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=I2Rt。 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＝2I1，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。
2
1
1
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
（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。
2
（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：
3
（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）。
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 1.5
2 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＿＿＿＿。 （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（3Ω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：
+ + + ++ B A C D
（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。
4
2 1
0.2 0 0.4 3
0.6 0．6
0.6 3
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”。
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（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Ra______Rb（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”）。
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