①
(2)电阻
(3)电流
(4)左侧容器漏气
【解析】（1）[1]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形管液面高度的差来反映电阻产生热量的多少，液面高度差越大说明容器中产生的热量越多。
[2]①比较不同物质的吸热能力时，用加热时间来反映吸收热量的多少，这用到了转换法，故①符合题意；
②探究电流大小与电压、电阻的关系时，采用了控制变量法，故②不符合题意。
故选①。
（2）由图甲可知，闭合开关，两电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流相同，通电时间相同，右侧电阻丝阻值较大，观察到右侧液面高于左侧液面，说明右侧电阻产生的热量多。故表明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）乙图中与并联后再与串联，相当于在干路上，相当于在支路上，则根据并联电流规律，通过与的电流大小不同。
（4）在利用乙图装置实验时，若接通电路一段时间后，右侧U形管的液面高度差逐渐变大，但左侧形管的液面高度不变，经检查电路也没有出现故障，则可能的原因是左侧容器漏气，产生不了液面高度差。
【训练3】
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，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒子内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取阻值为5Ω的电阻在盒外与盒内电阻并联。
(1)通电后，透明容器中电阻丝的内能是通过 的方式改变的；在实验中电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中 来比较的；
(2)图甲可探究电流产生的热量与 的关系；
(3)图乙中若将容器外的电阻换成10Ω的，实验现象较之前相比更 （选填“明显”或“不明显”）；换完电阻通电一段时间后，电阻丝c和d产生的热量之比为 。
【答案】(1)做功 液面的高度差
(2)电阻
(3)不明显 9∶4
【解析】（1）[1]电流流过电阻丝时，将电能转化为电阻丝的内能，是通过做功方式改变电阻丝内能的。
[2]电流通过电阻丝产生热量的多少不能直接看出来，可以观察两个U形管中液面的高度差，液面的高度差越大，说明空气体积膨胀的越多，吸收的热量越多，电阻丝产生的热量越多。
（2）甲图中两电阻丝串联，通过两个电阻丝的电流相同，其阻值是不同的，在通电时间相等时，10Ω的电阻大，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电阻的大小有关。
（3）[1][2]将电阻e换成10Ω的电阻，分去的电流就较小，通过d的电流就较大，产生的热相对就较多，实验现象较之前相比液面相差不大更不明显，换完电阻通电一段时间后，通过电阻丝c的电流是通过电阻丝d的电流的，由可得，电阻丝c和d产生的热量之比为9∶4。
【训练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，两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。
(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)甲图探究的是电流通过导体时产生的热量与 的关系，的作用是 ，在相同时间内，电流在左侧容器中通过电阻产生的热量与电流在右侧容器中通过电阻产生的热量之比是 。
(3)由乙图可知，在 和通电时间一定时， 越大，电流通过导体时产生的热量越多。
(4)容器内电阻丝热得发红时，而与之连接的导线却不怎么热，这个问题可以用 （选填“甲”或“乙”）图的结论来解释。
【答案】(1)U形管液面高度差
(2)电流 分流
(3)电流 电阻
(4)乙
【解析】（1）电流产生的热量不易直接测量，利用转换法，通过观察U形管两侧液面的高度差来反映密闭容器内空气温度的变化，高度差越大，产生的热量越多。
（2）[1][2]乙装置中，密闭容器内两电阻丝R1、R2阻值相同，右侧电阻丝并联一个电阻R3，根据并联电路电流特点可知电阻R3作用为分流，使得通过R1的电流大于R2的电流，因此该装置可探究电流产生的热量与电流的关系；
[3]通电一段时间后，可观察到与左侧容器相连的U形管中液面的高度差较大，说明在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。由于，且，可得出，又，由得出在相同时间内，电流在左侧容器中通过电阻产生的热量与电流在右侧容器中通过电阻产生的热量之比是
（3）[1][2]乙装置中，两电阻丝串联，通过它们的电流及时间相同，右侧电阻大于左侧电阻，右侧U形管液面高度差大于左侧高度差，可得出结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多。
（4）电阻丝与导线串联，通过它们的电流及通电时间相等，而电阻丝电阻远大于导线的电阻，根据以上实验结论可知，电流通过电炉丝产生的热量远大于通过导线产生的热量，所以容器内电阻丝热得发红时，而与之连接的导线却不怎么热可以用图乙解释。
【训练5】
小京用如图所示的电路探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。两个相同的烧瓶中装有质量和初温相同的煤油，电阻丝、的材料和长度相同，但的横截面积较小。
(1)电阻丝的阻值 （选填“大于”“小于”或“等于”）电阻丝的阻值。
(2)该实验采用串联电路可以控制 和通电时间相同。
(3)实验中通过观察 来比较电流通过导体产生热量的多少。
(4)通电一定时间后，发现装有电阻丝的烧瓶中温度计示数更高，由此得出的实验结论是：其他条件一定时，电流产生的热量与 有关。
【答案】(1)大于
(2)电流大小
(3)温度计的示数变化（煤油升高的温度）
(4)电阻大小
【解析】（1）影响电阻大小的因素：材料、长度、横截面积、温度。烧瓶中电阻丝、的材料和长度相同，但的横截面积较小，所以R1大于R2。
（2）如图装置中，两电阻丝串联，根据控制变量法，得到让通过的电流大小和通电时间相同，研究电流产生的热量与导体电阻的关系。
（3）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（煤油升高的温度）来判断电流产生的热量的多少。
（4）两电阻串联在电路中，电流和通电时间相同，R1电阻大，装有电阻丝的烧瓶中温度计示数更高，产生的热量更多。由此得出的实验结论是：在电流和通电时间相等时，电流产生的热量与电阻大小有关。
【训练6】
甲、乙两图为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置图，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。
(1)甲、乙实验中，通过观察 来反映电阻产生热量的多少；
(2)探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时，应选择 （选填“甲”或“乙”）图装置进行实验。通过观察实验现象，可以得到的实验结论是：当电阻和通电时间相同时，电流越 （选填“大”或“小”），电流通过导体时产生的热量越多；
(3)连接好电路后闭合开关，通电一段时间后图乙的容器中左、右两个电阻产生热量的比值 ；
(4)完成上述实验后，小明同学又设计了如图丙所示实验装置，探究“比较不同物质的吸热能力”，其中A、B两个电阻丝的电阻应该是 （选填“相同”或“不同”）的。向两个烧瓶中分别加入初温相同、质量相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明 （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强；
(5)【拓展】在图乙中，若接通电路一段时间后，左侧U形管的液面高度差明显变大，但右侧U形管液面高度差不变，后发现是由于电路故障引起的，则原因可能是__________。
A．电阻丝断路 B．电阻丝断路
C．电阻丝断路 D．电阻丝短路
【答案】(1)U形管液面的高度差
(2)乙 大
(3)4∶1
(4)相同 水
(5)BD
【解析】（1）实验中运用转换法，通过观察U形管液面的高度差来表示电阻产生热量的多少。
（2）[1]探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时，需要控制导体的阻值相同，电流不同，因此应选择乙图装置进行实验。
[2]通过观察实验现象可知，电阻丝的电流越大，U形管液面的高度差越大，产生的电热越多，因此可得结论为：当电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过导体时产生的热量越多。
（3）乙图中电路为右侧两个相同的电阻丝并联，再与左侧电阻丝串联，且并联的两个电阻丝的阻值相同，则左侧电阻丝的电流是右侧电阻丝电流的2倍，根据可得
（4）[1]要探究“比较不同物质的吸热能力”，应选用相同的电加热器，因此A、B两个电阻丝的电阻应该是相同的。
[2]初温相同、质量相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，则说明水的吸热能力更强。
（5）图乙中，若接通电路一段时间后，左侧U形管的液面高度差明显变大，而右侧U形管的液面高度差没有变化，后发现是由于电路故障引起的，说明没有产生热量，根据，可能是R2电阻丝断路，使得容器内没有电流，也可能是R3电阻丝短路，R2电阻丝也被短路而没有电流，如果R1电阻丝 断路，左侧没有高度差，R3电阻丝断路，则左右完全相同，都应该有高度差，故BD符合题意，AC不符合题意。
故选BD。
【训练7】
在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置中，甲、乙、丙三个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。实验小组的同学猜想：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，他们利用如图所示的器材进行了探究实验。
(1)实验中通过观察 来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；
(2)选用 组合，并将它们 联接到电源两端进行实验，可以探究电热与电阻的关系，通电一段时间后， （选填“左”或“右”）侧容器产生的热量更多；
(3)选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，可以探究电热与 的关系，其中电阻的作用是 ，乙、丙两容器中的电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为 ；
(4)选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，发现乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，产生此现象的原因可能是乙装置 ．
【答案】(1)U形管内的液面高度差
(2)甲、乙 串 左
(3)电流 分流 16∶9
(4)漏气
【解析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，实验前，应使两个U形管中的液面高度相同，容器内气体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映。
（2）[1][2]探究电热与电阻的关系时，应控制电流相同，只改变电阻的大小，所以选用甲、乙两实验进行，将它们串联在电路中。
[3]两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，左侧容器中的电阻大，产生的热量多。
（3）[1][2]选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，则通过容器中电阻的电流不同，而电阻大小和通电时间相同，因此可以探究电热与电流的关系，其中15Ω电阻的作用是分流。
[3]根据分流原理，丙中通过15Ω和5Ω电阻之比为1∶3，根据串联和并联电路电流的规律，通过乙、丙两容器中的电阻丝的电流之比为4∶3，根据Q=I2Rt，在电阻和通电时间不变的条件下，产生的电热与电流的平方成正比，则a、c两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比16∶9。
（4）发现乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，产生此现象的原因可能是乙装置漏气。
【训练8】
如图所示小昊同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”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。
(1)实验中通过观察U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少。下面实验也用这种实验方法的是 （填字母序号）。
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．把敲响的音叉接触水面，看有没有溅起水花，来判断音叉有没有振动
(2)若将装置接到电源两端，通电一段时间，发现其中一个U形管液面高度几乎不变，出现该现象的原因可能是 。
(3) （选填“甲”或“乙”）图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与电流的关系，通过 （选填“a”、“b”、“c”或“d”）容器内电阻丝的电流较大。
(4)将甲、乙装置分别接在同一电源上，通电相同时间， （选填“a”、“b”、“c”或“d”）容器内电阻丝产生的热量最多。
【答案】(1)液面高度 C
(2)与该U形管连接的容器漏气
(3)甲 a
(4)a
【解析】（1）[1][2]实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，这种研究方法叫转换法；
A．认识电压时，我们用水压来类比，采用的是类比法；故A不符合题意；
B．用光线来描述光通过的路径，采用的是模型法；故B不符合题意；
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，把音叉的振动通过溅起水花来体现，运用了转换法。故C符合题意。
故选C。
（2）实验中发现其中一个U形管中液面高度几乎不变，说明与此相连的容器有可能漏气。
（3）[1][2]图甲装置中，右侧容器中一个5Ω的电阻与容器外一个5Ω的电阻并联后，再与左侧容器中5Ω的电阻串联，根据串并联电路的电流特点可知，通过左右两个容器内电阻的电流不相等，烧瓶内的电阻的阻值都是5Ω，阻值相等，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电流的关系。通电一段时间，通过a容器内电阻的电流较大，根据，a容器中电流产生的热量多。
（4）若电源电压为U，图甲中，根据分压原理，可知a容器分压为，b容器分压为，同理图乙中，c容器分压为，d容器分压为，根据
可知，a容器内产生的热量为
b容器内产生的热量为
c容器内产生的热量为
d容器内产生的热量为
故a容器内电阻丝产生的热量最多。
【训练9】
为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，小组同学设计了如图所示的实验装置（电源、开关未画出）。
(1)实验过程中通过观察U形管内液面 反映密闭空气温度的变化，下面的探究实例中，也是采用这种研究方法的是 。
A．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻
B．探究动能大小与质量、速度的关系
C．探究电功大小影响因素时，通过灯泡亮度表示电流做功多少
(2)图（a）是控制通过导体的电流和通电时间相同，探究 对产生热量多少的影响；图（b）是控制导体电阻和通电时间相同，探究 对产生热量多少的影响。
(3)小组同学进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 （请举一例）。
【答案】(1)高度差 C
(2)电阻 电流
(3)电炉子等
【解析】（1）[1]实验过程中通过观察U形管内液面高度差反映密闭空气温度的变化，U形管内液面高度差越大，说明电流产生的热量越多，这种方法叫转换法。
[2] A．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻，利用的是等效替代法，故A不符合题意；
B．探究动能大小与质量、速度的关系，主要利用了控制变量法，故B不符合题意；
C．探究电功大小影响因素时，通过灯泡亮度表示电流做功多少，利用了转换法，故C符合题意。
故选C。
（2）[1]图（a）两个电阻串联，串联电路电流处处相同，可以控制通过导体的电流和通电时间相同，两个电阻的阻值不同，目的是探究电阻对产生热量多少的影响。
[2]图（b）右侧容器中的电阻与另一个电阻并联后再与左侧容器中的电阻串联，是控制导体电阻和通电时间相同，通过电阻的电流不同，目的是探究电流对产生热量多少的影响。
（3）生活中利用电流热效应工作的家用电器有电炉子、电热毯、电饭锅、电暖气等等。
1．（2024·江苏无锡）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】[1][2]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。
[3]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。
[4]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
2．（2023·北京）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】电流 通电时间 电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关
【解析】（1）[1][2]该实验采用串联电路，两电阻丝的电流与通电时间相同。
（2）[3]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。
3．（2023·云南）实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图甲所示的电路。
（1）用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉 ；
（2）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R （选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察 来比较相同时间内不同电流产生热量的多少；
（3）调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法： ；
（4）同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 （请举一例）；
（5）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的电阻 联（选填“串”或“并”）进行实验。
（6）本实验应用的研究方法有转换法和 法。
【答案】 开路 温度计示数的变化 见解析 电热水壶 B 串 控制变量
【解析】（1）[1]滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，则滑动变阻器接入电路的阻值变小，则滑动变阻器应接右下的接线柱，如图所示：
（2）[2]闭合开关后，发现电流表指针未偏转，说明电路没有电流通过，经检查仅电阻丝R有故障，故电阻丝R断路，即开路。
[3]实验中通过移动滑片，使烧瓶中电阻丝通过的电流不同，产生的热量不同，则烧瓶中的煤油吸收的热量不同，则温度计示数的变化不同，故通过观察温度计示数的变化来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。
（3）[4]想验证猜想：“当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。”是否正确，根据测出的多组Q与I的数据画出对应的Q～I图像，再根据图像判断猜想是否正确，若图像是一条过原点的直线，则猜想正确；若不是一条过原点的直线，则猜想不正确。
（4）[5]生活中利用电热工作的家用电器有电热水壶。
（5）[6][7]要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，则电阻应不同，而通过导体的电流要相同，故应将两电阻串联，由图甲可知，烧瓶中的电阻是20Ω，所以应选择电阻为30Ω的B烧瓶串联进行实验。
（6）[8]电流通过导体产生的热量受电流的大小、电阻、通电时间的影响，则应该应用控制变量法进行探究。
4．（2023·山东枣庄）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】甲、乙 串联 通过导体的电流越大，产生的热量越多 B
【解析】（1）[1][2]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）[3]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）[4] 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。
5．（2022·广西玉林）20世纪初，科学家发现，某些物质在很低温度时，电阻就变成了0，这就是 现象；如图所示是“探究电热与电流的关系”的部分装置，已知A、B两点间的电压为6V，R1=R2=R3=5Ω，通电时间2min，则R1与R2产生的热量相差 J。
【答案】超导 288
【解析】[1]20世纪初，科学家发现，某些物质在很低温度时，电阻就变成了0，这就是超导现象。
[2]由图知，R2、R3并联后再与R1串联，已知
R1=R2=R3=5Ω
由等值电阻并联的规律，R2、R3并联后的总电阻
R23=0.5×5Ω=2.5Ω
电路的总电阻
R=R1+R23=5Ω+2.5Ω=7.5Ω
由欧姆定律可得干路中的电流，即通过R1的电流
通过R2、R3的电流相等，由并联电路电流的规律，通过R2的电流为
I2=0.5I=0.5×0.8A=0.4A
通电时间2min，R1与R2产生的热量差
Q1-Q2=I12R1t-I22R2t=(0.8A)2×5Ω×2×60s-(0.4A)2×5Ω×2×60s=288J
6．（2022·湖北宜昌）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】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）
【解析】（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。
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