物理九年级全册第十五章 电流和电路第4节 电流的测量课时练习

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1．【实验目的】
探究影响电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关。
2．【实验器材】
电源、开关、导线、阻值不同的两段电阻丝、电流表、滑动变阻器、温度计、煤油、天平、两个烧瓶（带橡胶塞）等。
【实验原理】
电热丝通电发热，温度升高，把热量传递给煤油；煤油吸收热量，内能增大，温度升高，故温度计示数上升。所以，我们通过比较温度计升高的温度来反映电热丝产生热量多少。
【实验电路】
5. 【实验步骤】
（一）探究产生热量与通电时间的关系：
（1）方法：按图连接好电路，检查无误后接通电源，按下计时器并同时记录温度计的示数。保持电流的大小不变，每间隔一定时间记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。
（2）实验表格：
（3）实验结论：
对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越 ______，表明电流产生的热量越 _______。
（二）探究产生热量与电流的关系：
（1）方法：取质量、温度均与上述实验初始状态相同的煤油，按图连接电路。闭合开关，调节滑动变阻器，增大通过电阻丝的电流，通电时间与前次相同，记录玻璃瓶内煤油的温度。
（2）实验表格：
（3）实验结论：
对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，煤油的温度越_____，表明电流越大，电流产生的热量越 _____。
（三）探究电流产生的热量与电阻大小是否有关
（1）方法：选取两根阻值不一样的电阻丝，两个装有初始温度相同、等质量煤油的玻璃瓶，按下图所示的电路将实验器材连接起来，检查无误后接通电源，通电一定时间后，记录两个玻璃瓶内煤油的温度。
（2）实验表格：
（3）实验结论：
在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越 _____，表明电阻越大，电流产生的热量越 _____。
6. 【实验结论】
电流通过导体产生热量多少与通电时间、电流大小和电阻大小有关：通电时间越长，电流越大，电阻越大，电流产生的热量越多。
7．【注意事项】
（1），连接电路时，开关要断开。
（2）电流表串联，选择合适的量程，“正进负出”。
（3）滑动变阻器按“上下各一”的原则串联接入电路；闭合开关前，滑片移到阻值最大处。
1.实验采用煤油的原因：
（1）煤油比热容小，在相同条件下吸热，温度升高的快。
（2）煤油是绝缘体 。
2.实验方法：控制变量法、转换法。
（1）转换法：根据温度计升高的温度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少 。（或者细玻璃管中液面上升的高度）
（2）控制变量法。
3.实验中把电阻丝串联的目的：
控制通过电阻丝的电流相等。
4.生活中如果插头与插座或导线接触不良会烧坏的原因：
接触不良处电阻会变大，产生热量会变多。
5.电流的三大效应：
（1）电流的热效应。
（2）电流的磁效应。
（3）电流的化学效应。
【典例1】小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好，电源电压为6V。
（1）小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时，______，电阻产生的热量越多”的结论。
（2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她猜想的现象是（ ）
A.正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮
B.接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热
C.电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热
（3）为了验证猜想，小芳选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，请你用笔画线把电路连接完整。______闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是______，请你提出改进办法：______。
【答案】①电流越大；②C；③如图；④电路中电流太小（或者电阻太大或者电压太低）；⑤将100Ω的电阻丝换为阻值更小的电阻丝（或增大电源电压）。
【解析】（1）[1]由图甲可知，两容器内的电阻大小相等，右侧两根电阻丝并联，然后与左侧的电阻丝串联，根据串联电路和并联电路特点可知，左侧容器内的电阻丝的电流大于右侧容器内电阻丝的电流，在通电时间相同的情况下，左侧U型管内液体的高度差大于右侧，说明左侧电阻丝产生的热量多，所以可以得出：在通电时间和电阻相同时，电流越大，电阻产生的热量越多。
（2）[2]要探究电流产生的热量与电阻大小有关，要控制电流和通电时间相同。
A．正常工作时，“36V 54W”的灯泡的电流为
“12V 6W”的灯泡的电流为
电流不同，故A不符合题意；
B．接线板上接入的用电器越多，总功率越大，在电压不变时，根据欧姆定律可知，电流越大，没有控制电流相同，故B不符合题意；
C．电熨斗工作时，内部的电热丝和与之相连的导线串联，电流和工作时间相同，由于电热丝的电阻远大于导线电阻，电热丝产生的热量远大于导线产生的热量，说明电流产生的热量与电阻大小有关，故C符合题意。故选C。
（3）[3]要探究电流产生的热量与电阻大小有关，在电阻不同时，要控制电流和通电时间相同，应该把电源、开关和两段电阻丝串联起来，如图所示
[4][5]较长时间后两个U形管的高度差均不明显，可能是电路的电流太小，导致电阻丝产生的热量较少，根据欧姆定律，可以把其中较大的100Ω的电阻换成一个阻值较小的电阻丝（不能为5Ω），也可以增大电源电压。
【典例2】物理兴趣小组的同学正在进行“探究通电导体产生的热量与什么因素有关”的实验他们将一段电阻丝装在透明、密闭的容器中，橡胶管将密闭容器和装有红色液体的U形玻璃管相连，如图所示。请你回答下列问题：
（1）在实验中，密闭容器内的空气质量应该____(填“相等”或“不相等”），观察U形玻璃管中液面高 度差的目的是____;
（2）如图甲所示，密闭容器内的电阻分别为5Ω和10Ω实验探究的是电流通过导体产生的热量与_____的关系，根据本次实验现象可得到的实验结论是____;如图乙所示，密闭容器内的电阻均为5Ω，另有一个5Ω电阻在容器外部，与其中一个容器内的电阻并联，实验探究的是电流通过导体产生的热量与_____的关系，根据本次实验现象可得到的实验结论是_____.
答案：1.相等;比较甲、乙容器内空气温度的变化2.电阻;在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多;电流；在通电时间和电阻相同时，电流越大，产生的热量越多
解析：1.为了便于利用控制变量法和转换法对各个因素进行探究，在实验前，应该使两U形管中的左、右两管液面高度差相同，所以应在容器内密封质量相等的空气;实验中通过观察U形管中液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫转换法。2.图甲中，密闭容器内的电阻分别为5Ω和10Ω,两电阻串联，通电时间和电流相同，电阻不同，故实验探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系；由实验现象可得到的实验结论是在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。图乙中，电阻相同，通电时间相同，电流不同,故实验探究的是电流通过导体产生的热量与电流的关系;根据本次实验现象可得到的实验结论是在通电时间和电阻相同时，电流越大，产生的热量越多。
【对点1】如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。
（1）实验中通过观察_____________的变化来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是_____________（填序号）。
①探究物体的动能跟哪些因素有关
②探究杠杆的平衡条件
（2）连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示，表明在电流和通电时间相同的情况下，_____________越大，产生的热量越多。
（3）图中U形管_____________（选填“是”或“不是”）连通器，乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的_____________不同。
（4）某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好请你分析实验现象不同的原因：_____________。
【答案】液面的高度差（或液面的高度、或两侧液面的高度差、或两侧液面的高度答案前面有“U形管”字样不扣分） ① 电阻 不是 电流 电阻R3断路
【详解】
（1）[1]如果电流通过导体产生的热量越多，透明容器中空气膨胀程度越大，U形管中液面的高度差越大，所以我们可以通过U形管中液面的高度差来反映电阻产生热量的多少，这种方法称为转换法。
[2]在研究物体的动能跟哪些因素有关的实验中，我们是通过水平面物块被推出的距离来反映动能大小的，也用到了控制变量法，故选①。
（2）[3]通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，说明右侧导体产生热量多，因为右侧电阻大，表明在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。
（3）[4]图中U形管下端连通，但上端不开口，不是连通器。
[5]乙图中透明容器中电阻相等，是研究电流通过导体产生的热量和电流的关系，所以应该改变电流，乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的电流不同。
（4）[6]左右两侧U形管液面上升高度相同，说明电阻产生了热量一定有电流经过，且产生的热量相同，因为透明容器中的电阻相同，说明电流相同，所以故障可能是电阻R3断路。
【对点2】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，．
（1）除了温度计外，还需要的测量工具是 ．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 ．
（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 ．
答案：(1)秒表、温度计升高的示数；(2)比热容小；(3)当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越大；(4)移动滑片改变电流大小；相同通电时间内甲（或乙）瓶中温度计升高的示数
1．（2023山东枣庄）在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中。某兴趣小组猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图所示，三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
（1）要探究电热与电阻的关系。应选用__________组合，并将它们__________接到电源两端进行实验。
（2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下，__________。
（3）实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例采用研究方法与此相同的是__________。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．探究平面镜成像的特点
【答案】（1）甲、乙 串联 （2）通过导体的电流越大，产生的热量越多 （3）B
【解析】（1）要研究电热与电阻的关系，需要控制通过电阻的电流与通电时间相同，而电阻的阻值不同，因此选用甲和乙组合，将它们串联接到电源两端进行实验。
（2）乙和丙，由于串联在电路中，可知通过电路乙中5Ω电阻的电流大于通过丙中5Ω电阻的电流，当在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，可知气压差越大，温度差越大，热量越多，可以得出的结论是：通过导体的电流越大，产生的热量越多。
（3） A．实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，这用到了转化法，而探究电流与电压、电阻的关系时，用到的方法是控制变量法，故A不符合题意；
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布时，磁体周围磁场的强弱转化为吸引铁屑的多少，故B符合题意；
C．研究光的传播时，引入“光线”，这是模型法，故C不符合题意；
D．探究平面镜成像的特点，用到的是替代法，故D不符合题意。
故选B。
2．（2022·甘肃中考真题）在探究“电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”的实验中，采用了如图电路。
（1）为了在短时间内达到明显的实验效果，两烧瓶中应装入质量和初温都相同的___________（选填“水”或“煤油”），实验中通过观察___________来比较电流通过导体产生热量的多少；
（2）如图甲所示，两烧瓶中装有阻值不同的电热丝，以探究电流通过导体产生的热量与___________的关系；
（3）如图乙所示，两烧瓶中装有阻值相同的电热丝，闭合开关，调节滑动变阻器，使两电流表示数___________（选填“相同”或“不同”），可以探究电流通过导体产生的热量与___________的关系。
【答案】煤油 温度计的示数 电阻 不同 电流
【详解】
（1）[1]两个烧瓶中应装入质量和初温相同的煤油，因为煤油的比热容较小，在吸收较少热量，便能升温较明显。
[2]实验中，可通过观察温度计的示数来比较电流通过导体时产生热量的多少，因为导体产生的热量不同，烧杯中煤油吸收的热量也不同，则温度计示数也不同。
（2）[3]图甲中，两电阻不同的电热丝串联在电路中，则通过电热丝的电流相同，那么探究的是电流通过导体产生热量与电阻的关系。
（3）[4][5]图乙中，两个阻值相同的电热丝分别与电流表和滑动变阻器串联后，再并联在电路中，那么应调节变阻器的滑片让两个电流表的示数不同，即通过两电热丝的电流不同，这样便可探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。时间/min
温度/℃
时间/min
温度/℃
时间/min
温度R1/℃
温度R2/℃