题目内容

12．小明猜想导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量就越多．为了验证猜想，他准备了三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油，并将三段阻值不同的电阻丝（RA＜RB＜RC），浸在煤油中，再用带有规格完全相同的温度计的橡胶塞封住瓶口，如图甲所示．然后他将电源、开关、电流表、滑动变阻器、图甲中的烧瓶①、导线连成如图乙所示的电路．接下来小明进行了如下操作：
a．闭合开关，移动滑动变阻器滑片到适当位置，电流表的示数为I，记录相关数据．
b．断开开关，用烧瓶②替换下烧瓶①，闭合开关，移动滑动变阻器滑片到适当位置，使电流表的示数仍为I，记录相关数据．
c．断开开关，用烧瓶③替换下烧瓶②，闭合开关，移动滑动变阻器滑片到适当位置，使电流表的示数仍为I，记录相关数据．

请你分析并回答下列问题：
（1）在小明设计的探究实验中，自变量是电阻．
（2）小华认为小明的实验操作不能验证他的猜想．其理由是没有控制导体的通电时间不变．

分析 探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变，而电阻是改变的，所以此题据控制变量的思维考虑即可解决．

解答 解：（1）据题目可知，小明准备了3个阻值不同的定值电阻，分别进行实验，观察电热的多少，故是为了探究电热和电阻的关系，故在小明设计的探究实验中，自变量是电阻；
（2）由于小明是通过换电阻进行实验的，在换电阻的时候，没有控制相同的时间，所以不能验证自己的猜想．
故答案为：（1）电阻；（2）没有控制导体的通电时间不变．

点评 此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键．

练习册系列答案
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2．在测量额定电压为3.8V、阻值大约为10Ω的小灯泡的电功率时，滑动变阻器上标有“20Ω  1A”的字样，小明同学已连接的部分电路如图甲所示．

（1）请你用笔画线代替导线，在甲图中把电路连接完整（导线不允许交叉）．
（2）本次实验需要测量小灯泡两端电压分别为U额、0.8U额、1.2U额这三种情况下的电功率，请在下面空白处设计实验记录表格（不填写实验数据）．
（3）小明连完电路后，闭合开关S，发现小灯泡L发光较暗，观察电压表、电流表均有示数，移动滑动变阻器的滑片P，电压表、电流表示数均不变，出现这种现象的原因是滑动变阻器都接下面两个接线柱．
（4）排出故障后，闭合开关将滑动变阻器的滑片移到某位置时，小灯泡正常发光，电流表示数如图乙示数，则通过小灯泡的电流为0.32A，其额定功率是1.216W．
（5）小红发现电压表损坏，老师又给了她两个开关S1、S2和一个阻值为R的定值电阻，其他器材与小明的相同，设计了如图丙所示的电路也测定了该小灯泡的额定功率，请写出实验步骤及表达式．
实验步骤：
①闭合开关S、s1，调节滑片P，使电流表A的示数为$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；；
②保持滑动变阻器阻值不变，闭合开关s2，断开开关s1，读出电压表A的示数为I．
表达式：P额=3.8V×（I-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．．
3．某学生在探究“弹簧的长度与外力的变化关系”时，利用如图1所示器材和数只钩码做实验，并记录了相应的数据，如表
钩码重（N）00.51.01.52.02.53.0
指针位置（cm）2345677.5

（1）这项研究在实际中的应用是弹簧测力计；
（2）分析数据，你可得出的结论是在一定的范围内，弹簧的伸长量跟受到的拉力成正比；
（3）该同学作了弹簧受力与弹簧伸长长度的关系图，其中正确的图象是B．
（4）由图可知，该弹簧受到的拉力每增加1N，弹簧的伸长增加2厘米．
20．在探究“影响电流热效应的因素”的实验中：
（1）为了探究电流产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在三个烧瓶内各安装一根带有绝缘漆的电阻丝，并插入一支温度计，三个烧瓶中的液体质量相等．该实验通过比较温度计示数变化来判断相同时间内不同电流产生的热量多少．下面的探究实例中，也是采用这种研究方法的是B．
A．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻
B．在探究影响压力作用效果因素的实验中，用小桌陷入沙坑深浅反映压力作用效果大小．
C．探究动能大小与质量关系时，让小车们从同一高度释放实验中为了现象明显，烧瓶内液体应选择煤油．（选填“煤油”或“水”）
（2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（见表）．
实验次数电流/A通电时间/S电阻/Ω温度升高量/℃
10.330201.5
20.630206.0
由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量越多．
（3）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中B（填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与中图中的烧瓶电阻串联（填“串联”或“并联”）．
（4）小明提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他应选择乙图中A（填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换成相同质量的水，水和煤油吸热的多少是通过加热时间（选填“温度计示数”或“加热时间”）来反映的．
7．如图所示，某实验小组做“伏安法测量电阻”的实验，所用的实验器材有：电压为6V的电源，待测电阻RX，以及符合实验要求的滑动变阻器、电流表、电压表、导线和开关．

（1）该实验的原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图甲所示，那么，接下来的操作步骤应该是将指针调零．
（3）小组同学在解决好上述问题后，连接了如图乙所示的部分实物电路，请你用铅笔画线代替导线将实物电路连接完整（要求电压表指针要过半，导线不能交叉）．
（4）正确连接电路闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电压表的示数都约为6V，电流表的示数几乎为0，则电路的故障可能是待测电阻Rx断路．
（5）排除故障后进行实验，当电流表的示数为0.25A时，电压表的示数如图丙所示，则该待测电阻Rx的阻值为10Ω．
（6）小明测完电阻RX后，又增加了四个定值电阻（5Ω，15Ω，20Ω，25Ω），用原电路来探究电流跟电阻的关系，得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图象，若滑动变阻的规格有：R1（20Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A），则小明选用的滑动变阻器是R2（选填“R1”或“R2”）．
17．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，小明决定进行实验．

（1）要完成实验，除了需要如图1中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/N0123456
弹簧伸长量△L/cm00.400.801.701.602.002.40
（2）去除错误的一组数据，在图2中作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）小华认为试验中可以用弹簧测力计代替钩码．他的做法是：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．你认为用弹簧测力计好，还是用钩码更好一些？答：钩码；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．
4．在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，小红同学用弹簧测力计匀速拉动同一木块在水平放置的长木板上进行甲、乙、丙三次实验（木块各面粗糙程度相同）：

（1）实验中匀速拉动木块的目的是利用二力平衡的知识，可以间接测出木块受到的滑动摩擦力大小．
（2）实验数据如表：
实验过程木块对木板压力/N弹簧测力计示数/N滑动摩镲力/N
甲522
乙522
丙72.82.8
①比较甲和乙实验数据可知，滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关．
②比较甲和丙实验数据可知，滑动摩擦力的大小与压力大小有关．
1．一物理兴趣小组“探究物体的动能和哪些因素有关”的过程如下．
a．如图甲，让质量不同的钢球分别从同一轨道、同一高度由静止开始滚下，撞击水平轨道左端的物块B，比较物块B滑行距离的远近．
如图乙，让质量相同的钢球分别从同一轨道、不同高度由静止开始滚下，撞击水平轨道左端的物块B，比较物块B滑行距离的远近．
b．分析试验结果，形成结论．
（1）让钢球从斜面滑下的过程中，钢球的重力势能转化为动能．
（2）图甲探究的是速度相同的物体，质量越大，动能就越大．
（3）如果影响一个物理量的因素存在两个或两个以上，当研究这个物理量与这些因素的关系时，常采取类似本实验的做法，这种实验方法是控制变量法．
c．实验反思．
（4）组内有的同学认为水平面是光滑的更有助于完成本实验，小明不同意这一观点，小明认为如果水平面是光滑的，物块B将一直运动下去，无法比较其滑行距离的远近．小明的理论依据是牛顿第一定律．（填写定律名称）
（5）在图乙中的两次实验操作，第一次物块B被撞的远，木块受到的摩擦力为f1；第二次物块B被撞得近，木块受到的摩擦力为f2，则f1与f2的大小关系是f1=f2
．
2．在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下的猜想：
①可能跟物体浸入液体的深度有关；
②可能跟物体的重力有关；
③可能跟物体的体积有关；
④可能跟物体浸入（排开）液体的体积有关；
⑤可能跟液体的密度有关．
为了验证上述猜想．小明做了如图所示的实验：他在弹簧测力计下端挂一个铁块，依次把它缓缓地浸入水中不同位置，在这一实验中：
（1）铁块分别在1-2-3的位置，观察弹簧测力计的示数变化是变小选填（变大、变小或不变）．在位置3-4中，弹簧测力计的示数变化是不变填（变大、变小或不变）这说明物体受到的浮大小与浸入液体的深度无关．
（2）比较实验的1-5整个过程，分析弹簧测力计的示数的变化规律，可以总结出的结论是物体受到浮力大小和物体排开液体的体积与液体的密度有关．

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