2022年中考物理总复习专题系列焦耳定律（基础部分）

这是一份2022年中考物理总复习专题系列焦耳定律（基础部分），共8页。试卷主要包含了实验题等内容，欢迎下载使用。

一、实验题
1．在探究电流通过导体产生热量多少的影响因素时，小明把阻值恒定为R1=5、R2=10两段电热丝分别放在如图所示的两个完全相同的烧瓶中并接入电路，在烧瓶中加入质量、初温均相同的煤油，再分别插入相同的温度计，实验设计中用煤油升高的温度Δt表示电流通过电热丝R产生热量的多少，不计实验过程中的热损失。
（1）利用该实验装置可以完成的可探究的科学问题是：___________。
（2）将如图所示的甲、乙、丙三个完全相同的烧瓶，每个烧瓶内装有质量相等的煤油、相同的温度计和阻值相等且恒定的电热丝R，依次分别接入如图所示电路进行实验得到下表所示实验数据，其中I为通过电热丝的电流，t0为闭合开关前烧瓶内的温度计的示数，t为通电4min时温度计的示数。根据此表格数据可以得到初步的实验结论是：___________。
2．小明利用如图1的装置，探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系：在两个相同的烧瓶中盛着质量和温度都相同的煤油，煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。
（1）通电一段时间后，小明发现___________烧瓶中温度计的示数大，表明其它条件相同时，导体的电阻越___________，产生的热量越多；
（2）本实验使用了控制变量的科学方法：通过两段金属丝串联的方式，控制通电时间及___________相同；还使用了转换的思想，将电流产生热量的多少转化为___________；
（3）小明把该装置改成探究物质吸热能力的实验装置，他将其中一个烧瓶中的煤油换成___________相同的水，同时将甲烧瓶中的铜丝换成与乙烧瓶中___________相等的镍铬合金丝，继续如下探究实验：
①要使煤油和水升高相同的温度，应让___________加热的时间长些。这说明它们升高相同的温度时，煤油吸收的热量比水吸收的热量___________；
②小明根据记录的实验数据大致画出了煤油的温度随时间变化的图线，如图2中图线A所示，请你在图2中大致画出水的温度随时间变化的图线B。（_______）
3．小红和小杰利用如图所示的实验探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。质量相等的两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大，温度计显示煤油的温度。
（1）实验中，小红和小杰发现乙烧瓶中温度计的示数升得快。这表明：在通电电流和______相同的情况下，导体的______越大，产生的热量越多；
（2）利用此电路还可探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，实验时移动滑动变阻器的滑片P，观察______（选填“同一”或“不同”）烧瓶内的温度计示数升高的快慢。
（3）小杰提议利用该装置改成“比较水和煤油的比热容大小”的实验，则他们应将其中一烧瓶中的煤油换成相同______的水；将甲烧瓶中的铜丝换成镍铬合金丝，并且与乙烧瓶中的镍铬合金丝的______相等。通过实验观察，发现装有水的烧瓶中温度计的示数变化较小，说明______（选填“水”或“煤油”）的比热容较小。
4．某实验小组的同学在探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”时采用了如图甲乙所示的实验装置。
（1）实验时通过观察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）通过分析可知，乙图所示的实验装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与______的关系。
（3）同学们又设计了另一套装置，如图丙所示。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＞R乙，这样的装置可以研究电流产生的热量与______的关系。
（4）丙图实验中通过观察______来比较电阻丝产生热量的多少。
5．实验桌上有两个完全相同的烧瓶甲和乙，烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油和相同的温度计，甲烧瓶内装有阻值为5Ω的电阻丝R1，乙烧瓶内装有阻值为10Ω的电阻丝R2。实验桌上还有满足实验要求的电源、开关各一个，电流表、停表各一块，导线若干。小安把两段电阻丝R1、R2串联接入电路，如图所示，闭合开关通电一段时间。
（1）小安利用上图想探究的问题是电流通过导体产生的热量Q与______大小的关系。
（2）实验过程中通过观测温度计的______反映导体产生热量的多少。
（3）小安还想探究电流I产生的热量Q与电流大小的关系，他利用上述器材进行实验，步骤如下：
a．如图所示，将装有R1的烧瓶甲连入电路，闭合开关，同时按下停表开始计时，通电时间为2min时，停止计时，记录相关数据，断开开关。
b．用装有R2的烧瓶乙替换烧瓶甲连入电路，闭合开关，同时按下停表开始计时，通电时间为2min时，停止计时，记录相关数据，断开开关。
请你根据小安的实验步骤判断他的实验操作能否验证其实验目的。你的答案是______（选填“能”或“不能”），理由是：______。
6．大白、小龙、小聪组成科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根阻值电阻丝R甲和R乙。
猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。
为验证猜想一，小龙设计以下方案：
①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数I1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；
②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数I2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
请回答下列问题：
（1）为了顺利完成这两个猜想电阻丝R甲和R乙阻值要求是______。
（2）本实验通过______体现电流热效应的多少。
（3）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是______。
（4）大白同学，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像。根据焦耳定律可知，下图中能正确反映h﹣I关系的是______。
A、 B、 C、
（5）小聪提出科学研究倡导有依据的猜想，请同学们说出生活中支持猜想二的一个实例：______。
参考答案
1．电流通过电热丝时产生的热量与电热丝的阻值大小有关吗？ 在通电时间和电热丝阻值一定时，通过电热丝的电流越大，电热丝产生的热量越多
【详解】
（1）[1]由图得，两电阻丝串联，电流和通电时间相同，电阻丝的大小不同，故可探究电流通过电热丝时产生的热量与电热丝的阻值的关系。
（2）[2]烧瓶中煤油的质量相同，煤油升高的温度越大，说明煤油吸收的热量越多，电阻丝产生的热量越多。由表格中数据得，在通电时间和电热丝阻值一定时，通过电热丝的电流越大，煤油升高的温度越高，说明在通电时间和电热丝阻值一定时，通过电热丝的电流越大，电热丝产生的热量越多。
2．乙 大 电流大小 温度计的示数大小 质量 电阻 水 少
【详解】
（1）[1][2]因为两电阻串联，所以通过它们的电流相等；由焦耳定律Q=I2Rt得，电阻大的在相同时间产生的热量多，升高的温度快。因此，乙烧瓶中温度计的示数升高快。
（2）[3]实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制通过两电阻的电流相同。
[4]电阻丝产生热量的多少可以通过温度计示数变化反应出来，电阻丝产生热量的多，温度计示数的变化的多，本实验应用了转换法。
（3）[5][6]探究“比较水和煤油比热容的大小”的实验，控制水和煤油两种物质的质量相等，吸收相等的热量，通过比较温度变化量来比较比热，或控制水和煤油两种物质的质量相等，升高相同的温度，通过吸收热量的多少来比较比热。所以将其中一烧瓶的煤油换成质量相等的水，将乙烧瓶中的铜丝换成与甲烧瓶中镍铬合金丝的电阻相等的镍铬合金丝。
①[7][8]要使质量相同的煤油和水升高相同的温度，因为水的比热容大，应让水加热的时间长些。这说明它们升高相同的温度时，煤油吸收的热量比水吸收的热量少。
②[9]因在两个相同的烧瓶中分别装入质量相同、初温都相同的水和煤油，根据加热相同时间，水的温度升高较低，所以水的温度随时间变化的图线如下图所示：
3．时间 电阻 同一 质量 电阻 煤油
【详解】
（1）[1][2]已知乙烧瓶中的镍铬合金丝电阻比较大，因为两电阻串联，所以通过它们的电流相等，小红和小杰发现乙烧瓶中温度计的示数升得快，可知在通电电流和时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多。
（2）[3]探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，要控制时间和电阻大小相同，只改变电流大小，即移动滑动变阻器滑片，比较通电时间相同时，观察同一烧瓶中温度计的示数变化快慢。
（3）[4][5][6]要比较水和煤油的比热容，则应让水和煤油的质量相等，吸收的热量相等，由温度的变化比较比热容的大小。故用相同质量的水代替煤油，为控制相同时间吸热相同，两瓶中都用相同长度的电阻丝，确保电阻相等（电流和通电时间相同），结果会发现煤油温度变化的快，说明煤油的比热容较小。
4．液面高度差 电流大小 相等 同种 电阻 温度计示数变化
【详解】
（1）[1]根据转换法，实验中通过观察两个U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
（2）[2]乙图所示的实验装置中，两个容器中的电阻阻值相同，但是电流不同，因此是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与电流大小的关系。
（3）[3][4][5]丙图中，为了控制变量，因此在两个相同的烧瓶中装有质量相等的同种液体，因为电阻不同，所以研究的是电流产生的热量与电阻的关系。
（4）[6]丙图中通过观察温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少，使用的是转换法。
5．电阻大小 示数变化 不能 没有控制导体的电阻大小不变
【详解】
（1）[1]图中两个电阻串联，通过两电阻的电流、通电时间都相同，只有电阻的阻值不同，所以是研究电流和通电时间相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系。
（2）[2]通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被煤油吸收，使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少。
（3）[3][4]探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变，改变电路中的电流，小安的实验步骤中没有控制电阻的阻值不变，不能验证电流产生热量跟电流的关系。
6．电阻丝R甲和R乙阻值不等且差别大 玻璃管内液面上升的高度 保持前后两次电阻的大小相同 A 电炉丝热得发红，与它串联的导线不是特别热
【详解】
（1）[1]探究电热跟电流的大小有关时，需要控制导体的电阻、通电时间不变，改变电流的大小；探究电热跟导体的电阻大小有关时，需要控制电流相同、通电时间相同，电阻不同；所以电阻丝R甲和R乙阻值不能相同；实验中为了使实验现象更加明显，电阻丝R甲和R乙阻值差别要大一些。
（2）[2]根据转换法可知，实验中通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少。
（3）[3]猜想一是电流产生热量与电流大小有关，要验证这一猜想是否正确，需要保持电阻不变，改变电流大小，所以必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度。
（4）[4]根据焦耳定律可知，Q=I2Rt，Rt常数，且Rt＞0，故由数学知识可知，Q=I2Rt为Q关于I的抛物线，且开口向上，图中能正确反映h-I关系的是A。
（5）[5]猜想二是电流产生热量与电阻有关，并且电阻越大，电流产生热量越多；生活中我们注意到：电炉丝热得发红，与它串联的导线不是特别热；原因是电炉丝的电阻远远大于与它串联的导线的电阻，而通过的电流和通电时间相同，电炉丝热得发红，说明电流通过电炉丝产生的热量非常多；导线却不怎么热，说明电流通过导线产生的热量非常少。I/A
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