焦耳定律实验典型例题(含答案及解析)

中考物理复习焦耳定律一．解答题（共12小题）1．（2010•广西）如图是小明探究电流产生的热量与哪些因素有关的装置：在两个相同的烧瓶中装有质量_________（选填“相等”或“不等”）的_________（选填“同种”或“不同”）液体，瓶中各放置一根电阻丝，且R甲大于R乙，这样的装置可以研究电流产生的热量与_________的关系；实验中通过观察_________来比较电阻丝发热量的多少；如果所用液体仅水或煤油，为使实验现象明显些，应选择_________来进行实验．2．（1999•绍兴）如图，有二个电阻R1、R2分别以串联和并联的方式接入相同电压的电路上，则相同时间内产生热量较多的是图中_________图的电路（填“a”或“b”）．3．（2012•德州）小明利用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）实验中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”）．（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，是因为煤油的比热容_________水的比热容．（选填“大于”或“小于”）．（3）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_________．（4）该实验中用到的研究物理问题的法是_________．4．（2012•肇庆）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”）5．（2013•无锡）如图是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置图．A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A内金属丝是铜丝，电阻较小；烧瓶B内的金属丝是镍镉合金丝，电阻较大．实验中应使两瓶中盛装的煤油的质量_________（选填“相等”或“不相等”）．当开关闭合后，_________（选填“A”或“B”）瓶中温度计示数上升较快．6．（2013•甘孜州）小红和小芳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）上述实验中铜丝和镍铬合金丝采用的电路连接方式是串联，这样连接的目的是控制通过金属丝的_________和通电时间相同．（2）实验中，小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高很快，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．（3）小红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．若烧瓶B的器材不变，她们除了把烧瓶A的煤油换成食用油外，还需更换烧瓶A中的金属丝．此外，为了能在通电一段时间后，通过两温度计示数的变化量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烧瓶A、B 中食用油和煤油的_________相同，烧瓶A、B中金属丝的电阻_________（填“相同”或“不相同”）．7．（2013•宿迁）在探究“影响电流热效应的因素”实验中（1）为了探究电热器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，通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少，这种研究方法叫_________．若他想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用_________（选填“煤油”或“水”），理由是_________．（2）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）．实验次数电流/A 通电时间/s 电阻/Ω温度升高量/℃1 0.3 30 10 1.52 0.6 30 10 6.0由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流_________，其产生的热量_________．（3）若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择乙图中_________（选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶_________（选填“串联”或“并联”）．8．（2013•赤峰）为了探究影响电流产生热的因素，小红同学用两个相同烧瓶，装入等量的煤油，烧瓶A 中的电阻是烧瓶B中电阻的2倍，温度计用来显示煤油的温度，如图所示，开始时两瓶中的煤油温度相同．（1）通电一段时间后，小红比较瓶口温度计的示数，是为了探究电热与_________的关系．（2）烧瓶中的液体用煤油而不用水，其主要原因是_________．（3）如果通电一段时间后，烧瓶A中煤油的温度上升了△t，则烧瓶B中的煤油温度上升_________．（假设电阻产生的热量被煤油全部吸收）9．（2014•长沙）在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，小于采用了如图甲所示的实验装置．两个透明的容器中密闭了等量的空气，U型管中液面变化反映了密闭空气温度的变化．（1）若通电时间相同，发现B玻璃管内液面上升较高，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的_________越大，产生的热量越多．（2）小刚采用了如图乙所示的实验装置，通电相同时间，发现A玻璃管液面上升较高，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的_________越大，产生的热量越多．（3）该实验中用到的研究物理问题的方法是_________法和转换法．10．（2014•安顺）小明冬天取暖时发现：电暖器的电热丝热的发红，而与电热丝相连的导线却不怎么热．（1）请你根据小明发现的现象提出一个需要探究的物理问题；（2）如图是小明进行实验探究的部分电路，A、B烧瓶中装有质量相等、初温相同的煤油，金属丝电阻分别为R A、R B，R A＜R B．通电一段时间后，发现B烧瓶中温度计的示数大些．请用所学的知识解释此现象．11．（2014•娄底）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_________．12．（2013•桂林）小明和小华同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，设计了如图所示的实际电路，两个烧瓶A、B中盛有等量、初温相等的煤油，R A与R B是阻值不同的电热丝．（1）R A与R B采用串联的方式，其目的是为了控制通电时间、_________相等．（2）小明同学为了比较R A与R B阻值的大小，用电压表分别测出R A与R B两端电压的大小，发现U A＜U B，则R A_________R B（选填“＞”“＜”或“=”）．（3）在相同的时间内，可通过观察_________来比较电流通过电热丝产生的热量多少；为了升温较快，试验液体选用煤油而不选水，主要是水的比热容比煤油_________（选填“大”或“小”）．（4）通过实验，发现烧瓶B中煤油吸热多，这表明：在电流、通电时间相同的情况下，电阻_________（选填“越大”或“越小”），产生的热量越多．（5）小华想改装此实验装置用来“测量煤油的比热容的大小”，则他们应将烧瓶A中煤油换成与其_________（选填“质量”或“体积”）相等的水，并将电热丝R A换成_________的电热丝．测量时，水和煤油的初温均为t0，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t水、t煤油，请写出煤油比热容的表达式：c煤油=_________．（已知水的比热容为c水）．小明认为这样测量煤油的比热容会有较大的误差，原因主要有：_________．（只要写出一条即可）中考物理复习焦耳定律参考答案与试题解析一．解答题（共12小题）1．（2010•广西）如图是小明探究电流产生的热量与哪些因素有关的装置：在两个相同的烧瓶中装有质量相等（选填“相等”或“不等”）的同种（选填“同种”或“不同”）液体，瓶中各放置一根电阻丝，且R甲大于R乙，这样的装置可以研究电流产生的热量与电阻的关系；实验中通过观察温度计示数变化来比较电阻丝发热量的多少；如果所用液体仅水或煤油，为使实验现象明显些，应选择煤油来进行实验．考点：电热．专题：压轴题；控制变量法．分析：如图中两个电阻丝是串联，则电流相等，是研究电流产生的热量与电阻的关系的实验，应使用相同的等质量的液体，通过观察升高的温度来比较吸收的热量，由于煤油的比热容比水的比热容小，为了效果明显，应使用煤油做实验．解答：解：这是研究电流产生的热量与电阻的关系的实验，使用了串联电路，使电流相等，为了比较产生的热量的多少，应使用相同的等质量的液体来吸收热量，通过观察温度计示数的变化来反映吸收的热量的多少，为了使效果明显，应使用比热容小的煤油进行实验．故本题答案为：相等；同种；电阻；温度计示数变化；煤油．点评：本题利用控制变量法来进行研究电流产生的热量与电阻的关系的实验，应控制吸热液体的材料相同，质量相等，通过观察液体的温度的变化来比较吸热的多少．2．（1999•绍兴）如图，有二个电阻R1、R2分别以串联和并联的方式接入相同电压的电路上，则相同时间内产生热量较多的是图中a图的电路（填“a”或“b”）．考点：电热；焦耳定律的计算公式及其应用．专题：电与热、生活用电．分析：首先根据两图中电阻的连接方式，求出电路的总电阻，然后根据焦耳定律的表达式Q=I2Rt和欧姆定律的表达式I=进行比较分析．解答：解：a图中两电阻并联，电路的总电阻R a=；b图中两电阻串联，电路的总电阻R b=R1+R2；∴R a＜R b又∵Q=I2Rt、I=∴Q=t因此，Q a＞Q b故答案为：a．点评：本题考查了串联电路和并联电路的电阻关系，灵活运用Q=W=t是解题的关键．3．（2012•德州）小明利用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）实验中煤油吸热的多少是通过温度计示数来反映的（选填“温度计示数”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，是因为煤油的比热容小于水的比热容．（选填“大于”或“小于”）．（3）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电流和通电时间相同时，导体电阻越大产生的热量越多．（4）该实验中用到的研究物理问题的法是控制变量法．考点：焦耳定律；热量的计算．专题：实验题；控制变量法；转换法．分析：（1）首先导体产生的热量是要通过煤油的温度变化体现出来，由t=+t0可知，煤油的质量和初温要相同．（2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，即观察到得温度计示数变化大，则在同质量吸收相同热量的条件下，比热容小的液体温度变化大．（3）使用相同质量的煤油，通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升高的快，说明乙瓶中的煤油吸收的热量多，即乙瓶中的镍铬合金丝产生的热量多；由此得出结论．（4）知道热量与电流、电阻及通电时间有关，可变因素较多，本题是在电流、时间相同的前提下，使用不同的电阻，探究热量与电阻的关系，这采用的是控制变量法．解答：解：（1）两电阻丝产生热量的多少是通过温度计示数的变化反映出来的．由Q=cm（t﹣t0）得，t=+t0，可见影响温度计示数的不只是热量，还有煤油的初温和质量，所以要保证煤油的初温和质量都相同，才能通过温度的变化反映出热量的多少．（2）若将烧瓶中装有水，则由Q=cm△t可知：在相同质量的水和煤油中，吸收的相同的热量时，由于水的比热容大，温度升高的度数少，温度计的示数变化不明显；（3）综合实验过程，使用相同质量与初温都相同的煤油，在电流和通电时间相同的前提下，乙瓶中的温度计示数升高的快，说明乙瓶中的煤油吸收的热量多，即乙瓶中的镍铬合金丝产生的热量多；所以可得出的结论是：在电流和通电时间相同时，导体电阻越大产生的热量越多（4）为保证通过两个电阻的电流总是相等，电阻串联；同时保证了它们的通电时间也相等，导体中产生的热量就只与电阻有关了，为此采用控制变量法．煤油吸热的多少是通过温度计示数的变化来反映的，这是采取的转换法．故答案是：（1）温度计示数；（2）小于；（3）在电流和通电时间相同时，导体电阻越大产生的热量越多；（4）控制变量法（或转换法，填对一个即可）．点评：采用控制变量法是探究实验常用的方法，本实验可通过控制电流、通电时间不变，只改变电阻，然后看热量的变化．4．（2012•肇庆）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35℃．由此可知：在相同的时间内，电流一定时，电阻越大，它产生的热量越多．（4）若将图（甲）的电路改成图（丙）所示，通电一段时间后，a温度计的示数较大．（选填“a”或“b”）考点：焦耳定律．专题：压轴题；实验探究题；电与热、生活用电．分析：（1）滑动变阻器、两电阻丝串联接入电路，注意滑动变阻器要接上面的接线柱．（2）导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定，在材料、横截面积相同的情况下，导体越长，导体电阻越大，根据图甲所示导体长度间的关系．判断两电阻的阻值大小．（3）根据图乙b所示温度计，确定温度计的分度值，然后读出温度计的示数；根据实验条件、温度计示数进行分析，从而得出实验结论．（4）由图丙可知，两电阻丝并联，根据电阻大小、由并联电路特点及电功公式W=t判断哪个温度计示数大．解答：解：（1）滑动变阻器、两电阻丝串联接入电路，电路图如下图所示．（2）由图甲可知，电阻R b的电阻丝长，又∵电阻丝的材料、横截面积均相同，∴R a＜R b．（3）由图乙b所示温度计可知，温度计分度值是1℃，温度计示数是35℃；由图乙可知，温度计b的示数大于温度计a的示数，则R b产生的热量大于电阻R a产生的热量，已知两电阻串联，R a＜R b，通过两电阻的电流I、通电时间t都相等，由此可见：在相同的时间内，电流一定时，电阻越大，它产生的热量越多．（4）由图丙可知，两电阻并联，电阻两端的电压U相等，已知R a＜R b，由Q=t可知，Q a＞Q b，所以通电一段时间后，a温度计的示数较大．故答案为：（1）电路图如下图所示；（2）＜；35；大；多；（3）a．点评：本题考查了连接电路图、影响导体电阻的因素、温度计读数、电功公式的应用、串并联电路的特点等问题，实验中应用了控制变量法，解题时注意控制变量法的应用．5．（2013•无锡）如图是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置图．A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A内金属丝是铜丝，电阻较小；烧瓶B内的金属丝是镍镉合金丝，电阻较大．实验中应使两瓶中盛装的煤油的质量相等（选填“相等”或“不相等”）．当开关闭合后，B（选填“A”或“B”）瓶中温度计示数上升较快．考点：电热．专题：实验题；压轴题；控制变量法．分析：电热的影响因素有电流、电阻、通电时间．首先要判断清楚两段导体的什么因素是相同的，什么因素是不同的，再根据焦耳定律来判断哪段导体产生的电热多，即这个瓶中温度上升较快．解答：解：（1）根据控制变量法，实验中改变要研究的因素，控制不研究的因素一定；（2）根据焦耳定律Q=I2Rt，铜丝和镍铬合金丝是串联的，所以电流I和通电时间t相同，镍铬合金丝比铜比电阻大，所以产生电热多，故B瓶的温度上升较快．故答案为：相等；B．点评：本题考查了学生对焦耳定律的了解和掌握，在研究电流产生的热量与什么因素有关时，要用好控制变量法．6．（2013•甘孜州）小红和小芳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）上述实验中铜丝和镍铬合金丝采用的电路连接方式是串联，这样连接的目的是控制通过金属丝的电流和通电时间相同．（2）实验中，小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高很快，这表明：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．（3）小红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．若烧瓶B的器材不变，她们除了把烧瓶A的煤油换成食用油外，还需更换烧瓶A中的金属丝．此外，为了能在通电一段时间后，通过两温度计示数的变化量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烧瓶A、B中食用油和煤油的质量相同，烧瓶A、B中金属丝的电阻相同（填“相同”或“不相同”）．考点：焦耳定律．专题：探究型实验综合题．分析：（1）根据图示可知，两电阻串联，目的是控制通过它们的电流相等，由焦耳定律可知阻值越大的电阻产生的热量越多，温度升高越快；（2）根据Q=I2Rt可知，要研究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，必须保持电流和通电时间相同，比较AB产生热量多少与电阻大小的关系．（3）由吸热公式Q吸=cm△t可知，要比较食用油和煤油的比热容大小，应让两瓶中食用油和煤油的质量m 相等、吸收的热量相等，通过比较它们升高的温度大小关系，得出比热容的大小关系．解答：解：（1）两电阻串联，所以通过它们的电流相等；目的是控制通过金属丝的电流和通电时间相同．（2）镍铬合金丝的电阻大于铜导线的电阻，烧瓶B中温度计的示数升高很快，这表明：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．（3）要比较食用油和煤油的比热容，则应让食用油和煤油的质量相等，吸收的热量相等，由温度的变化求得比热的大小；故用相同质量的食用油代替水，两瓶中都有相同电阻丝，电阻相等．故答案为：（1）电流；（2）大；（3）质量；相同．点评：本题通过焦耳定律的实验重点考查学生对控制变量法、转化法的掌握和应用，以及学生分析实验现象得出结论的能力；控制变量法为物理实验中的常用方法，应重点掌握．7．（2013•宿迁）在探究“影响电流热效应的因素”实验中（1）为了探究电热器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，通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少，这种研究方法叫转换法．若他想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用煤油（选填“煤油”或“水”），理由是煤油比热容小，相等的质量吸收相同的热量，温度上升明显．（2）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）．实验次数电流/A 通电时间/s 电阻/Ω温度升高量/℃1 0.3 30 10 1.52 0.6 30 10 6.0由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量越多．（3）若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择乙图中B（选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶串联（选填“串联”或“并联”）．考点：焦耳定律．专题：探究型实验综合题．分析：（1）掌握转换法在实验中的应用，通过比较烧瓶内温度的变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少；为了实验效果更加明显，实验应采用比热容较小的液体；（2）分析表格中数据相同的量和不同的量，判断温度升高的影响因素；（3）要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，电阻不同．解答：解：（1）实验中通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少，这种研究方法叫转换法；由于煤油的比热容较小，质量相同吸收热量相同时，温度变化比较明显，应选用煤油进行实验；（2）由表格中数据知，通电时间和电阻相等，电流增大为原来的2倍，温度升高为原来的4倍，即产生的热量为原来的4倍，可知通电时间和电阻相等，产生的热量与电流的2次方成正比；（3）若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，电阻不同，所以应该选择B烧瓶和甲图中的烧瓶串联．故答案为：（1）转换法；煤油；煤油比热容小，相等的质量吸收相同的热量，温度上升明显；（2）越大；越多；（3）B；串联．点评：本题考查的是影响电流热效应的因素实验，考查了温度变化与比热容的关系，考查了控制变量法在实验中的应用，要探究产生热量的多少和其中一个量之间的关系，需保持其它量不变，注意实验数据的分析，同时涉及到了串联电路电流的特点．8．（2013•赤峰）为了探究影响电流产生热的因素，小红同学用两个相同烧瓶，装入等量的煤油，烧瓶A中的电阻是烧瓶B中电阻的2倍，温度计用来显示煤油的温度，如图所示，开始时两瓶中的煤油温度相同．（1）通电一段时间后，小红比较瓶口温度计的示数，是为了探究电热与电阻的关系．（2）烧瓶中的液体用煤油而不用水，其主要原因是煤油的比热容小．（3）如果通电一段时间后，烧瓶A中煤油的温度上升了△t，则烧瓶B中的煤油温度上升△t．（假设电阻产生的热量被煤油全部吸收）考点：焦耳定律．专题：探究型实验综合题．分析：（1）实验目的是探究影响电热的因素，由图知，两段电热丝串联所以通过的电流相同，通电时间也相同，产生的热量不同，是因为电热丝的阻值不同．（2）从煤油与水的比热容大小关系分析实验中用煤油而不用水的原因．（3）已知电阻的关系，根据焦耳定律Q=I2Rt计算电阻放出的热量；再根据吸热公式Q=cm△t比较升高的温度关系，计算烧瓶B中的煤油升高的温度．解答：解：（1）由图知，两个电阻是串联的，电流相等，通电时间相等，电阻不同，所以实验目的是探究在电流和通电时间一定时，电热跟电阻的关系；（2）因为煤油的比热容比水的比热容小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显，便于观察；（3）A、B电阻串联，电流和通电时间相等，根据焦耳定律，电阻放出热量关系为：==；两瓶中煤油质量相等，电阻放出的热量完全被煤油吸收，根据吸热公式Q=cm△t得，===，△t B=△t A=△t；故答案为：（1）电阻；（2）煤油的比热容小；（3）△t．点评：本题通过焦耳定律的实验重点考查学生对控制变量法、转化法的掌握和应用，以及学生熟练运用焦耳定律和热量计算公式的能力；控制变量法为物理实验中的常用方法，应重点掌握．。