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- 2021-11-06 发布
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实验二十五探究影响电流热效应的因素
◎核心考点:
【设计与进行实验】
1.主要实验器材选取及作用:
(1)加热材料的选用:用煤油或空气(相比于水:①煤油是绝缘体;②煤油和空气的比热容小,可以使实验现象更明显);
(2)选择加热物质的要求:①物质种类、质量和初温均相同;②绝缘体。
2.实验步骤:
(1)探究电流产生的热量与电阻的关系
将两个容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过两电阻丝的电流相同,通电一段时间后,比较两个容器中U型管液面的高度变化情况,发现与右边容器相连的U型管液面高度变化更大一些。如图1所示:
图1 图2 图3
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。
(2)探究电流产生的热量与电流的关系
如图2所示,两个密闭容器中的电阻丝阻值都是5Ω,在右侧容器的外部,将一个5Ω的电阻与这个电阻并联,因此通过左侧容器中电阻丝的电流大于通过通过右侧
容器中电阻丝的电流。在通电时间相同时,观察两个U型管中液面高度的变化。
发现与左侧容器相通的U型管液面变化更大一些。
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结论:在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多。
(3)探究电流产生的热量与时间的关系
如图3所示,将这套装置接到电源两端,在通电过程中,只观察与左边容器相通的U型管的液面高度变化情况,发现随着通电时间越长,U型管中液面高度变化越大。
结论:在电流相同、电阻相同的情况下,通电时间越长,这个电阻产生的热量越多。
【实验结论】
导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关:①在电流和通电时间相同的情况下,电阻越大,电流产生的热量越多;②在电阻和通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,电流产生的热量越多;③在电阻和通过电阻的电流相同的情况下,通电时间越长,电流产生的热量越多。
【实验方法】
(1)转换法:通过U形管液面高度的变化反映产生电热的多少;
(2)控制变量法:
①探究电热与通电电流的关系:控制电热丝阻值和通电时间相同,改变通过电热丝的电流大小;
②探究电热与电阻的关系:控制电热丝的电流和通电时间相同,选择两个不同阻值的电阻丝;
③探究电热与通电时间的关系:控制电热丝的阻值和电流相同,改变通电时间的长短;
【交流与讨论】
(1)容器内加热物质为空气的原因:气体的热胀冷缩明显,使现象更加明显;
(2)多次测量的目的:避免实验的偶然性,让实验结论更具有普遍性;
◎针对训练
下图是探究电流通过导体时产生热量的实验,甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器.其中密封着等量的空气和一段电阻丝(阻值在图中已标出),U形管中装有等量的液体,接通电源,观察现象.
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甲乙
(1)实验中通过观察______________________的变化来比较导体所产生的热量的多少;这运用了_________(选填“转换法”或“等效替代法”)的物理思想.
(2)用装置甲进行实验时,通过控制通电时间和电路中的________不变,来研究导体产生热量与电阻的关系.
(3)在乙装置中,C、D透明容器中产生热量较多的是________容器.
(4)图乙是探究电流通过导体产生的热量与通过导体________的关系.
(5)为使甲装置得出的结论具有一定的普遍性,同学们讨论了以下两种方案:
方案一:在图甲中,断开开关,待U形管中液面降回到起始高度后,再次闭合开关进行实验,比较U形管中液面上升情况,得出结论.
方案二:在图甲中,断开开关,换用阻值不同的电阻,再次闭合开关进行实验,比较U形管中液面上升情况,得出结论.
以上两种方案,你认为可行的是方案________.
(6)小明认为将容器中的空气换成水,也可以完成实验,你认为小明的做法是否合理,请说明理由:________________________________________.
(7)小明家的电饭锅电源线坏了,他在网上新买了一根,使用时闻到橡胶的焦糊味,他立即拔下电源插头,发现这根电源线很热,其他用电器仍然正常工作,你认为引起电源线过热的原因可能是新买的电源线过________(选填“粗”或“细”).
答案:(1)U形管液面高度差;转换法;(2)电流;(3)C;
(4)电流;(5)二;(6)不合理,水受热体积变化不明显(水是导体);(7)细
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