题目内容

14．在探究“电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”时，薛物理同学提出了如下猜想：
猜想一：电流通过导体产生热量的多少可能与导体的电阻大小有关；
猜想二：电流通过导体产生热量的多少可能与通过导体的电流大小有关；
猜想三：电流通过导体产生热量的多少可能与通电时间的长短有关．
为此他设计了如图所示的实验装置，将一段电阻丝装在透明、密闭的绝热容器中，橡胶管将密闭容器和装有红色液体的U形玻璃管相连．这样的装置共6个，封闭其内电阻丝R的阻值分别是5Ω、5Ω、10Ω、10Ω、15Ω、15Ω．其它器材还有：电源、开关各一个，5Ω、10Ω、15Ω电阻丝各一根，停表一块，导线若干．
请你帮助薛物理同学回答下列问题：
（1）在实验中，密闭容器内的空气质量应该相等（选填“相等”或“不相等”）；
（2）探究“猜想一”时，连接电路时应选用阻值不同（选填“相同”或“不同”）的电阻丝，并将电阻丝串联（选填“串联”或“并联”），当通电时间相同时，通过观察U形玻璃管中液面高度的变化，从而比较得出电流通过导体产生热量的多少是否与导体的电阻大小有关．
（3）设计探究“猜想二”的记录实验数据的表格．

分析 （1）在实验前，为了使U形管中的左右液面相平，即两边产生的压强相等，应该在容器内封闭质量相等的空气．这样便于利用控制变量法和转换法对各个猜想进行探究，也排除其它因素对实验过程的影响；
（2）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关．探究电流产生的热量跟电流大小关系时，控制电阻和通电时间不变；探究电流产生的热量跟电阻的关系时，控制电流和通电时间不变；探究电流产生的热量跟通电时间的关系时，控制电流和电阻不变．根据试验装置可知，电流通过导体产生热量使得容器中的空气受热膨胀，从而导致U型管中的液面会发生变化，且电流通过电阻丝产生的热量越多，容器中空气的温度就越高，压强就越大，U形管中液面高度差就越大．故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（3）根据控制变量法和转换法对“猜想二”进行分析，设计出符合题意的表格．

解答 解：（1）为了便于利用控制变量法和转换法对各个猜想进行探究，在实验前，应该使U形管中的左右两管液面相平，即两边产生的压强相等，这样应在容器内封闭质量相等的空气；
（2）探究“猜想一”时，即“探究电流通过导体产生热量的多少可能与导体的电阻大小有关”，应控制电流和通电时间不变，使所选用的电阻发生变化，所以连接电路时应选用阻值不同的电阻丝；虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映；
（3）欲设计探究“猜想二”的记录实验数据的表格，根据控制变量法设计使两个电阻和通电时间不变，通过的电流发生变化；根据转换法设计记录两管中液面高度的变化（即反映电流通过电阻丝产生的热量多少）．且要有实验的结论．实验次数不少于三次，表格设计如下表：

次数通过电阻丝R1、R2电流I电阻丝R1、R2的电阻/Ω通电
时间t/s		U形玻璃管1中液面高度的变化U形玻璃管2中液面高度的变化结论
1不同相同相同
2不同相同相同
3不同相同相同
故答案为：
（1）相等；
（2）不同；串联； U形玻璃管中液面高度的变化；
（3）如上表．

点评 本题主要考查了学生对焦耳定律探究实验的了解和掌握；正确理解和合理运用控制变量法、转换法是解答此题的关键．

练习册系列答案
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4．在“测定小灯泡额定功率”的实验中，电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V．
（1）根据实物图甲请在图丙的方框内画出对应的电路图．
（2）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该移到A（A/B）端，闭合开关后移动滑片，发现小灯泡不亮，电压表示数相当于电源电压，故障原因可能是小灯泡断路．
（3）实验时，要使小灯泡正常发光，应移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为3.8V；此时电流表的示数如图乙所示，其示数为0.7A，那么小灯泡的额定功率是2.66W．
5．小明观察发现，弹簧测力计的刻度是均匀的，由此他猜想弹簧的伸长量与它受到的拉力成正比．为了验证猜想，小明决定独自进行实验．

（1）要完成实验，除了需要如图1所示的一根两头带钩的弹簧、若干相同的钩码（每个钩码重力已知）、铁架台以外，还需要的测量仪器是刻度尺．进行实验后小明记录数据如下表，表中数据明显错误的是第4次实验．
实验次数1234567
拉力（钩码总重）F/NO123456
弹簧伸长量△L/cmO0.400.801.701.602.002.40
（2）去除错误的一组数据，在图2中画出弹簧伸长量与所受拉力的关系图线．
（3）由图象可验证小明的猜想是正确的（填“正确”或“错误”）．    
（4）小华认为实验中可以用弹簧测力计代替钩码．他独自实验的过程是：用弹簧测力计挂钩勾住弹簧下端向下拉来改变力的大小，力的数值由弹簧测力计读出．你认为独自完成实验用弹簧测力计好，还是用钩码更好一些？答：用钩码更好；理由是：弹簧测力计难控制，力的大小、弹簧的伸长量不易确定．
2．小华利用如图甲所示装置“探究弹簧的伸长跟外力的关系”时，记录数据如表：
钩码质量/g0100200300400500
指针位置/cm24681014
实验结束，当去掉钩码后，指针指在2.5cm刻度线处．
（1）指出实验操作中的错误之处：所挂钩码超过弹簧的弹性限度；
（2）分析数据，得出结论：在拉力不大于4N的情况下，弹簧伸长的长度与拉力成正比；
（3）这一结论在生活中的应用是弹簧测力计；
（4）该同学作出了弹簧受力与弹簧伸长长度的关系图，如图乙所示．其中正确的图象是a．
9．如图是探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”的部分实验电路，其中A瓶中铜丝的阻值小于B瓶中镍铬合金丝的阻值．在实验中应使两瓶中所装的煤油质量相等，通电后，会发现B瓶中煤油的温度升高的较快（选填“A或B”）．（不计热损失）
19．在焦耳定律的探究实验中，小华准备了如下的实验装置．
（1）将图（1）的装置连入电路中进行实验，通电一段时间后，左边（填：左、右）的电阻产生的热量多，由此可以得出结论在通电时间和电流相同时，电阻越大，电流产生的热量越多
（2）从图中可以看出，小华图（2）的实验装置是用来研究电热与电流的关系；
（3）请在图（3）的线框中画出图（2）完整的实验电路图，

（4）图（2）中的装置通电一定时间后，可以看到，左边管中液面高于右管中的液面（填：高于，等于，低于）；由此可以得出结论在通电时间和电阻相同时，电流越大，电流产生的热量越多．
6．小华同学为探究浮力的大小做了如图所示的实验，四个实验步骤中弹簧测力计的示数分別F1、F2、F3、F4，它们之间的关系是（　　）
A．F1-F3=F4-F2B．F2-F3=F4-F1C．F1-F4=F2-F3D．F1=F2=F3=F4
3．由下列生活现象所联想到的物理知识，错误的（　　）
A．茶壶的盖上留一小孔，水容易倒出，是利用了大气压强
B．把鸡蛋往碗沿上一磕，鸡蛋破了，是利用了力的作用是相互的
C．生活中的梦幻香皂的重力约5N
D．泼水时，盆留在手中，水由于惯性飞出去
4．在测量小灯泡电功率的实验中，实验室所提供的器材有：电源（电压恒为6V），小灯泡L标有“2.5V”字样、其电阻约为5Ω的小灯泡，电流表，电压表，开关各一个，导线若干，滑动变阻器．

（1）图甲是小刚连接的部分实物图，请你用笔画线代替导线，将实物图连接完整；
（2）检查电路连接无误后，将滑动变阻器的滑片置于A端（选填“A”或“B”），闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表没示数，但电压表有示数，可能的原因是小灯泡断路；
（3）小刚改正错误后，闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，记下各组对应的电压表和电流表的示数，并绘制如图乙所示的I-U图象，根据图象可知小灯泡的额定功率是0.75W；图中的曲线反映灯丝的电阻会变大，原因是灯丝电阻随温度的升高而增大．
（4）实验中，某同学按同一电路连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，检查后发现连线正确，请你找出她在实验中的不当之处是滑动变阻器的滑片没有移到最大阻值处（或连接电路过程中开关没有断开）．（写出一处即可）

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