题目内容

14．因电路老化发生火灾引发的生命安全问题引起社会各界的强烈关注，那么导线产生的热量与哪些因素有关呢？
（1）小唯同学提出了下面的猜想；
猜想A：与通过导线的电流有关；
猜想B：与导线的电阻有关；
我们还可以猜想：与导线的通电时间有关．
（2）小唯同学运用如图1所示的电路进行实验，实验中要在三个烧瓶中装入质量相等（填“相等”或“不等”）的煤油（填“煤油”或“水”），并用电阻丝加热，实验电路中还需要添加的器材是电流表和记时器．
（3）小唯同学同时闭合开关S1，S2，通过实验得出了如表一组数据：
烧瓶
名称		导线的电阻
R/Ω		通过导线的电流
I/A		通电时间
t/min		液体升高温度
△T/℃
甲50.252
乙100.254
丙100.359
通过分析甲、乙两烧瓶中液体温度的变化可得出结论：其他条件不变时，导线产生的热量与导线的电阻成正比；通过分析乙，丙两瓶烧瓶中液体温度的变化可得出结论：其他条件不变时，导线产生的热量与电流的平方成正比．
（4）探究同一问题小山同学采用了如图2所示的实验装置，其中两个透明的容器中密闭了等量的空气，实验中利用U型管中液面变化反映了密闭空气温度的变化，请你对小唯和小山两位同学设计的实验的优劣进行简单的评价：小山实验设计效果更明显．（写出一点即可）

分析 （1）导线产生的热量可能与通电时间有关系；
（2）本实验中通过液体升高温度反应电流通过导体产生热量，由此根据Q=cm△t分析烧瓶中放入液体质量和各类；
（3）根据控制变量法，探究导线产生的热量与导线的电阻关系时，应控制电流和通电时间相同，由此从表格中选择合适的实验数据分析得出结论；
由表格数据丙与乙电阻，通电时间相同，由此分析导线产生热量与电流关系；
（4）比较两个实验装置，用空气做实验，空气受热后膨胀明显．

解答 解：
（1）通电时间越长，可能产生的热量也会越多；
（2）实验中是通过烧瓶中液体升高的温度反应导体产生热量的多少，根据Q=cm△t，液体吸热与液体升温与液体的质量和液化的比热容有关，所以三个烧瓶中应装入质量相等的液体；
因为煤油的比热小于水的比热，所以使用煤油温度变化更明显；
要探究导体产生热量与电流和时间关系，实验中还要有电流表和记时器；
（3）根据控制变量法，探究导线产生的热量与导线的电阻关系时，应控制电流和通电时间相同，由表格中甲和乙两次数据符合此条件，乙电阻是甲的2倍，乙中液体升高温度
是甲的2倍，由此说明：导线产生的热量与导线的电阻成正比；
由表格数据丙与乙电阻，通电时间相同，丙中电流与乙中电流0.3A：0.2A=3：2，液体升高温度9：4，即导体产生热量也是9：4，由此说明：其他条件不变时，导线产生的热量与电流的平方成正比；
（4）图2中小山的实验是给空气加热，通过U形管里液面高度差反应导体产生热量的多少，因为空气受热膨胀显著，所以效果更明显．
故答案为：
（1）通电时间；
（2）相等；煤油；电流表和记时器；
（3）正；乙；电流的平方；
（4）小山实验设计效果更明显．

点评 本题探究电流产生热量影响因素的实验，考查了实验器材的选择、实验数据分析和评估等，用好控制变量法的转换法是本题解题的关键．

练习册系列答案
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5．在测定小灯炮的电阻和额定功率的实验中，有器材：电阻约为10Ω的小灯泡一只，量程为3V的电压表一个，开关一个，滑动变阻器一个，电源电压3V，导线若干．另可供选择的电流表有：
A．量程为100mA的电流表；
B．量程为0.6A的电流表；
C．量程为3A的电流表；
（1）在测定小灯泡的额定功率实验前应先记录小灯泡的额定电压（额定电压/电阻/额定功率）．
（2）为保证测量比较准确，电流表应选B．
（3）实验的电路图如图所示，图中甲是电流表．连接电路时，开关应断开．
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2．小宇乘坐爸爸驾驶的小汽车外出游玩，发现车内吊着的一个装饰物在摆动，摆动很有节奏且来回摆动一次时间大致相同．他想：摆动一次所需的时间（周期）与什么因素有关？于是他找来一些长短不一的细线和质量不同的小球，如图，通过改变摆长、摆角、摆球质量的办法，做成不同的单摆来探究．测量相关实验数据，记录如下：
实验次数1234
实验一摆长L=1m
摆角θ=7°		摆球质量m/g20304050
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实验二摆长L=1m
摆球质量 m=40g		摆角θ/°5678
周期T/s2.002.012.002.00
实验三摆球质量 m=40g
摆角θ=7°		摆长L/m0.360.490.640.81
周期T/s1.201.401.601.80
（1）分析表中的数据，可以得出单摆的周期与质量无关，与摆角无关，与摆长有关．（选填“有关”或“无关”）
（2）小宇采用的实验方法是：控制变量法．
9．在“用电流表和电压表测电阻”的实验中，电源电压为3V，待测电阻的阻值约为10Ω．
（1）实验原理是：R=$\frac{U}{I}$．
（2）用笔画线，将图（甲）中的电路连接完整．
（3）实验中，滑动变阻器的作用除了能保护电路外，主要是改变待测电阻两端电压．
（4）实验中，测量了三次电阻值．测待测电阻的阻值是D．
（只有一个选项正确，将正确的选项前面的字母填在横线上）
A．测量所得的最大值B．测量所得的最小值
C．测量所得的最大与最小之间的值D．三次测量值的平均值
（5）实验中若电流表损坏，某同学用剩余的器材和一个阻值已知的电阻也完成了该实验．实验电路如图（乙）所示（电压表未画出），R0是阻值已知的电阻，Rx是待测电阻．某次实验该同学将滑动变阻器的滑片滑到某一位置．
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②待测电阻RX的表达式是：RX=$\frac{{U}_{2}}{{U}_{1}}{R}_{0}$．
19．在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中，待测小灯泡额定电压为2.5V．
（1）请用笔画线代替导线，将图甲所示的实验电路未连接部分连接好（连线不得交叉）．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于B（填“A”或“B”）端．

猜想电压表示数情况电流表示数情况
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6．（1）如图所示，请画出物体所受重力的示意图．
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3．“五一”节小军随父母乘汽车去青岛旅游，路上既感受到了高速公路的快速、便捷，同时也感受到了高速公路维修带来的诸多不便．这么好的道路怎么会损坏了呢？
经过小军父子的激烈辩论．他们提出了如下的猜想：
猜想一：道路的损坏程度可能与汽车质量的大小有关．
猜想二：道路的损坏程度可能与汽车速度的大小有关．
猜想三：道路的损坏程度可能与路面的材料有关．
小军感到要自己通过实验收集证据验证上述猜想存在困难，于是让父亲帮忙从路政部门的一个叔叔那里得到了如表的权威数据：
序号1234567
汽车的实际载重量5t10t10t15t15t20t20t
路面材料水泥水泥沥青水泥沥青水泥沥青
道路损坏程度很轻很轻很轻较重较轻很重很重
注：上表中汽车的额定载重量为10t．
（1）认为提出猜想一的依据是：汽车的质量越大，它对地面的压力就越大，对地面的压强也就越大，容易破坏路面．
（2）比较表中4、5 （填序号）两组数据可知，道路的损坏程度与路面的材料有关．
（3）上表权威数据中没有涉及车速的大小，你是怎样看待的？通过事例说明你的观点．道路的损坏程度与汽车的速度大小无关；
参考事例：如果道路的损坏程度与汽车的速度大小有关，那么修建高速公路就没有实际意义了．
4．在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）把支点放在质地均匀的杠杆中间，目的是减小杠杆的自重对实验的影响：
（2）实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，如发现杠杆左端偏高，则可将平衡螺母向左调节．
（3）实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了B
A．减小摩擦                B．获取多组实验数据归纳出物理规律
C．使每数数据更准确        D．多次测量取平均值减小误差
（4）调好后，第一组按图（乙）进行实验，第二组按图（丙）进行实验，你认为第二组实验更好，理由是便于从杠杆上直接读取力臂．

（5）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图丁所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符．其原因是：杠杆自重的影响．

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