實驗27探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關

實驗梳理

__________________A

實驗：探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關

【實驗目的】探究影響電流通過導體產(chǎn)生的熱量的多少與哪些因素關系

【實驗原理】電熱絲通電發(fā)熱，溫度升高，把熱量傳遞給煤油；煤油吸收熱量，內(nèi)能增大，溫度升

高，故溫度計實數(shù)上升。所以，通過比較溫度計升高的溫度來反映電熱絲產(chǎn)生熱量多少。

【實驗器材】電源、開關、導線、組織不同的兩段電阻絲、電流表、滑動變阻器、溫度計、煤油、

天平、兩個燒瓶(帶橡膠塞)等。

【進行實驗與收集證據(jù)】

(1)如圖所示，將兩根阻值不同的電阻絲串聯(lián)接入電路。閉合開關，通電一段時間后，觀察U形

管中液面高度差的變化；

(2)如圖所示，在右方密閉容器內(nèi)外并聯(lián)兩根5。的電阻絲，目的是改變通過該容器內(nèi)電阻絲的電

流大小，通電一段時間后，觀察U形管中液面高度差的變化；

實驗次數(shù)電流關系電阻大小/Q通電時間關系U形管中液面高度差Ah

左右左右左右左右

1

2

【分析論證】

電流關系電阻大小/C通電時間關系U形管中液面高度差Ah

實驗次數(shù)

左右左右左右左右

1相等510相等小大

2大小55相等大小

(1)在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多。

(2)在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。

(3)在電流相同、電阻相同的情況下，通電時間越長，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多。

【實驗結論】

電流越大，電阻越大，通電時間越長，電流通過導體產(chǎn)生的熱量越多。

【交流討論】

在理想情況下，圖1中左側U形管中液面高度差事右側U形管中液面高度差的一半；圖2中左側

U形管中液面高度差事右側U形管中液面高度差的4倍(可由焦耳定律推導)

【實驗方法】

轉換法：通過U形管兩邊液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，從而反映電流通過電阻產(chǎn)生

熱量的多少。

控制變量法：實驗操作(1)是通過串聯(lián)保證電流相同；實驗操作(2)中，左邊容器內(nèi)電阻絲中電流是右

邊容器內(nèi)電阻絲中電流的2倍，探究電熱與電流的關系。

考向點撥

《探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關》?？紗栴}：

(1)實驗目的：通過實驗得出電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少與電流大小、導體的電阻大小、通電

時間長短有關。

(2)實驗原理：通過U形管中液面的高度差來反映電熱絲產(chǎn)生熱量的多少。

(3)實驗方法：轉化法、控制變量法。

①轉化法：通過U形管中液面的高度差來反映電熱絲產(chǎn)生熱量的多少。

②控制變量法：

a.探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系：控制通過電熱絲的電流和通電時間相同，改變電熱絲的阻值，

觀察U形管兩側液面的高度差；

b.探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關系:控制電熱絲的電阻和通電時間相同,改變通過電熱絲的電流,

觀察U形管兩側液面的高度差;

C.探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時間的關系：控制電熱絲的電阻和通過電熱絲的電流相同，改變通電

時間的長短,觀察前后量程U形管液面的高度差。

(4)實驗步驟：①如下圖所示，兩容器中電阻絲阻值不同，通過它們的電流相等，通電時間相同，

右邊U形管中的液面高于左邊U形管中的液面，說明右邊容器中電阻絲產(chǎn)生的熱量多。這表明：在電

流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。

②如下圖所示，兩容器中電阻絲的阻值相同，根據(jù)串、并聯(lián)電路中電流的規(guī)律可知，通過左邊容器

中電阻絲的電流大于通過右邊容器中電阻絲的電流，通電時間相同，左邊U形管中的液面高于右邊U形

管中的液面，說明左側容器中的電阻絲產(chǎn)生的熱量多。這表明：在電阻相同、通電時間相同的情況下,

通過電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。

③由常識可知，在電流、電阻相同的情況下，通電時間越長，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多。

(5)實驗結論：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟導體的電阻、通過導體的電流和通電時間有關，導體

的電阻越大、通過導體的電流越大、通電時間越長，產(chǎn)生的熱量就越多。(準確描述出實驗結論)

(6)改進創(chuàng)新：

其他實驗裝置，如圖所示：

①被加熱的物質(zhì)選用煤油或空氣的原因：a.不導電，對實驗結果影響?。籦.比熱容小，實驗現(xiàn)象明

顯。

②利用溫度計示數(shù)的變化或U形管中液面高度差反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少;

③實驗異?，F(xiàn)象分析，通電一段時間后，U形管兩側液面高度差為零：可能是電阻絲短路或斷路。

r1典例精析)

【典例1】

如圖甲、乙所示為“探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關”實驗的部分裝置，兩個相同

的透明容器中封閉著質(zhì)量相等、溫度也相同的空氣。

溫度計

甲乙丙

⑴探究“電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與電流的關系”時，選擇(選填“甲”或“乙”)圖裝

置進行實驗，兩電阻產(chǎn)生熱量的多少可以通過觀察來比較；

(2)連接好電路后閉合開關，通電一段時間后根據(jù)圖甲可以得出結論：導體時產(chǎn)生的熱量與

有關；

(3)家用電暖器，發(fā)熱管熱得發(fā)紅，而串聯(lián)的電源線卻不熱，主要是因為發(fā)熱管的比電

源線的大；

(4)完成上述實驗后，小明同學受到啟發(fā)，對裝置進行改造，準備探究“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”

的實驗，裝置如圖丙所示，A、B兩個電阻絲的電阻應該是(選填“相同”或“不同”)的；

(5)兩個燒瓶中分別加入初溫相同、相等的水和煤油，通電一段時間后，煤油的溫度更

高，說明(選填“水”或“煤油”)的吸熱能力更強。

【典例2】

如圖所示為“探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關”實驗的部分裝置，兩個相同的透明

(1)實驗中通過觀察的變化來反映電阻產(chǎn)生熱量的多少，這種實驗方法的是

(2)連接好電路后閉合開關，通電一段時間，觀察到右側液面高于左側液面，如圖甲所示，表明在

電流和通電時間相同的情況下，越大，產(chǎn)生的熱量越多；

(3)乙圖是為了探究導體產(chǎn)生熱量與的關系；圖中&與鳥并聯(lián)，目的是使通過《與“的—

不同；

(4)某小組在利用乙圖裝置實驗時，發(fā)現(xiàn)左右兩側U形管液面上升高度相同，與其他小組的實驗現(xiàn)

象都不同，經(jīng)檢查氣密性良好請你分析實驗現(xiàn)象不同的原因是用(選填“斷路”或“短路”)；

(5)排除故障后，在相同時間內(nèi)舄與此產(chǎn)生的熱量比為0

41對點練習)

【訓練1】

如圖甲所示，是探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關的實驗裝置。A、B兩個相同的透

明容器中各有一段電阻絲，它們分別通過U形管內(nèi)的液體使容器內(nèi)封閉等量的空氣，閉合開關前兩U

形管內(nèi)左右兩端的液面均在同一水平面上。

甲乙

(1)實驗中用來反映電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少。

(2)閉合開關通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)與B相連的U形管中液面高度差比與A相連的U形管中液面

高度差大，由此可以得到的結論0

(3)將圖甲中虛線框里的裝置換成圖乙所示裝置進行實驗，可以探究電流通過導體時產(chǎn)生熱量跟—

是否有關。

【訓練2】

如圖所示為“探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關”實驗的部分裝置，兩個相同的透明

容器中封閉著等量的空氣。

(1)實驗中通過觀察的變化來反映電阻產(chǎn)生熱量的多少，下列實驗中，也運用了這種實驗方

法的是(填序號)；

①比較不同物質(zhì)的吸熱能力

②探究電流與電壓、電阻的關系

(2)閉合開關，通電一段時間，觀察到右側液面高于左側液面，如圖甲所示。表明在電流和通電時

間相同的情況下，越大，產(chǎn)生的熱量越多；

(3)乙圖中凡與凡并聯(lián)，目的是使通過與與與的不同；

(4)某小組在利用乙圖裝置實驗時，若接通電路一段時間后，右側U形管的液面高度差逐漸變大，

但左側形管的液面高度不變，經(jīng)檢查電路也沒有出現(xiàn)故障，則可能的原因是o

【訓練3】

如圖所示是“探究電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關”的實驗裝置，將四段電阻絲隊

從c、d分別密封在完全相同的盒子內(nèi)，盒內(nèi)封閉一定量的空氣，其中圖乙中另取阻值為5c的電阻在

盒外與盒內(nèi)電阻并聯(lián)。

(1)通電后，透明容器中電阻絲的內(nèi)能是通過的方式改變的；在實驗中電流通過電阻時產(chǎn)生

熱量的多少是通過觀察U形管中來比較的；

(2)圖甲可探究電流產(chǎn)生的熱量與的關系；

(3)圖乙中若將容器外的電阻換成10。的，實驗現(xiàn)象較之前相比更(選填“明顯”或“不明

顯”)；換完電阻通電一段時間后，電阻絲C和d產(chǎn)生的熱量之比為O

【訓練4】

如圖是探究“電流通過導體時產(chǎn)生熱量與哪些因素有關”的實驗裝置，兩個相同的透明容器中密封

著等質(zhì)量的空氣。

(1)實驗中通過觀察來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少。

(2)甲圖探究的是電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與的關系，4的作用是，在相同時間內(nèi)，

電流在左側容器中通過電阻產(chǎn)生的熱量與電流在右側容器中通過電阻產(chǎn)生的熱量之比是o

(3)由乙圖可知，在____和通電時間一定時，越大，電流通過導體時產(chǎn)生的熱量越多。

(4)容器內(nèi)電阻絲熱得發(fā)紅時，而與之連接的導線卻不怎么熱，這個問題可以用(選填“甲”或

“乙”)圖的結論來解釋。

【訓練5】

小京用如圖所示的電路探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關“。兩個相同的燒瓶中裝有質(zhì)量和初

溫相同的煤油，電阻絲4、”的材料和長度相同，但凡的橫截面積較小。

(1)電阻絲&的阻值__________(選填“大于”“小于”或“等于”)電阻絲&的阻值。

(2)該實驗采用串聯(lián)電路可以控制和通電時間相同。

(3)實驗中通過觀察來比較電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少。

(4)通電一定時間后，發(fā)現(xiàn)裝有電阻絲凡的燒瓶中溫度計示數(shù)更高，由此得出的實驗結論是：其他

條件一定時，電流產(chǎn)生的熱量與有關。

【訓練6】

甲、乙兩圖為“探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關”實驗的部分裝置圖，兩個相同的

透明容器中封閉著等量的空氣。

(2)探究“電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與電流的關系”時，應選擇(選填“甲”或“乙”)圖裝

置進行實驗。通過觀察實驗現(xiàn)象，可以得到的實驗結論是：當電阻和通電時間相同時，電流越

(選填“大”或“小”)，電流通過導體時產(chǎn)生的熱量越多；

(3)連接好電路后閉合開關，通電一段時間后圖乙的容器中左、右兩個電阻產(chǎn)生熱量的比值

QE:。右=；

(4)完成上述實驗后，小明同學又設計了如圖丙所示實驗裝置，探究“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”，

其中A、B兩個電阻絲的電阻應該是(選填“相同”或“不同”)的。向兩個燒瓶中分別加入初

溫相同、質(zhì)量相等的水和煤油，通電一段時間后，煤油的溫度更高，說明(選填“水”或“煤

油”)的吸熱能力更強；

(5)【拓展】在圖乙中，若接通電路一段時間后，左側U形管的液面高度差明顯變大，但右側U形

管液面高度差不變，后發(fā)現(xiàn)是由于電路故障引起的，則原因可能是0

A.為電阻絲斷路B.4電阻絲斷路

C.4電阻絲斷路D.4電阻絲短路

【訓練7】

在探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關”的實驗裝置中，甲、乙、丙三個透明容器中密

封著初溫、質(zhì)量相同的空氣。實驗小組的同學猜想：電流通過導體產(chǎn)生的熱量可能與通過導體的電

(2)選用組合，并將它們聯(lián)接到電源兩端進行實驗，可以探究電熱與電阻的

關系，通電一段時間后，(選填“左”或“右”)側容器產(chǎn)生的熱量更多；

(3)選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進行實驗，可以探究電熱與的關系，其中150電

阻的作用是,乙、丙兩容器中的電阻絲在相等的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為

Qi：Qi=；

(4)選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進行實驗，發(fā)現(xiàn)乙裝置U形管中液面無高度差，丙裝置U

形管中液面有高度差，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因可能是乙裝置_________.

【訓練8】

如圖所示小昊同學在研究“電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少與電流、電阻是否有關”時，采用了如圖

所示的實驗裝置，其中隊b、c、d四個相同的容器密閉著等量空氣。

(1)實驗中通過觀察U形管中的變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。下面實驗也用

這種實驗方法的是(填字母序號)。

A.認識電壓時，我們用水壓來類比

B.用光線來描述光通過的路徑

C.把敲響的音叉接觸水面，看有沒有濺起水花，來判斷音叉有沒有振動

(2)若將裝置接到電源兩端，通電一段時間，發(fā)現(xiàn)其中一個U形管液面高度幾乎不變，出現(xiàn)該現(xiàn)象

的原因可能是o

(3)_(選填“甲”或“乙”)圖所示的裝置是用來研究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電流的關系，通過一

(選填%"、*"、%”或“d‘)容器內(nèi)電阻絲的電流較大。

(4)將甲、乙裝置分別接在同一電源上，通電相同時間，(選填%“、》“、％”或"G)容器內(nèi)

電阻絲產(chǎn)生的熱量最多。

【訓練9】

為了探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關，小組同學設計了如圖所示的實驗裝置(電

源、開關未畫出)。

(I)實驗過程中通過觀察U形管內(nèi)液面_______反映密閉空氣溫度的變化，下面的探究實例中，也

是采用這種研究方法的是=

A.用總電阻表示同一段電路中串聯(lián)的兩個電阻

B.探究動能大小與質(zhì)量、速度的關系

C.探究電功大小影響因素時，通過燈泡亮度表示電流做功多少

(2)圖(a)是控制通過導體的電流和通電時間相同，探究對產(chǎn)生熱量多少的影響；圖

(b)是控制導體電阻和通電時間相同，探究對產(chǎn)生熱量多少的影響。

(3)小組同學進一步學習了解到：物理學家焦耳1840年就精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電

阻和通電時間的關系。生活中利用電熱工作的家用電器有(請舉一例)。

▼真題感悟)

1.(2024?江蘇無錫)用如圖所示的裝置探究影響電流熱效應的因素。甲、乙、丙三個相同的容器

內(nèi)均裝有質(zhì)量相等的煤油，電阻絲鳥、&、&浸沒在煤油中，其中用=凡=5。、々=1。。。閉合開

關前，記錄下煤油的初溫度%,開關S接服調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P,使電流表的示數(shù)為1A,記錄下

第100s和第200s時甲容器中煤油的末溫度f；開關S接6,調(diào)節(jié)滑片P,使電流表的示數(shù)為0.5A,記

錄下第200s時乙、丙容器中煤油的末溫度斷開開關，結果如下表，比較序號①②可得：當通過導

體的電流和導體的相等時，導體產(chǎn)生的熱量與通電有關。比較序號②和可知導體

產(chǎn)生的熱量與電流大小有關。實驗中，電阻&產(chǎn)生的熱量為_____J?

序號電阻I/A時間/s?0/℃t/℃

①段11002034

②12002048

③%0.52002027

④.0.52002034

2.(2023?北京)小京用如圖所示的電路探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與導體的電阻是否有關，其

中兩個燒瓶完全相同，瓶內(nèi)裝有質(zhì)量和初溫相同的煤油、相同的溫度計A和B、阻值不等的電阻絲R/

和

(1)該實驗采用串聯(lián)電路可以控制相同和相同；

(2)閉合開關一段時間，兩支溫度計示數(shù)的變化量不相等，實驗結論是：=

3.(2023?云南)實驗小組在老師的指導下探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的關系”。同學們

在燒瓶內(nèi)安裝一根電阻絲，裝入適量的煤油，插入一支溫度計，設計了如圖甲所示的電路。

(1)用筆畫線代替導線，將圖甲的電路連接完整。要求滑動變阻器的滑片向右移動時，電流表示

數(shù)變大，且導線不交叉；

(2)閉合開關后，發(fā)現(xiàn)電流表指針未偏轉，經(jīng)檢查僅電阻絲R有故障，則電阻絲R

(選填“短路”或“開路”)。排除故障后進行實驗，實驗中通過觀察來比較相同時間內(nèi)不同

電流產(chǎn)生熱量的多少；

(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器改變電流的大小，經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)：電阻絲阻值和通電時間一定時，電流

/越大，通電導體產(chǎn)生的熱量。越多。小明猜想：當電阻和通電時間一定時，?？赡芘c/成正比。隨后

在老師幫助下，實驗小組測出了多組。與/的數(shù)據(jù)。請?zhí)岢鲆环N判斷小明猜想是否正確的方

法：；

（4）同學們進一步學習了解到：物理學家焦耳1840年就確定了當電阻和通電時間一定時，電流

產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比的關系。生活中利用電熱工作的家用電器有（請舉一

例）；

（5）若要探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻的關系，可選擇圖乙中（選填"A”或

“B”）燒瓶中的電阻與圖甲燒瓶中的電阻聯(lián)（選填“串”或“并”）進行實驗。

（6）本實驗應用的研究方法有轉換法和法。

4.（2023?山東棗莊）在探究電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少與什么因素有關的實驗中。某興趣小組

猜想：電流通過導體產(chǎn)生的熱量可能與通過導體的電流、導體的電阻和通電時間有關，于是他們利用

甲、乙、丙三個裝置進行實驗探究，如圖所示，三個裝置的透明容器中各有一段電阻絲，容器中密封

著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。

實驗。

（2）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進行實驗，在通電時間相同的情況下，發(fā)現(xiàn)乙裝置U型

管中液面高度變化大，由此可得到的結論是：在電阻相同、通電時間相同的情況下，。

（3）實驗中通過觀察U型管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，在研究許多物理問題時

都會用到這種方法，下列實例采用研究方法與此相同的是o

A.探究電流與電壓、電阻的關系

B.用鐵屑顯示磁體周圍磁場分布

C.研究光的傳播時，引入“光線”

D.探究平面鏡成像的特點

5.（2022?廣西玉林）20世紀初，科學家發(fā)現(xiàn)，某些物質(zhì)在很低溫度時，電阻就變成了0,這就是

現(xiàn)象；如圖所示是“探究電熱與電流的關系”的部分裝置，已知A、B兩點間的電壓為6V,

R尸R2=R3=5Q,通電時間2min,則Ri與七產(chǎn)生的熱量相差_______J。

6.（2022?湖北宜昌）小杰和小芳在探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關系”的實驗中，在兩個透

明容器中密封等量的空氣，各放置一段電阻絲，并連接一個裝水的U形管，通過U形管中水面的高度

差來判斷電阻產(chǎn)生熱量的多少。裝置的密封性能良好，電源電壓為6V。

(1)小杰根據(jù)圖甲觀察到的現(xiàn)象得到“在通電時間和電阻相同時，，電阻產(chǎn)生的熱量越多

的結論。

(2)小芳猜想電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小有關，下列能支持她猜想的現(xiàn)象是()

A.正常工作時，“36V54W”的燈泡比“12V6W”的燈泡亮

B.接線板上接入的用電器越多，導線越容易發(fā)熱

C.電熨斗工作時發(fā)熱明顯，而與之相連的導線卻不怎么熱

(3)為了驗證猜想，小芳選用了5。和100。的電阻絲進行實驗，如圖乙所示，請你用筆畫線把

電路連接完整。閉合開關，她發(fā)現(xiàn)較長時間后兩個U形管的高度差均不明顯，原因是，

請你提出改進辦法：o

實驗27探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關

實驗梳理

E_________________J

實驗：探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關

【實驗目的】探究影響電流通過導體產(chǎn)生的熱量的多少與哪些因素關系

【實驗原理】電熱絲通電發(fā)熱，溫度升高，把熱量傳遞給煤油；煤油吸收熱量，內(nèi)能增大，溫度升

高，故溫度計實數(shù)上升。所以，通過比較溫度計升高的溫度來反映電熱絲產(chǎn)生熱量多少。

【實驗器材】電源、開關、導線、組織不同的兩段電阻絲、電流表、滑動變阻器、溫度計、煤油、

天平、兩個燒瓶(帶橡膠塞)等。

【進行實驗與收集證據(jù)】

(1)如圖所示，將兩根阻值不同的電阻絲串聯(lián)接入電路。閉合開關，通電一段時間后，觀察u形

管中液面高度差的變化；

(2)如圖所示，在右方密閉容器內(nèi)外并聯(lián)兩根5。的電阻絲，目的是改變通過該容器內(nèi)電阻絲的電

流大小，通電一段時間后，觀察U形管中液面高度差的變化;

電流關系電阻大小/。通電時間關系U形管中液面高度差Ah

實驗次數(shù)

左右左右左右左右

1

2

【分右斤論證】

電流關系電阻大小/。通電時間關系U形管中液面高度差Ah

實驗次數(shù)

左右左右左右左右

1相等510相等小大

2大小55相等大小

(1)在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多。

(2)在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。

(3)在電流相同、電阻相同的情況下，通電時間越長，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多。

【實驗結論】

電流越大，電阻越大，通電時間越長，電流通過導體產(chǎn)生的熱量越多。

【交流討論】

在理想情況下，圖1中左側U形管中液面高度差事右側U形管中液面高度差的一半；圖2中左側

U形管中液面高度差事右側U形管中液面高度差的4倍(可由焦耳定律推導)

【實驗方法】

轉換法：通過U形管兩邊液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，從而反映電流通過電阻產(chǎn)生

熱量的多少。

控制變量法：實驗操作(1)是通過串聯(lián)保證電流相同；實驗操作(2)中，左邊容器內(nèi)電阻絲中電流是右

邊容器內(nèi)電阻絲中電流的2倍，探究電熱與電流的關系。

尊考向點撥

《探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關》?？紗栴}：

(1)實驗目的：通過實驗得出電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少與電流大小、導體的電阻大小、通電

時間長短有關。

(2)實驗原理：通過U形管中液面的高度差來反映電熱絲產(chǎn)生熱量的多少。

(3)實驗方法：轉化法、控制變量法。

①轉化法：通過U形管中液面的高度差來反映電熱絲產(chǎn)生熱量的多少。

②控制變量法：

a.探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系：控制通過電熱絲的電流和通電時間相同，改變電熱絲的阻值，

觀察U形管兩側液面的高度差；

b.探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關系:控制電熱絲的電阻和通電時間相同，改變通過電熱絲的電流，

觀察U形管兩側液面的高度差；

c.探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時間的關系：控制電熱絲的電阻和通過電熱絲的電流相同，改變通電

時間的長短,觀察前后量程U形管液面的高度差。

(4)實驗步驟：①如下圖所示，兩容器中電阻絲阻值不同，通過它們的電流相等，通電時間相同，

右邊U形管中的液面高于左邊U形管中的液面，說明右邊容器中電阻絲產(chǎn)生的熱量多。這表明：在電

流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。

②如下圖所示，兩容器中電阻絲的阻值相同，根據(jù)串、并聯(lián)電路中電流的規(guī)律可知，通過左邊容器

中電阻絲的電流大于通過右邊容器中電阻絲的電流，通電時間相同，左邊U形管中的液面高于右邊U形

管中的液面，說明左側容器中的電阻絲產(chǎn)生的熱量多。這表明：在電阻相同、通電時間相同的情況下,

通過電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。

③由常識可知，在電流、電阻相同的情況下，通電時間越長，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多。

(5)實驗結論：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟導體的電阻、通過導體的電流和通電時間有關，導體

的電阻越大、通過導體的電流越大、通電時間越長，產(chǎn)生的熱量就越多。(準確描述出實驗結論)

(6)改進創(chuàng)新:

其他實驗裝置，如圖所示:

&=5Q

&=5C7?2=5Q

①被加熱的物質(zhì)選用煤油或空氣的原因：a.不導電，對實驗結果影響??；b.比熱容小，實驗現(xiàn)象明

顯。

②利用溫度計示數(shù)的變化或U形管中液面高度差反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少；

③實驗異?，F(xiàn)象分析，通電一段時間后，U形管兩側液面高度差為零：可能是電阻絲短路或斷路。

r

4典例精析）

【典例1】

如圖甲、乙所示為“探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關”實驗的部分裝置，兩個相同

的透明容器中封閉著質(zhì)量相等、溫度也相同的空氣。

⑴探究“電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與電流的關系”時，選擇（選填“甲”或“乙”）圖裝

置進行實驗，兩電阻產(chǎn)生熱量的多少可以通過觀察來比較；

（2）連接好電路后閉合開關，通電一段時間后根據(jù)圖甲可以得出結論：導體時產(chǎn)生的熱量與

有關；

（3）家用電暖器，發(fā)熱管熱得發(fā)紅，而串聯(lián)的電源線卻不熱，主要是因為發(fā)熱管的比電

源線的大；

（4）完成上述實驗后，小明同學受到啟發(fā)，對裝置進行改造，準備探究“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”

的實驗，裝置如圖丙所示，A、B兩個電阻絲的電阻應該是（選填“相同”或“不同”）的；

（5）兩個燒瓶中分別加入初溫相同、相等的水和煤油，通電一段時間后，煤油的溫度更

高，說明（選填“水”或“煤油”）的吸熱能力更強。

【答案】（1）乙U形管液面高度的變化

(2)電阻

(3)電阻

⑷相同

(5)質(zhì)量水

【解析】(1)[1]探究“電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與電流的關系”時，要控制通過相同阻值電阻中

的電流不同，故選圖乙裝置進行實驗。

[2]電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，根據(jù)轉換法，實驗中通過觀察U形管液面高度的

變化來反映電阻產(chǎn)生熱量的多少。

(2)圖甲中兩不同的電阻串聯(lián)，電流和通電時間相同，可以得出結論是在電流和通電時間相同

時，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。

(3)電源線的電阻遠小于發(fā)熱管的電阻，發(fā)熱管和電源線串聯(lián)，通過的電流相等，由。=r放可

知，電流通過電源線產(chǎn)生的熱量很少，電流通過發(fā)熱管產(chǎn)生的熱量比較多。

(4)為保證不同物質(zhì)能吸收相同的熱量，甲、乙兩個電阻絲的阻值必須相等。

(5)山根據(jù)控制變量法，應控制煤油和水的質(zhì)量相同。

[2]通電一段時間后，煤油的溫度更高，因此升高相同的溫度，水的加熱時間長，說明水的吸熱能

力更強。

【典例2]

如圖所示為“探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關”實驗的部分裝置，兩個相同的透明

(1)實驗中通過觀察的變化來反映電阻產(chǎn)生熱量的多少，這種實驗方法的是;

(2)連接好電路后閉合開關，通電一段時間，觀察到右側液面高于左側液面，如圖甲所示，表明在

電流和通電時間相同的情況下，越大，產(chǎn)生的熱量越多；

(3)乙圖是為了探究導體產(chǎn)生熱量與的關系；圖中&與凡并聯(lián)，目的是使通過與與4的—

不同；

(4)某小組在利用乙圖裝置實驗時，發(fā)現(xiàn)左右兩側U形管液面上升高度相同，與其他小組的實驗現(xiàn)

象都不同，經(jīng)檢查氣密性良好請你分析實驗現(xiàn)象不同的原因是用(選填“斷路”或“短路”)；

(5)排除故障后，在相同時間內(nèi)舄與此產(chǎn)生的熱量比為=

【答案】(1)U形管內(nèi)液柱高度差轉換法

(2)電阻

(3)電流電流

(4)斷路

(5)43

【解析】(1)口]⑵根據(jù)轉換法，實驗中通過觀察U形管內(nèi)液柱高度差來反映電阻產(chǎn)生熱量的多

少，高度差越大，說明電阻產(chǎn)生熱量越多。

(2)圖甲為串聯(lián)電路，電流和通電時間相同，右側電阻阻值為10歐姆大于左側的電阻阻值，觀

察到右側液面高于左側液面，說明右側產(chǎn)生的熱量更多，所以表明在電流和通電時間相同的情況下，

電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。

(3)[1]⑵圖乙中&、此阻值相同，&與&并聯(lián)后再與與串聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電流規(guī)律可知與電流大

于&電流，所以圖中&與凡并聯(lián)，目的是使通過與與&的電流不同，所以是為了探究導體產(chǎn)生熱量

與電流的關系。

(4)某小組在利用乙圖裝置實驗時，發(fā)現(xiàn)左右兩側U形管液面上升高度相同，說明左右兩側容器

內(nèi)凡與凡產(chǎn)生的熱量相同，則原因可能是鳥斷路，使得用與此串聯(lián)，電流和電阻均相同，所以產(chǎn)生

的熱量相同。

(5)乙圖中?、&、8阻值均相同，根據(jù)并聯(lián)電流規(guī)律可知與與&的電流之比為2：1，根據(jù)

Q=I2Rt,時間相同時，產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比，所以在相同時間內(nèi)R1與凡產(chǎn)生的熱量比為

4lo

rr對點練習)

【訓練1】

如圖甲所示，是探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關的實驗裝置。A、B兩個相同的透

明容器中各有一段電阻絲，它們分別通過U形管內(nèi)的液體使容器內(nèi)封閉等量的空氣，閉合開關前兩U

形管內(nèi)左右兩端的液面均在同一水平面上。

(1)實驗中用來反映電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少。

(2)閉合開關通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)與B相連的U形管中液面高度差比與A相連的U形管中液面

高度差大，由此可以得到的結論o

(3)將圖甲中虛線框里的裝置換成圖乙所示裝置進行實驗，可以探究電流通過導體時產(chǎn)生熱量跟—

是否有關。

【答案】(DU形管中液面高度差

(2)電流通過導體時產(chǎn)生的熱量跟導體的電阻有關

(3)導體中的電流

【解析】(1)電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，根據(jù)轉化法，可以通過U形管中液面

高度差來反映電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少。

(2)裝置中，兩電阻串聯(lián)，通過的電流和通電時間相同，而電阻不同，通電一段時間后，與B相

連的U形管中液面高度差比與A相連的U形管中液面高度差大，說明10歐姆的電阻產(chǎn)生的熱量多，

故可得出結論：電流通過導體時產(chǎn)生的熱量跟導體的電阻有關。

(3)乙裝置中，右側兩電阻并聯(lián)后再與左側電阻串聯(lián)，容器內(nèi)兩電阻大小相等，根據(jù)并聯(lián)和串聯(lián)

電路電流的規(guī)律，通過左側容器中電阻的電流大于通過右側容器中電阻的電流，而通電時間相同，故

乙實驗可以研究電流通過導體時產(chǎn)生熱量跟導體中的電流的關系。

【訓練2】

如圖所示為“探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關”實驗的部分裝置，兩個相同的透明

容器中封閉著等量的空氣。

(1)實驗中通過觀察的變化來反映電阻產(chǎn)生熱量的多少，下列實驗中，也運用了這種實驗方

法的是(填序號)；

①比較不同物質(zhì)的吸熱能力

②探究電流與電壓、電阻的關系

(2)閉合開關，通電一段時間，觀察到右側液面高于左側液面，如圖甲所示。表明在電流和通電時

間相同的情況下，越大，產(chǎn)生的熱量越多；

(3)乙圖中4與凡并聯(lián)，目的是使通過K與&的不同；

(4)某小組在利用乙圖裝置實驗時，若接通電路一段時間后，右側U形管的液面高度差逐漸變大，

但左側形管的液面高度不變，經(jīng)檢查電路也沒有出現(xiàn)故障，則可能的原因是o

【答案】(DU形管液面高度差①

(2)電阻

(3)電流

(4)左側容器漏氣

【解析】(1)口]電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，根據(jù)轉換法，實驗中通過觀察U

形管液面高度的差來反映電阻產(chǎn)生熱量的多少，液面高度差越大說明容器中產(chǎn)生的熱量越多。

[2]①比較不同物質(zhì)的吸熱能力時，用加熱時間來反映吸收熱量的多少，這用到了轉換法，故①符

合題意；

②探究電流大小與電壓、電阻的關系時，采用了控制變量法，故②不符合題意。

故選①。

(2)由圖甲可知，閉合開關，兩電阻絲串聯(lián)，則通過兩電阻絲的電流相同，通電時間相同，右側

電阻絲阻值較大，觀察到右側液面高于左側液面，說明右側電阻產(chǎn)生的熱量多。故表明在電流和通電

時間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。

(3)乙圖中凡與扁并聯(lián)后再與與串聯(lián)，&相當于在干路上，凡相當于在支路上，則根據(jù)并聯(lián)電

流規(guī)律，通過R1與&的電流大小不同。

(4)在利用乙圖裝置實驗時，若接通電路一段時間后，右側U形管的液面高度差逐漸變大，但左

側形管的液面高度不變，經(jīng)檢查電路也沒有出現(xiàn)故障，則可能的原因是左側容器漏氣，產(chǎn)生不了液面

高度差。

【訓練3】

如圖所示是“探究電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關”的實驗裝置，將四段電阻絲隊

從c、d分別密封在完全相同的盒子內(nèi)，盒內(nèi)封閉一定量的空氣，其中圖乙中另取阻值為5。的電阻在

盒外與盒內(nèi)電阻并聯(lián)。

(1)通電后，透明容器中電阻絲的內(nèi)能是通過的方式改變的；在實驗中電流通過電阻時產(chǎn)生

熱量的多少是通過觀察U形管中來比較的；

(2)圖甲可探究電流產(chǎn)生的熱量與的關系；

(3)圖乙中若將容器外的電阻換成10。的，實驗現(xiàn)象較之前相比更(選填“明顯”或“不明

顯”)；換完電阻通電一段時間后，電阻絲c和d產(chǎn)生的熱量之比為。

【答案】(1)做功液面的高度差

(2)電阻

(3)不明顯9：4

【解析】(1)口］電流流過電阻絲時，將電能轉化為電阻絲的內(nèi)能，是通過做功方式改變電阻絲內(nèi)

能的。

［2］電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的多少不能直接看出來，可以觀察兩個U形管中液面的高度差，液面

的高度差越大，說明空氣體積膨脹的越多，吸收的熱量越多，電阻絲產(chǎn)生的熱量越多。

(2)甲圖中兩電阻絲串聯(lián)，通過兩個電阻絲的電流相同，其阻值是不同的，在通電時間相等時，

10。的電阻大，B管液面上升得更高，表明電流通過導體產(chǎn)生的熱量多少與電阻的大小有關。

(3)將電阻e換成10。的電阻，分去的電流就較小，通過d的電流就較大，產(chǎn)生的熱相對

就較多，實驗現(xiàn)象較之前相比液面相差不大更不明顯，換完電阻通電一段時間后，通過電阻絲c的電

流是通過電阻絲d的電流的;，由。=八放可得，電阻絲c和［產(chǎn)生的熱量之比為9：4。

【訓練4】

如圖是探究“電流通過導體時產(chǎn)生熱量與哪些因素有關”的實驗裝置，兩個相同的透明容器中密封

著等質(zhì)量的空氣。

(1)實驗中通過觀察來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少。

(2)甲圖探究的是電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與的關系，4的作用是，在相同時間內(nèi)，

電流在左側容器中通過電阻產(chǎn)生的熱量與電流在右側容器中通過電阻產(chǎn)生的熱量之比是o

(3)由乙圖可知，在_____和通電時間一定時，越大，電流通過導體時產(chǎn)生的熱量越多。

(4)容器內(nèi)電阻絲熱得發(fā)紅時，而與之連接的導線卻不怎么熱，這個問題可以用(選填“甲”或

“乙”)圖的結論來解釋。

【答案】(DU形管液面高度差

⑵電流分流4:1

(3)電流電阻

(4)乙

【解析】(1)電流產(chǎn)生的熱量不易直接測量，利用轉換法，通過觀察U形管兩側液面的高度差來

反映密閉容器內(nèi)空氣溫度的變化，高度差越大，產(chǎn)生的熱量越多。

(2)口］⑵乙裝置中，密閉容器內(nèi)兩電阻絲Ri、R2阻值相同，右側電阻絲并聯(lián)一個電阻R3,根據(jù)

并聯(lián)電路電流特點可知電阻R3作用為分流，使得通過Ri的電流大于R2的電流，因此該裝置可探究電

流產(chǎn)生的熱量與電流的關系；

［3］通電一段時間后，可觀察到與左側容器相連的U形管中液面的高度差較大，說明在電阻和通電

時間相同時，電流越大，導體產(chǎn)生的熱量越多。由于人二八+右，且/2=4,可得出乙：/2=2：1,又

4=%,由尸=/2R得出在相同時間內(nèi)，電流在左側容器中通過電阻產(chǎn)生的熱量與電流在右側容器中通

過電阻產(chǎn)生的熱量之比是

22

—I2R2t=Z,：-2=4:1

(3)口］［2］乙裝置中，兩電阻絲串聯(lián)，通過它們的電流及時間相同，右側電阻大于左側電阻，右側

U形管液面高度差大于左側高度差，可得出結論：在電流和通電時間相同時，電阻越大，導體產(chǎn)生的

熱量越多。

(4)電阻絲與導線串聯(lián)，通過它們的電流及通電時間相等，而電阻絲電阻遠大于導線的電阻，根

據(jù)以上實驗結論可知，電流通過電爐絲產(chǎn)生的熱量遠大于通過導線產(chǎn)生的熱量，所以容器內(nèi)電阻絲熱

得發(fā)紅時，而與之連接的導線卻不怎么熱可以用圖乙解釋。

【訓練5】

小京用如圖所示的電路探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關“。兩個相同的燒瓶中裝有質(zhì)量和初

溫相同的煤油，電阻絲與、鳥的材料和長度相同，但用的橫截面積較小。

.溫度計.

(1)電阻絲&的阻值__________(選填“大于”“小于”或“等于”)電阻絲&的阻值。

(2)該實驗采用串聯(lián)電路可以控制和通電時間相同。

(3)實驗中通過觀察來比較電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少。

(4)通電一定時間后，發(fā)現(xiàn)裝有電阻絲與的燒瓶中溫度計示數(shù)更高，由此得出的實驗結論是：其他

條件一定時，電流產(chǎn)生的熱量與有關。

【答案】⑴大于

(2)電流大小

(3)溫度計的示數(shù)變化(煤油升高的溫度)

(4)電阻大小

【解析】(1)影響電阻大小的因素：材料、長度、橫截面積、溫度。燒瓶中電阻絲與、入的材料

和長度相同，但用的橫截面積較小，所以印大于

(2)如圖裝置中，兩電阻絲串聯(lián)，根據(jù)控制變量法，得到讓通過的電流大小和通電時間相同，研

究電流產(chǎn)生的熱量與導體電阻的關系。

(3)通電后電流通過電阻絲做功，產(chǎn)生熱量被煤油吸收，使煤油的溫度升高，通過觀察溫度計的

示數(shù)變化(煤油升高的溫度)來判斷電流產(chǎn)生的熱量的多少。

(4)兩電阻串聯(lián)在電路中，電流和通電時間相同，R/電阻大，裝有電阻絲R1的燒瓶中溫度計示數(shù)

更高，產(chǎn)生的熱量更多。由此得出的實驗結論是：在電流和通電時間相等時，電流產(chǎn)生的熱量與電阻

大小有關。

【訓練6】

甲、乙兩圖為“探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關”實驗的部分裝置圖，兩個相同的

透明容器中封閉著等量的空氣。

-溫度計

甲乙丙

(1)甲、乙實驗中，通過觀察來反映電阻產(chǎn)生熱量的多少；

(2)探究“電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與電流的關系”時，應選擇(選填“甲”或“乙”)圖裝

置進行實驗。通過觀察實驗現(xiàn)象，可以得到的實驗結論是：當電阻和通電時間相同時，電流越

(選填“大”或“小”)，電流通過導體時產(chǎn)生的熱量越多；

(3)連接好電路后閉合開關，通電一段時間后圖乙的容器中左、右兩個電阻產(chǎn)生熱量的比值

0左:Q右=；

(4)完成上述實驗后，小明同學又設計了如圖丙所示實驗裝置，探究“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”，

其中A、B兩個電阻絲的電阻應該是(選填“相同”或”不同”)的。向兩個燒瓶中分別加入初

溫相同、質(zhì)量相等的水和煤油，通電一段時間后，煤油的溫度更高，說明(選填“水”或“煤

油”)的吸熱能力更強；

(5)【拓展】在圖乙中，若接通電路一段時間后，左側U形管的液面高度差明顯變大，但右側U形

管液面高度差不變，后發(fā)現(xiàn)是由于電路故障引起的，則原因可能是。

A.為電阻絲斷路B.4電阻絲斷路

C.4電阻絲斷路D.4電阻絲短路

【答案】(DU形管液面的高度差

⑵乙大

(3)4：1

(4)相同水

(5)BD

【解析】(1)實驗中運用轉換法，通過觀察U形管液面的高度差來表示電阻產(chǎn)生熱量的多少。

(2)口］探究“電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與電流的關系”時，需要控制導體的阻值相同，電流不

同，因此應選擇乙圖裝置進行實驗。

［2］通過觀察實驗現(xiàn)象可知，電阻絲的電流越大，U形管液面的高度差越大，產(chǎn)生的電熱越多，因

此可得結論為：當電阻和通電時間相同時，電流越大，電流通過導體時產(chǎn)生的熱量越多。

(3)乙圖中電路為右側兩個相同的電阻絲并聯(lián)，再與左側電阻絲串聯(lián)，且并聯(lián)的兩個電阻絲的阻

值相同，則左側電阻絲的電流是右側電阻絲電流的2倍，根據(jù)及可得

。左：。右=4」

(4)[1]要探究“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”，應選用相同的電加熱器，因此A、B兩個電阻絲的電

阻應該是相同的。

[2]初溫相同、質(zhì)量相等的水和煤油，通電一段時間后，煤油的溫度更高，則說明水的吸熱能力更

強。

(5)圖乙中，若接通電路一段時間后，左側U形管的液面高度差明顯變大，而右側U形管的液

面高度差沒有變化，后發(fā)現(xiàn)是由于電路故障引起的，說明沒有產(chǎn)生熱量，根據(jù)。=/2放，可能是尺2電

阻絲斷路，使得容器內(nèi)沒有電流，也可能是以電阻絲短路，&電阻絲也被短路而沒有電流，如果R/電

阻絲斷路，左側沒有高度差，用電阻絲斷路，則左右完全相同，都應該有高度差，故BD符合題意，

AC不符合題意。

故選BDo

【訓練7】

在探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素