实验10_探究电流的热效应(或焦耳定律)

实验10 探究电流的热效应（或焦耳定律）

典例 （2011年中考·广西崇左卷）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B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度。

(1)根据 法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质量相等。

(2)小红问小明：“打开水龙头就可以得到水，干嘛不用水代替煤油？”对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为最合理的是 。

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)实验中，小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高的快。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。

(4)小红把实验装置作了一些改动：在相同的烧瓶A、B中装满煤油，用细玻璃管代替温度计做实验，当煤油温度上升时，会看到细玻璃管内的液面明显上升。下列实验中也用到这种思想和方法的是 。

A．将不同的电阻丝分别接到同一电路中，通过比较电流的大小来比较电阻的大小

B．将乒乓球靠近发声的音叉，通过乒乓球被弹开显示音叉在振动

C．让不同的纸团从相同高度同时下落，通过落地的先后判断运动的快慢

D．将小铁屑均匀洒在磁体周围，通过观察铁屑的分布情况来认识磁场的分布情况 解析：（1）本实验中，需要保持这两个烧瓶中煤油的质量相等，以保证当导体发出的热量比较高时，煤油的温度也比较高，即导体产生的热量可以通过温度计示数显示出来。这是利用了控制变量法。

（2）因为煤油的比热容较小，所以，当煤油吸收的热量改变时，其温度变化也更明显，答案为D。

（3）本实验中，阻值较小的铜丝和阻值较大的镍铬合金丝串联在电路中，所以通过它

们的电流相同，实验发现装有镍铬合金丝的烧瓶B中温度计的示数升高的快，这就表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多。

（4）当煤油温度上升时，煤油的体积增大，这种改变人眼不容易观察，但可以利用细玻璃管将其“放大”，即当煤油温度上升时，会看到细玻璃管内的液面明显上升，反过来，我们可以通过观察细玻璃管内的液面高度的变化知道煤油的温度改变情况。与其类似，为了显示音叉在振动，我们将乒乓球靠近发声的音叉，通过乒乓球被弹开来将这种振动“放大”，从而更明显地得出音叉在振动，所以题中四个选项中，只有B的思想和方法与其相符。

答案：(1)控制变量； (2) D； (3)大； (4) B

点评：焦耳定律实验的重要研究方法是：控制变量法和转换法。要研究热量和电阻的关系，就要保证电流和通电时间相同，要研究热量和电流的关系，就要保证电阻和通电时间相同。

《实验10 探究电流的热效应》针对练习

1．（2011年中考·辽宁沈阳卷）如图所示是探究在通电时间一定时，电流产生热量与哪些因素有关的实验装置。烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，瓶中铜丝和镍铬合金丝的长度、横截面积相同。下列选项是关于此实验的一些描述，其中正确的是（ ）

A．在甲图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系

B．在乙图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系

C．在甲图中，闭合开关一段时间后，A瓶中温度计的示数更高

D．在乙图中，相同时间内，电流越大，温度计的示数升高得越多

1.AD

2．（2011年中考·山东威海卷）在“探究电流通过导体产生的热量与电阻间关系”的实验中，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，如图所示，电流通过导体产生的热量不易直接观察，本实验中通过 显示电流产生的热量变化；上述实验中采用这种电路连接方式的目的

是 。

2.温度计示数上升（改变）；保证通过两个电阻的电流相等（串联电流相等）

解析：（1）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。（2）如图装置中，两电阻丝串

联，让通过的电流和通电时间相同，研究电流产生的热量与导体电阻的关系．

3．（2011年中考·福建南平卷）为了探究电流做功与哪些因素有关，小军依照电流的热效应设计了如图甲的装置，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，且通过瓶塞上的短玻璃管与 相同的气球连接。

（1）在实验中电流做功多少是通过观察气球________来体现的，这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”。

（2）甲装置可探究电流做功与________有关。

（3）教材上的实验装置如图乙所示（烧瓶与甲图中的相同）。比较甲、乙两种不同的实验装置，你认为较好的装置是_________，理由是：________________________。

3.（1）膨胀的程度大小（大小） （2）电压（电阻）

（3）甲，理由是：气体的热胀冷缩效果比液体更明显，实验现象更直观，时间更短。（或：乙，理由是：用温度计能较准确地测出煤油的温度变化，便于定量研究。）

说明：（3）中两种答案只要解释合理即可得分

4．（2011年中考·湖北潜江、天门、仙桃卷）在探究“导体产生的热量与导体两端的电压、导体的电阻和通电时间关系”的实验中，实验装置如图所示，两烧瓶A、B中煤油质量相等，两只温度计的示数相同，电阻丝的阻值R1>R2。

（1）烧瓶中不装水而装煤油，是因为水的比热容较 (选填“大”或“小”)。开关接在干路，是为了控制 相同。

（2）闭合开关后，发现B中温度计的示数上升较快。则B中电阻丝放出的热量比A中放出的热量 （选填“多”或“少”）。

由此得出结论：当导体两端的电压和通电时间相同时，导体电阻越大，导体产生的热量越 （选填“多”或“少”）。

（3）电烘箱高温和低温两档的调节是通过改变接入电路的电阻丝的长度来实现的。由上述实验可知：低温档接入电路的电阻丝比高温档要 （选填“长”或“短”）一些。

4.（1）大；通电时间 （2）多；少 （3）长

5．（2011年·山东济宁卷）电流做的功跟电压、电流和通电时间三个因素都有关。李明同学要通过实验探究电功跟电压的关系，他选用的器材如图所示。其中甲、乙两容器完全相同，电阻丝R1的阻值大于电阻丝R2的阻值。

(1)请你用笔画线代替导线，帮他把实验电路连接完整。

(2)他在该实验中选用两根阻值不同的电阻丝，其目的是 。

（3）在这个实验中，李明是通过观察比较 来比较电流做功多少的。电流通过电阻丝 做的功多（填R1或R2）。

（4）由这个实验可以得到的结论是：

5.（1）如图所示 （2）使R1、R2两端的电压不同 （3）温度计示数的变化；R1 （4）在电流一定、通电时间一定时，电压越高，电流做的功越多

解析：（1）将两个电阻串联，电压表分别并联连接在两电阻的两端，如图所示；

（2）在该实验中选用两根阻值不同的电阻丝，因为串联，通过的电流相同，两端的电压不同，目的是使R1、R2两端的电压不同；

（3）电流做功的多少不能直接观察到，但电流做功多的产生的热量多，烧瓶内的煤油吸收热量多、温度升高的快，我们可以采用转换法，通过观察温度计的示数高低比较电流做功的多少；根据W=I2Rt可知，电阻越大，电流做功越多，∵R1＞R2，∴W1＞W2；

（4）由实验得出的结论：在电流一定、通电时间一定时，电压越高，电流做的功越多．

6.（2011年中考·海南卷）小靖和小晖用如图所示的装置探究“电流产生的热量与电阻的关系”。装置中除了R甲＞R乙外，其余条件均相同。

将两电阻丝串联接入电路是为了控制通过电阻丝的________及通电时间相等。实验发现，甲瓶温度计示数升高快，表明该实验条件下，导体的电阻越大，电流产生的热量越______。

（2）小靖提议利用该装置改装成“比较食用油和煤油的吸热能力”的实验。若保持甲的器材不变时，他们除了把乙的煤油换成食用油外，还需更换乙的_______。此外，为了能在通电一段时间后，通过比较两温度计示数的大小来比较食用油和煤油的吸热能力，他们设计的实验必须满足的条件还有_________。

6.（1）电流；多 （2）电阻丝；甲、乙质量和初温相同，电阻丝阻值相等。

解析：（1）根据焦耳定律Q=IRt，电流产生的热量与电阻、电流和通电时间有关，本实验是采用控制变量法探究“电流产生的热量与电阻的关系”，所以需要保持电流和通电时间不变，改变电阻大小，将两个阻值不同的电阻丝串联就是为了控制通过电阻丝的电流及通电时间相等。甲瓶中电阻丝大，温度计示数升高快，表面该实验条件下，导体的电阻越大，电流产生的热量越多。

（2）要探究“比较食用油和煤油的吸热能力”，就需要保持食用油和煤油的初温相同、质量相等、吸收的热量也相等。

如果保持甲的器材不变，他们除了把乙的煤油换成质量和初温与煤油都相等的食用油外，还需把乙中的电阻丝更换成一个和甲中电阻丝阻值相等的电阻丝，即为了能在通电一段时间后，通过比较两温度计示数的大小来比较食用油和煤油的吸热能力，他们设计的实验必须满足的条件有甲、乙质量和初温相同，电阻丝阻值相等。 2

7．（2011年中考·河北卷）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、乙两瓶中装有质量与初温相同的煤油，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的小。

8．（2011年中考·北京卷）小林利用定值电阻R进行实验，记录的实验数据如下表所示。表中I为通过电阻R的电流，P为电阻R的电功率。请根据表中数据归纳电功率P与电流I的关系：在 的条件下，P = 。

8.电阻R保持不变；30W

A2·I 2

解析：今年的答案给的好。体现了分析能力而不是记忆能力。只是考生把答案中比例系数的单位写成“ ”，也是给分的，毕竟学生们学过这个结论。在中考试卷上，图线、图表类试题还可以体现出实验探究的意义，尽管这一类试题中的“结论已知”，但题目可以设计的培养考生有一定的分析、处理实验数据的能力。关于题目中的控制量的数据，即本题中的“30W

A2”或是“30 ”，在条件或是表达式中出现一次即可，如果硬性要求先后书写两次，

是没有道理的。从这点看，今年北京市给出的答案也值得肯定的，中考是全市教学的指挥棒，相信下一年各区县的一模二模题目中的此类题，将有细节上的改观。

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