题目内容
11.小明用如图1所示的实验器材探究电流产生的热量与哪此因素有关:在质量相同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)如图1,闭合开关后,观察到乙烧瓶中温度计的示数升高快,这表示:在电流和通电时间相同时,电阻越大产生的热量越多.
(2)利用图1所示装置探究电热与电流大小的关系时,可以通过移动滑片来改变电流的大小,通电相同时间,观察比较同一根电阻丝(选填“不同的电阻丝”或“同一根电阻丝”)所在瓶中煤油温度的变化.
(3)小聪觉得以上的实验操作太繁,为此他设计了另一套如图2所示的电路:甲、乙、丙三个瓶中装有质量相同的煤油,浸泡在瓶中的三段金属丝电阻大小关系是:R甲=R丙>R乙,这样只要连接一次电路就能完成实验探究.小聪的这个设计中,探究电热的多少与电流的关系,应该对比甲丙两个烧瓶中的煤油上升的温度,探究电热的多少与电阻的关系,应该对比甲乙两个烧瓶中的煤油柱上升的温度.若闭合开关通电一段时间后,三个瓶中煤油的温度从高到低依次是丙甲乙.
分析 (1)由Q=I2Rt可知,电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关,为了研究电流与导体电阻的关系,要控制通过的电流和通电时间不变.
(2)探究在通电时间相同时,电热跟电流的大小之间的关系时,可以保持金属丝的电阻不变,通过滑动变阻器改变电流的大小,观察瓶中煤油温度的变化.
(3)要比较电热与电流的关系应控制电阻相等,改变电流的大小;要比较电热与电阻的关系应控制电流相等,改变电阻的大小;再根据Q=I2Rt判断三个瓶中煤油的温度从高到低的顺序.
解答 解:(1)根据Q=I2Rt可知,闭合开关后,观察到乙烧瓶中温度计的示数升高快,这表明:在电流和通电时间相同时,电阻越大产生的热量越多.
(2)根据Q=I2Rt可知,探究在通电时间相同时,电热跟电流的大小之间的关系时,可以保持金属丝的电阻不变,通过移动滑片来改变电路中的电流,观察同一根电阻丝所在瓶中煤油温度的变化进行实验.
(3)由Q=I2Rt可得:要比较电热的多少与电流的关系,应使电阻相等,故应对比甲、丙两个烧瓶中的煤油上升的温度;
要比较电热与电阻的关系,应使电流相等,故应对比甲、乙两个烧瓶中的煤油上升的温度;
若闭合开关通电一段时间后,三个瓶中煤油的温度从高到低依次是:丙、甲、乙.
故答案为:(1)在电流和通电时间相同时,电阻越大产生的热量越多;(2)移动滑片;同一根电阻丝;(3)甲丙;甲乙;丙甲乙.
点评 本题通过焦耳定律的实验重点考查了学生对控制变量法、转化法的掌握和应用,以及学生分析实验现象得出结论的能力;控制变量法为物理实验中的常用方法,应重点掌握.
练习册系列答案
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| B. | 先选定一段较短的时间,测定小球在这段时间内通过的路程 | |
| C. | 先选定一段较长的路程,测定小球通过这段路程所用的时间 | |
| D. | 先选定一段较短的路程,测定小球通过这段路程所用的时间 |
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(2)由此可见,能反映物质的一种特性,由此我们引入密度这个物理量、分析实验数据;同种物质的密度与物体的质量、体积无关(选填“无关”或“有关”).
(3)为了更全面地总结密度这一特性,他们还必须换用几种不同的物质进行实验.
(4)进行多次实验在本实验中的目的是为了得出普遍的规律.
(5)小明想测量盐水的密度,以下实验步骤,正确的顺序是④⑤②①③.
①算出量筒中盐水的质量m
②称出烧杯和剩余盐水的质量m2
③将m、V值代入公式ρ=$\frac{m}{V}$
④在烧杯中盛盐水,称出烧杯和盐水的总质量m1
⑤将烧杯中盐水倒入量筒中一部分,测出这部分盐水的体积V.
| 次数 | 物体 | 质量m/g | 体积V/cm3 | 质量/体积(g/cm3) |
| 1 | 铝块1 | 54 | 20 | 2.7 |
| 2 | 铝块2 | 81 | 30 | 2.7 |
| 3 | 铝块3 | 108 | 40 | 2.7 |
| 4 | 木块1 | 108 | 216 | 0.5 |
| 5 | 木块2 | 50 | 100 | 0.5 |
| 6 | 木块3 | 10 | 20 | 0.5 |
(2)由此可见,能反映物质的一种特性,由此我们引入密度这个物理量、分析实验数据;同种物质的密度与物体的质量、体积无关(选填“无关”或“有关”).
(3)为了更全面地总结密度这一特性,他们还必须换用几种不同的物质进行实验.
(4)进行多次实验在本实验中的目的是为了得出普遍的规律.
(5)小明想测量盐水的密度,以下实验步骤,正确的顺序是④⑤②①③.
①算出量筒中盐水的质量m
②称出烧杯和剩余盐水的质量m2
③将m、V值代入公式ρ=$\frac{m}{V}$
④在烧杯中盛盐水,称出烧杯和盐水的总质量m1
⑤将烧杯中盐水倒入量筒中一部分,测出这部分盐水的体积V.
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