中考物理實驗27 （考點精講）探究影響電流熱效應(yīng)的因素

實驗27探究影響電流熱效應(yīng)的因素【設(shè)計與進行實驗】1.主要實驗器材選取及作用：（1）加熱材料的選用：用煤油或空氣（相比于水：①煤油是絕緣體；②煤油和空氣的比熱容小，可以使實驗現(xiàn)象更明顯）；（2）選擇加熱物質(zhì)的要求：①物質(zhì)種類、質(zhì)量和初溫均相同；②絕緣體。2.實驗步驟：（1）探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系將兩個容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通過兩電阻絲的電流相同，通電一段時間后，比較兩個容器中U型管液面的高度變化情況，發(fā)現(xiàn)與右邊容器相連的U型管液面高度變化更大一些。如圖1所示：圖1圖2圖3結(jié)論：在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。（2）探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系如圖2所示，兩個密閉容器中的電阻絲阻值都是5Ω，在右側(cè)容器的外部，將一個5Ω的電阻與這個電阻并聯(lián)，因此通過左側(cè)容器中電阻絲的電流大于通過通過右側(cè)容器中電阻絲的電流。在通電時間相同時，觀察兩個U型管中液面高度的變化。發(fā)現(xiàn)與左側(cè)容器相通的U型管液面變化更大一些。結(jié)論：在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。（3）探究電流產(chǎn)生的熱量與時間的關(guān)系如圖3所示，將這套裝置接到電源兩端，在通電過程中，只觀察與左邊容器相通的U型管的液面高度變化情況，發(fā)現(xiàn)隨著通電時間越長，U型管中液面高度變化越大。結(jié)論：在電流相同、電阻相同的情況下，通電時間越長，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多?！緦嶒灲Y(jié)論】導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間有關(guān)：①在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多；②在電阻和通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多；③在電阻和通過電阻的電流相同的情況下，通電時間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多?！緦嶒灧椒ā浚?）轉(zhuǎn)換法：通過U形管液面高度的變化反映產(chǎn)生電熱的多少；（2）控制變量法：①探究電熱與通電電流的關(guān)系：控制電熱絲阻值和通電時間相同，改變通過電熱絲的電流大小；②探究電熱與電阻的關(guān)系：控制電熱絲的電流和通電時間相同，選擇兩個不同阻值的電阻絲；③探究電熱與通電時間的關(guān)系：控制電熱絲的阻值和電流相同，改變通電時間的長短；【交流與討論】（1）容器內(nèi)加熱物質(zhì)為空氣的原因：氣體的熱脹冷縮明顯，使現(xiàn)象更加明顯；（2）多次測量的目的：避免實驗的偶然性，讓實驗結(jié)論更具有普遍性；【例1】物理小組探究“電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)”的實驗，如圖1、2所示，透明容器中密封著等量的空氣，橡膠管將密閉容器和裝有紅色液體的形玻璃管相連，、、、容器內(nèi)電阻絲的電阻，；另有一個阻值為的電阻絲在容器外部，與電阻絲并聯(lián)。請你回答下列問題。（1）在該實驗中，我們是通過觀察形管中液面的高度差來比較各容器中電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。在研究許多物理問題時都會用到這種方法，下列研究實例中采用的研究方法與此相同的是。（填寫字母）．探究電流與電壓、電阻的關(guān)系．用鐵屑顯示磁體周圍磁場分布．用總電阻表示同一段電路中串聯(lián)的兩個電阻（2）圖1中，通過兩電阻絲的電流，該實驗是探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的關(guān)系。（3）圖2中，、透明容器中產(chǎn)生熱量較多的是容器。（4）圖1中，再連入一塊電流表，電流表示數(shù)如圖3所示，那么通過、的電流在內(nèi)產(chǎn)生的總熱量為。【解答】解：（1）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但空氣溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映。采用的是轉(zhuǎn)換法；、探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，采用的是控制變量法；、用鐵屑顯示磁體周圍磁場分布，采用的是轉(zhuǎn)換法；、用總電阻表示同一段電路中串聯(lián)的兩個電阻，采用的是等效替代法；故選；（2）由圖知，阻值不同的電熱絲串聯(lián)在兩個密閉容器中，通過的電流和通電時間都相同，所以探究的是電流產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系；（3）由圖可知，中的兩個電阻是并聯(lián)的，然后與中的電阻串聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流關(guān)系可知，通過容器內(nèi)電阻的電流要大于通過容器內(nèi)電阻的電流，在通電時間和電阻相同時，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多，故透明容器中產(chǎn)生熱量較多；（4）由圖知，電流表選擇的是量程，對應(yīng)的分度值是，電流表示數(shù)為；右側(cè)容器中定值電阻在內(nèi)產(chǎn)生的熱量是。故答案為：（1）高度差；；（2）相等；電阻；（3）；（4）24?！纠?】實驗小組利用如圖甲所示實驗裝置探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”。（1）此實驗通過觀察形管中液面高度差來反映熱量的多少，采用的實驗方法是。為了讓現(xiàn)象更明顯，應(yīng)該選用較（選填“細”或“粗”的玻璃管，且裝上顏色較深的液體。（2）在如圖甲實驗方案中，小東想探究“電熱與電阻的關(guān)系”應(yīng)選擇兩個阻值的電阻；他把兩個電阻串聯(lián)在一起的目的是。（3）此實驗中，滑動變阻器除了保護電路外，具體作用是。（4）在得出通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量和電阻的關(guān)系后，小紅又根據(jù)公式推導(dǎo)出當電阻和通電時間相同時，熱量和電流定量關(guān)系，繪出其圖象乙，其中正確的是?！窘獯稹拷猓海?）實驗中通過觀察形管中液面高度差的變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的多少，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法；為使實驗現(xiàn)象明顯，應(yīng)選用較細的玻璃管，在體積膨脹相同時，玻璃管越細，上升的高度越高；玻璃管中裝上顏色較深的液體，易于觀察；（2）在如圖甲實驗方案中，小東想探究“電熱與電阻的關(guān)系”，需要控制電流和通電時間相同，電阻不同，應(yīng)選擇兩個阻值不同的電阻，兩個電阻要串聯(lián)在一起，這樣能控制電流和通電時間相同；（3）滑動變阻器可以保護電路，本實驗中，移動滑動變阻器的滑片，可以改變電路中的電流的大小，完成多次實驗，從而得出普遍的規(guī)律；（4）根據(jù)焦耳定律，探究“通電導(dǎo)體