2020年物理中考实验专题4 电流产生热量与哪些因素有关

2020年物理中考实验专题4
电流产生热量与哪些因素有关
一、专题概述
“探究电流产生热量与哪些因素有关”是初中物理中的一个重要实验，也是中考考查的
重点。

命题内容主要有：实验原理，仪器、器材的选择，实验方法控制变量法和转换法的运
用，操作步骤，记录、分析数据等。

我们对近年各省、市中考物理试题分析发现，“探究电流产生热量与哪些因素有关”的
实验原理，控制变量法和转换法的运用，实验过程中电路的连接，操作步骤，记录、分析数
据等都是命题频率较高的知识点，而且考查的综合性很强，往往一道题同时覆盖以上多个考
查点。

下面，我们对各个考查点进行归类梳理，希望大家在学习中加以注意。

二、命题点
1.探究电热与电流、电阻、通电时间的关系，实验原理是：Q=I 2Rt 。

2.被加热的材料选用煤油或空气（利用其比热容小，效果明显且安全）
3.选择加热物质的要求（物质相同、质量相同、初温相同）
4.转换法的应用（电阻R1和R2产生的电热不易测量，可通过温度计的示数或U 形管液
面高度的变化反应产生电热的多少）
5.用到的实验方法是控制变量法和转换法。

(1)控制变量法表现为：
a ．控制电流和通电时间相同，使用不同电阻R1和R2。

具体做法是让R1和R2串联，即
可使电流相同，控制相同通电时间，比较R1和R2产生热量的多少。

b ．控制电阻和通电时间相同，使通过电阻R1和R2(R1=R2)的电流不同。

具体做法是让
两个R1并联，再与R2串联，通过R2的电流为干路电流，通过R1的电流为支路电流。

I ＝
2I 1，即可使电阻相同，电流不同。

控制相同通电时间，比较一个R1和R2产生热量的多少。

c ．控制电流相同，比较相同电阻不同时间内放热多少。

6.电热丝对空气加热，热膨胀(温度变化)明显，而电热丝对液体加热所需时间长，实验现
象不明显，不利于观察。

7.理论上，电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟
通电时间成正比。

8.实验结论：导体产生的电热与电流、电阻和通电时间有关系：
1
2 1
（1）在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多；
（2）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）在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。

三、专题训练
1.圆圆同学在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置。

请仔细观察甲、乙两图。

（1）实验总通过观察两个U形管中的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。

（2）你认为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的关系。

（3）由乙图所示的实验现象可以得到的结论是在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的越大，电阻产生的热量越多。

（4）该实验采取的探究方法是。

2. 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都相同的煤油，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。

（1）通过观测来比较电阻丝产生热量多少，这种研究物理问题的方法叫。

为让烧瓶内液体温度升高得快些，应选用（煤油/水）。

（2）通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升高的快，由此得出的实验结论是：在和通电时间相同时，越大，导体产生的热量越多。

（3）在不改变电路连接方式的情况下，本套装置可以探究电功和的关系，但要添加表才能完成探究。

（4）聪明的小明同时发现改进图示的实验装置还可探究“比较不同物质的吸热能力”的实验。

请说出小明要做哪些改进。

3. 为了探究影响电热的因素，小伟设计了如图所示电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，R2>R1。

（1）除了温度计外，实验中还需要的测量工具是。

此次实验中煤油吸热的多少是通过来反映的(选填“温度计升高的示数”或“加热时间”)。

（2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，是因为煤油具有的特点。

（3）通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升的快，由此得出的实验结论是：当电流和通电时间相同时，越大，产生的热量越大。

（4）若要在上面的电路中继续探究电热与电流的关系，你接下来的操作是，比较相同通电时间内甲（或乙）瓶中。

4. 小洋同学在用电炉烧水时发现，将两个阻值不同的电炉分别接到家庭电路中时，电阻小的电炉烧水要热得快些，即在相同时间内电阻小的电炉产生的热量多些。

于是，小洋同学猜想“电阻越小，发动热率越大”。

而小惠同学在观察电炉烧水时却发现电炉丝热得发红，而与它相连的导线去几乎不发热。

于是，小惠同学猜想“电阻越大，发热功率越大”。

现有：镍铬合金丝做的电阻R1和R2，阻值分别为5Ω和10Ω；两个相同的容器中装有质量和初始温度都相同的煤油；温度计2支、滑动变阻器1个，电源1个、开关1个、导线若干。

（1）为了验证小洋同学的猜想，请利用以上器材设计实验，用笔画线代替导线连接好图甲的电路。

（2）下表是验证小洋同学的猜想时得到的实验数据：
从上述实验数据分析发现，发热功率与电阻的关系是：
______________________________________________________________。

（3）电流产生热量的多少不易直接测量，因此，在这个实验中是通过比较__________________来比较电阻R1、R2产生热量的多少，这种科学研究的方法叫________法。

（4）为验证小惠同学的猜想，请画出实验电路图。

5. 在探究“影响电流热效应的因素”实验中：
（1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装
一根电阻丝，并插入一支温度计，该实验通过比较 ，来判断相同时间内
不同电流产生的热量多少。

（2）下面的探究实例中，也是采用这种研究方法的是 。

A ．力是看不见的，可以通过力的作用效果认识它
B ．探究电流与电压、电阻的关系
C ．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻
（3）实验中烧瓶内液体小明选择了煤油而不是水，这样选择的理由是_________________。

（4）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s 再测量烧瓶内液体的温度，得到
温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二
组数据（见表）。

由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流＿＿＿＿，其产生的热量＿＿＿＿。

（5）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中＿＿＿＿（选填“A ”或
“B ”）烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻＿＿＿＿＿（选填“串联”或“并联”）。

（6）小明提议利用上述实验装置该做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他应选择乙
图中＿＿＿＿（选填“A ”或“B ”）烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换
成＿＿＿＿。

水和煤油吸热的多少是通过＿＿＿＿＿＿＿＿来反映的（选填“温度计示数”
或“加热时间”）。

6. 在研究通电导体放出的热量跟哪些因素有关的实验中。

实验室提供了若干只装有电阻丝（3
Ω或6Ω两种规格）、温度计、煤油(等质量)的烧瓶，另有电流表、滑动变阻器、电源(6V)、
开关、导线。

如图是某同学设计的四个电路（各电路可以根据需要调换烧瓶），请回答下列
问题：
（1）我们利用 电路或 电路可以研究电流和时间相同时，热量跟电阻大小的关系。

所选电路此时所用电阻丝的规格应为： 。

（2）利用 电路可以研究电阻和时间相同时，热量跟电流的关系。

（3）实验过程中，若通过阻值为3Ω电阻丝的电流大小如图所示，通电时间为5min ，则该电阻放出______J
的热量。

+
A D
B C
7. 小明在“探究影响电流热效应因素”实验中，设计了如图的甲、乙两个实验装置。

在透明容器中密封着
等量的空气，里面放有电阻丝，U 形管中装有等量的水且液面相平，把这个装置分别接入电源进行探究：
（1）盒内封闭一定量的空气的优点是：________________________，便于实验观察。

在实验
中电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察两个U 形管中___________________来比较的。

（2）图甲中右侧盒外连接5 Ω的电阻，它的作用是使通过R1、R2的电流__________（“相
等”、“不相等”）。

（3）在甲装置中通过R1和R2的电流I1和I2关系为：__________；根据甲实验现象总结出
的结论为：在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流_________，产生的热量_________。

（4）断开甲的开关，待装置冷却后，再通电与上次相同时间。

若发现R1侧U 形管中液面相
平没有了高度差，而R2侧U 形管中液面高度差比上次明显增大，则原因可能是下面的____；
若发现R1和R2两侧U 形管中液面高度差相同，则原因可能是下面的____。

A ．R1短路
B ．R2短路
C ．R2断路
D ．R3短路
E ．R3断路
（5）排除电路故障后，通电一段时间，发现其中一个U 形管的液面高度几乎不变，出现该现
象的原因可能是___________________。

（6）利用乙装置还可以研究电压一定时，电流通过导体时产生热量与电阻的关系。

可将乙装
置做如下改动：将接在b 接线柱上的导线改接在a 处，再接一根导线在______两个接线柱之
间即可。

（7）若通过图甲左侧电阻丝的电流为0.5A ，则右侧两个并联电阻丝在1min 内产生的总热量
为________J 。

8.如图（甲）所示，两只相同的烧瓶里装有同样的煤油，它们的初温相同，实验小组同学利
用该装置探究“电流的热效应与电阻的关系”。

（1）请用笔画线代替导线，将图（甲）的电路连接完整（要求两电阻串联、通过电阻丝的电流可以改变且连线不得交叉）。

（2）两烧瓶中电阻丝的材料、横截面积均相同，由图可知：两电阻丝的阻值R a______R b（选填“＞”、“＜”或“=”）。

（3）通电一段时间后，a、b两温度计的示数如图（乙）所示，则b的示数是____℃．由此可知：在相同的时间内，电流一定时，电阻越______，它产生的热量越______。

（4）若将图（甲）的电路改成图（丙）所示，通电一段时间后，____温度计的示数较大（选填“a”或“b”）。