重点培优@第 18 章电功率
实验 1 探究电流的热效应
1.某物理学习小组探究“电流相同时通电导体产生热量的多少跟电阻的关系”时，可供选用的
器材有：电源、发热电阻多个、量程适合的温度计两支、规格相同的烧瓶两只、酒精、煤油、
开关、导线若干。
（1）他们设计了图甲和图乙所示的两个方案，本实验应该选用图____所示方案。
答案：甲
解析：探究电流通过导体产生热量的多少与导体的电阻大小的关系时，应控制电流大小和通电
时间相等，图甲控制通过两个电阻的电流和通电时间相同，图乙控制两个电阻两端的电压和通
电时间相同，由此可知，应选图甲所示的方案来进行实验。
（2）所选方案中两发热电阻的阻值应______，两个烧瓶内的液体应为质量相等的______种类
的液体。（均填“相同”或“不同”）
答案：不同 相同
解析：探究电流通过导体产生热量的多少与导体的电阻大小的关系时，应只改变导体电阻的大
小，控制烧瓶内液体种类和质量相同。
（3）已知比热容的大小为 酒精 > 煤油 ，为了缩短实验时间，应选用的液体是______。实验
中，电流通过导体产生热量的多少转化为______________________（填“加热时间”或“烧瓶
中液体温度的变化”），转化依据是公式 = ______。
答案：煤油 。 烧瓶中液体温度的变化 。 Δ 。
解析：根据 = Δ 可知，液体吸收的热量和质量一定时，煤油的比热容更小，升温更快，
可以节省实验时间；由焦耳定律可知，瓶中电阻发热后放出热量，使瓶内液体温度升高，放热
的多少可通过温度计示数的变化即烧瓶中液体温度的变化体现出来。
（4）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的水和酒精，并接入两根阻值______的电阻丝（填“相
同”或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热能力。已知在本次实验条件下，
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水的沸点为 100℃，酒精的沸点为 78℃ ，则该实验过程中应保证酒精的温度低于______。根
据表中记录的数据，可知____的吸热能力更强，
酒精的比热容是__________J/(kg ℃) 。
液体 加热时间/s 质量/g 初始温度/℃ 末态温度/℃ 比热容/[J/(kg ℃)]
水 420 60 20 32 4.2×103
酒精 420 60 20 41
答案：相同 。78℃ 。水 。2.4 × 103 。
解析：根据 = 2 可知，要使酒精和水在相同的时间内吸收的热量相同，则两发热电阻的
阻值和电流应相同；在实验过程中，要保证酒精的温度低于其沸点，即低于 78 ℃ ；根据表中
记录的数据可知水的吸热能力更强；用相同的电阻丝，加热相同时间，酒精和水吸收的热量相
同，即 酒精吸 = 水吸，由 = Δ 可得：
酒精 ( 酒精 0) = 水 ( 水 0) ，代入数据得：
酒精 × (41℃ 20 ℃) = 4.2 × 10
3 J/(kg ℃) × (32℃ 20 ℃) ，解得：
酒精 = 2.4 × 10
3 J/(kg ℃) 。
实验突破——控制变量法的应用：
（1）被加热物质的种类、质量、初温均相同；
（2）探究电热与电流的关系：控制发热电阻阻值和通电时间相同，改变通过两发热电阻的电
流大小；
（3）探究电热与电阻的关系：控制通过两发热电阻的电流和通电时间相同，选择两个阻值不
同的发热电阻；
（4）探究电热与通电时间的关系：控制发热电阻的阻值和通过发热电阻的电流相同，改变通
电时间的长短。
2.如图甲和乙所示，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，两透
明容器中密封着等质量的空气。
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（1）在该实验中，通过观察 U 形管中液面的________来反映电阻丝产生热量的多少，这种研
究方法叫______法。
答案：高度差 。转换
解析：电流通过电阻丝产生热量，容器内空气吸收热量温度升高，体积变大，U 形管内液面
产生高度差。产生的电热越多，U 形管内液面高度差越大。用容易观测的液面高度差来间接
反映产生了多少电热，这种研究方法是转换法。
（2）在图甲中，通过两电阻丝的电流______，该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体
的______的关系。
答案：相等 。电阻
解析：图甲中两电阻丝串联，通过它们的电流相等，通电时间相等，只有两个电
阻丝的电阻不同，这是探究电热与电阻的关系。
（3）在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与______的关系，通电一段时间后，____侧
容器 U 形管液面高度差较大，这说明________________________________________________
________。
答案：电流 。 左。 在其他情况相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多
解析：图乙中左右两容器中电阻丝电阻相等，通电时间相等，因为右侧容器外电阻丝分流，通
过右侧容器中电阻丝的电流小于左侧的，这是探究电热与电流的关系。一段时间后，会发现左
侧 U 形管内液面高度差大，这说明，在电阻与通电时间都相同时，电流越大，电流通过导体
产生的热量越多。
（4）英国物理学家焦耳通过大量实验，首先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟____
________成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫作焦耳定律。
答案：电流的平方
解析：最先准确研究影响电热大小的因素的科学家是焦耳，该结论被称为焦耳定律，内容为：
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电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。数
学表达式为 = 2 。
（5）生活中我们经常见到“电炉丝热得发红，而与其相连的导线却不怎么热”，这一现象可
用____装置（填“甲”或“乙”）的实验结论解释。
答案：甲
解析：导线与电炉丝串联，通过的电流相等，通电时间相等，但电炉丝电阻大于导线电阻，所
以电流通过电炉丝产生的电热多。这一现象可以用甲装置的实验结论来解释。
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实验 1 探究电流的热效应
1.某物理学习小组探究“电流相同时通电导体产生热量的多少跟电阻的关系”时，可供选用的
器材有：电源、发热电阻多个、量程适合的温度计两支、规格相同的烧瓶两只、酒精、煤油、
开关、导线若干。
（1）他们设计了图甲和图乙所示的两个方案，本实验应该选用图____所示方案。
（2）所选方案中两发热电阻的阻值应______，两个烧瓶内的液体应为质量相等的______种类
的液体。（均填“相同”或“不同”）
（3）已知比热容的大小为 酒精 > 煤油 ，为了缩短实验时间，应选用的液体是______。实验
中，电流通过导体产生热量的多少转化为______________________（填“加热时间”或“烧瓶
中液体温度的变化”），转化依据是公式 = ______。
（4）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的水和酒精，并接入两根阻值______的电阻丝（填“相
同”或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热能力。已知在本次实验条件下，
水的沸点为 100℃，酒精的沸点为 78℃ ，则该实验过程中应保证酒精的温度低于______。根
据表中记录的数据，可知____的吸热能力更强，
酒精的比热容是__________J/(kg ℃) 。
液体 加热时间/s 质量/g 初始温度/℃ 末态温度/℃ 比热容/[J/(kg ℃)]
水 420 60 20 32 4.2×103
酒精 420 60 20 41
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2.如图甲和乙所示，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，两透
明容器中密封着等质量的空气。
（1）在该实验中，通过观察 U 形管中液面的________来反映电阻丝产生热量的多少，这种研
究方法叫______法。
（2）在图甲中，通过两电阻丝的电流______，该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体
的______的关系。
（3）在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与______的关系，通电一段时间后，____侧
容器 U 形管液面高度差较大，这说明________________________________________________
________。
（4）英国物理学家焦耳通过大量实验，首先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟____
________成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫作焦耳定律。
（5）生活中我们经常见到“电炉丝热得发红，而与其相连的导线却不怎么热”，这一现象可
用____装置（填“甲”或“乙”）的实验结论解释。
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