【实验目的】研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？
【实验方法】控制变量法，转换法。
【实验原理】根据煤油在玻璃管里（温度计示数变化）上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少 。
【实验器材】密闭容器两个、U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。
【实验步骤】
图1 图2
电流产生的热量与电阻的关系
如图1所示，两个透明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。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。
两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么?
【实验结论】在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
电流产生的热量与电流大小的关系
如图2所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么?
【实验结论】在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
电阻丝【考点方向】
1、实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快：是绝缘体 。
2、被加热材料选用煤油或空气的原因：利用煤油比热容小升温明显；空气热胀冷缩明显。
3、选用加热材料的要求：质量、初温、材料相同。
4、探究电热与电流的关系是需控制电热丝的电阻和通电时间相同。探究电热与电阻的关系是需控制电流和通电时间相同；探究电热与通电时间的关系时需控制电阻和电流相同，改变通电时间的长短。
5、两个烧瓶串联的目的：使通过电流相同。
6、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
7、该实验成败的关键是：确保密闭容器的密封性良好。
8、如果两个容器中不是气体，而是液体，可以将U形管替换为温度计，也可以完成实验。
8、计算公式：Q=I2Rt (适用于所有电路)对于纯电阻电路可推导出：Q =UIt= U2t/R=W=Pt
①串联电路中常用公式：Q= I2Rt 。Q1:Q2:Q3:…Qn=R1:R2:R3:…:Rn
并联电路中常用公式：Q= U2t/R Q1:Q2= R2:R1
②无论用电器串联或并联。计算在一定时间所产生的总热量 常用公式Q= Q1+Q2+…Qn
③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：Q= U2t/R=Pt。
如图所示小刚同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时,采用了如图所示的实验装置,其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气,将1、2和3、4导线分别接到电源两端.
(1)实验中通过观察U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少.这种实验方法叫 .下面实验也用这种实验方法的是 。
A.认识电压时,我们用水压来类比
B.用光线来描述光通过的路径
C.把敲响的音叉来接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动
D.用斜面和小车来研究阻力对物体的影响
(2)装置中的U形管 (选填“是”或“不是”)连通器.
(3)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,通电一段时间, (选填“a”或“b”)容器中电流产生的热量较多。
(4)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,通电一段时间, (选填“c”或“d”)容器中电流产生的热量多。
(5) 实验过程中发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 。
(6)英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为 。
(7)小刚同学认为将乙图中d容器外侧的电阻丝改为5Ω的小灯泡，也可以得出（4）中的结论，你同意他的看法吗，理由是： 。
【答案】
(1)液面高度；转换法；C；(2)不是；(3)电阻；b；(4)电流；c。(5) 透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）。(6) 电阻；通电时间；Q=I2Rt。(7)同意；因为改为小灯泡以后，流过d中瓶子的电阻丝的电阻并没有发生变化，还是5Ω，通电时间和电阻相同，只有电流不同，利用控制变量法仍可以探究产生热量与电流的关系；
【解析】
(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,这种研究方法叫转化法;
A、电流不能直接观察,水流能够直接观察,利用能够直接观察的水流说明电流的形成和作用,采用的是类比法;
B、在研究光的传播时,利用光线反映光的本质,间接的研究光的传播,研究起来更方便、更形象,采用的是模型法;
C、把敲响的音叉接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动,把音叉的振动通过水花来体现,运用了转化法;
D、水平面越光滑,小车所受阻力越小,运动距离越远,如果小车不受力,小车将做匀速直线运动;本实验用到了实验推理的研究方法.
所以C选项是正确的;
(2)U形管本身是一个连通器,但图中的U形管,一端被封闭,不符合“两端开口,底部连通”这一特点,因此,不是连通器;
(3)如图甲,两个电阻串联在电路中,电流相同,通电时间相同,电阻不同,运用控制变量法,探究电流产生热量跟电阻的关系;通过一段时间,b容器中电流产生的热量较多,该容器的电阻最大;
(4)图乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联,根据串联电路的电流特点可以知道,右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等,即I右=I左,两个5Ω的电阻并联,根据并联电路的电流特点知I右=I内+I外,所以, I左＞I内,烧瓶内的电阻值都是5Ω,阻值相等,通电时间相等,电流不同,运用控制变量法,探究电流产生热量跟电流的关系;通过一段时间,c容器中电流产生的热量多.
(5) 电热丝产生的热量首先是通过传递给空气，使得空气的压强增大，进而推动液柱的高度
变化，因此如果液面高度没有变化，应该是系统的气密性出现了问题，即可能漏气，或者电阻被短路，没有热量产生。
(6)英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为Q=I2Rt。
(7) 同意；因为改为小灯泡以后，流过d中瓶子的电阻丝的电阻并没有发生变化，还是5Ω，通电时间和电阻相同，只有电流不同，利用控制变量法仍可以探究产生热量与电流的关系；本题考查控制变量法的应用。
（5）
练习1：（2020·鄂州）如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。
（1）实验中，乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的________不相等；
（2）由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面高度的变化来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用的物理研究方法是________；
（3）通过对比观察，________（选填“甲”或“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越________导体产生的热量越多。
【答案】 （1）电流；（2）转换法；（3）甲；越大。
【解析】
(1)乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的电流不相等，因为左右容器内两导
体的阻值相等，必须让两电阻的电流不同才能探究电流产生的热量与电流的关系。
(2)甲乙两容器内空气温度的变化不能直接测出，而是通过U形管液面高度变化来显示，这是物理研究中的转换法。
(3)在电阻和通电时间相同时，甲容器内液面高度差较大，说明甲容器内的电阻产生较多的热量，而甲容器内电阻通过的电流较大，由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。
练习2：（2020·邵阳）同学们准备了学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、导线。还有完全相同的甲、乙两烧瓶，其中分别装有电阻R甲、R乙 和相同的温度计，连接了如图所示的电路，进行实验探究：
（1）小明利用这套装置比较甲、乙两瓶中液体的比热容，为了使两种液体在一定时间内吸收的热量相等，他设计电路时必须满足的条件是R甲 、R乙 的阻值________（选填“相同”或“不同”）。实验中保持液体质量相同。闭合开关，通电一段时间后，小明发现甲瓶中温度计示数升高5℃ ，乙瓶中温度计示数升高10℃ ，则________（选填“甲”或“乙”）瓶中液体的比热容较小；
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