2020-2021学年初中物理电学同步专题点拨与强化 专题47 探究影响电热大小的因素(含解析).docx
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1、专题47 探究影响电热大小的因素 考点解读【设计与进行实验】1.主要实验器材选取及作用:(1)加热材料的选用:用煤油或空气(相比于水:煤油是绝缘体;煤油和空气的比热容小,可以使实验现象更明显);(2)选择加热物质的要求:物质种类、质量和初温均相同;绝缘体。2.实验步骤:(1)探究电流产生的热量与电阻的关系将两个容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过两电阻丝的电流相同,通电一段时间后,比较两个容器中U型管液面的高度变化情况,发现与右边容器相连的U型管液面高度变化更大一些。如图1所示:图1 图2 图3结论:在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,这个电阻产生的热量越多。(2)探究电流产生的热
2、量与电流的关系如图2所示,两个密闭容器中的电阻丝阻值都是5,在右侧容器的外部,将一个5的电阻与这个电阻并联,因此通过左侧容器中电阻丝的电流大于通过通过右侧容器中电阻丝的电流。在通电时间相同时,观察两个U型管中液面高度的变化。发现与左侧容器相通的U型管液面变化更大一些。结论: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)探究电流产生的热量与时间的关系如图3所示,将这套装置接到电源两端,在通电过程中,只观察与左边容器相通的U型管的液面高度变化情况,发现随着通电时间越长,U型管中液面高度变化越大。结论:在电流相同、电阻相同的情况下,通电时间越长,这个电阻产生的热
3、量越多。【实验结论】导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关:在电流和通电时间相同的情况下,电阻越大,电流产生的热量越多;在电阻和通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,电流产生的热量越多;在电阻和通过电阻的电流相同的情况下,通电时间越长,电流产生的热量越多。【实验方法】(1)转换法:通过U形管液面高度的变化反映产生电热的多少;(2)控制变量法:探究电热与通电电流的关系:控制电热丝阻值和通电时间相同,改变通过电热丝的电流大小;探究电热与电阻的关系:控制电热丝的电流和通电时间相同,选择两个不同阻值的电阻丝;探究电热与通电时间的关系:控制电热丝的阻值和电流相同,改变通电时间的长短;【交流与讨论】
4、(1)容器内加热物质为空气的原因:气体的热胀冷缩明显,使现象更加明显;(2)多次测量的目的:避免实验的偶然性,让实验结论更具有普遍性; 例题赏析【例1】小刚在探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验中,所用的实验器材如图甲所示,两个透明容器内密封着等质量的空气,U形管中液面最初相平,两个密闭容器中都有一段电阻丝(1)请你用笔画线代替导线,帮小刚将图甲两个容器的电阻丝接到电路中,要求滑动变阻器滑片向右移动时,通过电路的电流变小;(2)电路连接正确后,闭合开关前,小刚应将滑动变阻器的滑片移至最_端;(选填“左”或“右”)(3)实验中是通过观察U形管中液面的_来显示容器内空气温度的变化,
5、这里采用的方法是_;(4)图甲的装置中,通过两电热丝的电流_;该装置可以探究电流产生的热量跟导体的_的关系,一段时间后,_(选填“左”或“右”)侧U形管液面差高,得出的结论是:_;(5)为使上述结论具有一定的普遍性,同学们讨论了以下两种方案:方案一:在图甲中,断开开关,待U形管中液面降回到起始高度后,再次闭合开关进行实验,比较U形管中液面上升情况,得出结论方案二:在图甲中,断开开关,换用阻值不同的电阻,待U形管中液面降回到起始高度后,再次闭合开关进行实验,比较U形管中液面上升情况,得出结论以上两种方案,你认为可行的方案是_;(6)小刚继续进行实验,让两个密闭容器中的电阻一样大,在其中一个容器的
6、外部将一个相同阻值的电阻和这个容器内的电阻并联(如图乙所示)移走图甲中的容器,换接图乙容器到电路中,重新做这个实验;该装置探究的是电流产生的热量跟_的关系,阻丝R3的作用是使通过电阻丝R1和R2的_不同;通电一段时间后,_(选填“左”或“右”)侧U形管的液面差高得出的结论是:_ _ ;要进一步探究导体产生热量的多少与电流的关系,寻找普遍规律,在图乙实验装置不变的情况下,可以采取的方法是:_;(7)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_【答案】(1)(2) 右(3) 高度差转换法(
7、4) 相等电阻右在电流和通电时间相同的情况下,电阻越大,导体产生的热量越多(5) 方案二(6) 电流电流左在电阻和通电时间相同的条件下,电流越大,导体产生的热量越多(7) 保证其他条件不变,改变滑动变阻器阻值继续进行实验电阻通电时间【例2】下图是探究电流通过导体时产生热量的实验,甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器.其中密封着等量的空气和一段电阻丝(阻值在图中已标出),U形管中装有等量的液体,接通电源,观察现象.甲乙(1)实验中通过观察_的变化来比较导体所产生的热量的多少;这运用了_(选填“转换法”或“等效替代法”)的物理思想.(2)用装置甲进行实验时,通过控制通电时间和电路中的_不变,来研
8、究导体产生热量与电阻的关系.(3)在乙装置中,C、D透明容器中产生热量较多的是_容器.(4)图乙是探究电流通过导体产生的热量与通过导体_的关系.(5)为使甲装置得出的结论具有一定的普遍性,同学们讨论了以下两种方案:方案一:在图甲中,断开开关,待U形管中液面降回到起始高度后,再次闭合开关进行实验,比较U形管中液面上升情况,得出结论.方案二:在图甲中,断开开关,换用阻值不同的电阻,再次闭合开关进行实验,比较U形管中液面上升情况,得出结论.以上两种方案,你认为可行的是方案_.(6)小明认为将容器中的空气换成水,也可以完成实验,你认为小明的做法是否合理,请说明理由:_.(7)小明家的电饭锅电源线坏了,
9、他在网上新买了一根,使用时闻到橡胶的焦糊味,他立即拔下电源插头,发现这根电源线很热,其他用电器仍然正常工作,你认为引起电源线过热的原因可能是新买的电源线过_(选填“粗”或“细”).【答案】(1)U形管液面高度差;转换法;(2)电流;(3)C;(4)电流;(5)二;(6)不合理,水受热体积变化不明显(水是导体);(7)细 对点训练1如图所示,甲、乙装置中的透明容器内密封有等量的空气,所连接的形管内的液柱可以显示空气温度的变化。小华将两套装置分别接到电压相同的电源上,来探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”。下列说法正确的是甲图实验装置是控制电压、通电时间一定时,探究电热与电流的关系乙图
10、实验装置是控制电流、通电时间一定时,探究电热与电阻的关系甲图中闭合开关后,管中液面上升较快乙图中闭合开关后,管中液面上升较快A只有B只有C只有D只有【解析】由图知,甲图中右侧是两个的电阻并联,然后与左侧的电阻串联,根据电路的特点可知,左右两部分的电流虽然相等,但右侧对空气加热的电阻丝上的电流只有左侧电流的一半;虽然左右两侧加热电阻的阻值相等,但流过加热电阻的电流不同,所以甲实验装置控制电阻和通电时间相同,探究电热与电流的关系,故错误;乙图中两个阻值不同的电阻串联,分别对两容器的空气加热,根据串联电路的特点可知,通过的电流和通电时间是相等的,但电阻值不同,所以乙实验装置是控制电流、通电时间一定时
11、,探究电流产生热的多少与电阻的关系,故正确;甲图中闭合开关后,虽然左右两侧加热电阻的阻值相等,但流过加热电阻的电流不同,左侧电流大于右侧电流(即干路电流大于支路电流),根据可知,左侧电阻丝产生热量多,则左侧管中液面上升比右侧管中液面上升快,故正确;乙图中两个阻值不同的电阻串联,通过的电流是相等的,右侧电阻的阻值较大,根据可知,右侧电阻产生的热量较多,则右侧空气的温度升高快,即左侧管中液面上升比右侧管中液面上升的慢,故错误。故选:。2如图是探究“电流通过导体时产生的热跟什么因素”有关的实验装置,两个透明的容器中密封着等质量的空气。关于这一实验,下列说法正确的是A该实验装置探究的是电流产生的热与电
12、阻的关系B该装置用形管中液体热胀冷缩来反应电阻放热的多少C若容器外电阻断路,则相同时间内,与没断比,左侧形管中液面高度差小D若将左侧容器中电阻换成电阻后,可探究电流产生的热与电阻的关系【解析】、根据控制变量法可知,探究电流产生的热量与电阻关系时,需要控制电流、通电时间相同,电阻不同,而图中的两个电阻都是相同的,故无法完成探究,故错误;、电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但气体温度的变化可以通过形管中液面高度差的变化来反映,不是利用液体的热胀冷缩,故错误;、容器外电阻发生断路前,左侧的电阻为,右侧的电阻为,则电路的总电阻为;容器外电阻发生断路后,电路中只有两个电阻串联,则总电阻为:;容器外
13、电阻发生断路后,整个电路的总电阻增大了,根据可知,电路中的总电流减小了,在电阻、通电时间不变时,电流减小,则产生的热量变少,所以左侧形管中液面高度差变小,故正确;、探究电流产生的热量与电阻关系时,需要控制电流、通电时间相同,电阻不同,若将左侧容器中电阻换成电阻后,根据并联电路电流的特点可知,此时通过两个电阻的电流是不同的,不能探究电流产生的热与电阻的关系,故错误。故选:。3如图所示是“探究不同物质吸热升温现象”和“探究电流的热效应与电阻关系”的实验,关于这两个实验,下列说法正确的是A研究对象都是容器中的液体B都要控制吸热液体的质量相同C都要控制吸收液体的种类相同D都要通过温度计上升的示数比较吸
14、热的多少【解析】、探究不同物质吸热升温现象时的研究对象是容器内的不同液体;探究电流的热效应与电阻关系时的研究对象是电阻的大小,故错误;、探究不同物质吸热升温现象、探究电流的热效应与电阻关系时采用的是控制变量法,需要控制吸热液体的质量相同,故正确;、探究不同物质吸热升温现象时,需要控制液体的种类是不相同的,故错误;、探究不同物质吸热升温现象时,通过温度计上升的示数比较吸热能力的大小;探究电流的热效应与电阻关系时,通过温度计上升的示数比较电阻放热的多少,故错误。故选:。4采用如图所示的装置,既可以探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系,也可以比较水和煤油吸热升温的现象,则在这两个实验过程中,下
15、列说法正确的是A都一定要控制液体的初温相同B都是通过温度计示数的变化来反映液体吸收热量的多少C都要控制所选烧瓶中液体的质量相等D都要控制所选烧瓶中电阻丝的阻值相等【解析】、探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时,电阻放出热量的多少是通过温度计升高的示数的大小来反应的,所以不需要控制液体的初温相同;比较水和煤油吸热升温的现象时,需要控制水和煤油的初温相同,故错误;、比较水和煤油吸热升温的现象时,通过加热时间来表示液体吸收热量的多少,故错误;、探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时,需要控制加热的液体的种类、质量相同;比较水和煤油吸热特点时,需要控制水和煤油的质量相同,故正确;、探究电
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