登录
6. 核心素养 科学态度与责任「★★☆」小组同学选择阻值不变的电阻丝，探究“电流通过电阻丝产生的热量（简称电热）与通电时间、电流、电阻的关系”。
(1)为探究电热与通电时间、电流的关系，在烧瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于
a.闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为0.5 A，通电5 min，温度计的示数升高了5 ℃。
b.保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10 min，温度计的示数升高了9 ℃。
a、b对比可得结论：
c.向
b、c对比可得结论：
以上实验只能得到定性结论，主要原因是
(2)如图乙所示，为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝$R_2$的阻值，在两个相同的烧瓶内装入等质量的煤油。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障是
丙
(1)为探究电热与通电时间、电流的关系，在烧瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于
B
（选填“A”或“B”）端。a.闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为0.5 A，通电5 min，温度计的示数升高了5 ℃。
b.保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10 min，温度计的示数升高了9 ℃。
a、b对比可得结论：
在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多
。c.向
A端
（选填“A端”或“B端”）移动滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为1 A，通电10 min，温度计的示数升高了33 ℃。b、c对比可得结论：
在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多
。以上实验只能得到定性结论，主要原因是
实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量
。(2)如图乙所示，为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝$R_2$的阻值，在两个相同的烧瓶内装入等质量的煤油。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障是
$R_2$断路
；排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示，则电压表示数为8
V，电流表示数为0.5
A，$R_2$阻值为16
Ω。一段时间后，观察到电阻丝$R_2$
所在烧瓶中的温度计示数升高得比较多。丙
答案
6. (1)B 在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多 A端 在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多 实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量 (2)$R_2$断路 8 0.5 16 $R_2$
解析 (1)滑动变阻器有保护电路的作用，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处，即滑动变阻器的滑片P应位于B端；a、b两次实验中，电阻大小和电流大小相同，通电时间不同，b中温度计示数升高得较多，说明电流通过电阻产生的热量较多，可得结论：在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多；c实验中电流表示数变大，根据欧姆定律可知，电路中的总电阻变小，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，故应向A端移动滑片；b、c两次实验中，电阻大小和通电时间均相同，c中电流大于b中电流，且c中温度计示数升高得较多，说明电流通过电阻产生的热量较多，可得结论：在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多；以上实验只能得到定性结论，主要原因是实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量。(2)开关闭合后，电压表有示数，说明电压表与电源接通；电流表无示数，说明电路故障是$R_2$断路；由图丙可知，电压表量程为0~15 V，示数为8 V；电流表量程为0~0.6 A，示数为0.5 A。由图乙可知，闭合开关后，两电阻丝和滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量$R_2$两端的电压，电压表的示数为8 V，电流表的示数为0.5 A，由欧姆定律可知，$R_2=\frac{U_2}{I}=\frac{8\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=16\ \Omega$；已知$R_1=10\ \Omega ＜ R_2$，由$Q=I^2Rt$可知，一段时间后，电阻丝$R_2$产生的热量多，所以观察到电阻丝$R_2$所在烧瓶中的温度计示数升高得比较多。
解析 (1)滑动变阻器有保护电路的作用，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处，即滑动变阻器的滑片P应位于B端；a、b两次实验中，电阻大小和电流大小相同，通电时间不同，b中温度计示数升高得较多，说明电流通过电阻产生的热量较多，可得结论：在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多；c实验中电流表示数变大，根据欧姆定律可知，电路中的总电阻变小，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，故应向A端移动滑片；b、c两次实验中，电阻大小和通电时间均相同，c中电流大于b中电流，且c中温度计示数升高得较多，说明电流通过电阻产生的热量较多，可得结论：在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多；以上实验只能得到定性结论，主要原因是实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量。(2)开关闭合后，电压表有示数，说明电压表与电源接通；电流表无示数，说明电路故障是$R_2$断路；由图丙可知，电压表量程为0~15 V，示数为8 V；电流表量程为0~0.6 A，示数为0.5 A。由图乙可知，闭合开关后，两电阻丝和滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量$R_2$两端的电压，电压表的示数为8 V，电流表的示数为0.5 A，由欧姆定律可知，$R_2=\frac{U_2}{I}=\frac{8\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=16\ \Omega$；已知$R_1=10\ \Omega ＜ R_2$，由$Q=I^2Rt$可知，一段时间后，电阻丝$R_2$产生的热量多，所以观察到电阻丝$R_2$所在烧瓶中的温度计示数升高得比较多。
解析
【分析】
本题是探究电流产生热量与通电时间、电流、电阻关系的实验题，需结合控制变量法、滑动变阻器的使用规则、电路故障分析、欧姆定律及焦耳定律进行解答。
(1) 滑动变阻器闭合开关前需调至最大阻值处以保护电路；探究电热与通电时间的关系时，控制电流、电阻相同，改变通电时间，对比实验数据得出结论；探究电热与电流的关系时，控制电阻、通电时间相同，需移动滑动变阻器改变电流，对比实验数据得出结论；实验通过温度计示数变化反映热量多少，属于转换法，无法精确测量热量，故为定性结论。
(2) 电路故障中，电流表无示数说明断路，电压表有示数说明电压表与电源连通，据此判断故障；读取电表示数需先确定量程，再计算电阻；探究电热与电阻的关系时，串联电路电流相同，根据焦耳定律判断热量多少及温度计示数变化。
【解析】
(1) 滑动变阻器开关闭合前，滑片应置于阻值最大处，图甲中滑片P在B端时接入电阻最大，故填B；
a、b实验中，电阻和电流相同，通电时间越长，温度计升高越多，说明热量越多，结论：在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多；
c实验电流变大，需减小滑动变阻器接入电阻，故向A端移动滑片；
b、c实验中，电阻和通电时间相同，电流越大，温度计升高越多，结论：在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多；
实验通过温度计示数变化反映热量，无法精确测量热量，故为定性结论。
(2) 电流表无示数说明断路，电压表有示数说明电压表接电源两端，故故障为R₂断路；
图丙中电压表量程0~15V，示数为8V；电流表量程0~0.6A，示数为0.5A；
由欧姆定律得R₂=U/I=8V/0.5A=16Ω；
串联电路电流相同，根据Q=I²Rt，R₂电阻更大，产生热量更多，故R₂所在烧瓶温度计示数升高多。
【答案】
(1) B；在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多；A端；在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多；实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量 (2) R₂断路；8；0.5；16；R₂
【知识点】
焦耳定律、电路故障分析、欧姆定律
【点评】
本题围绕探究电热影响因素的实验展开，考查控制变量法、转换法的应用，滑动变阻器操作、电路故障判断及欧姆定律、焦耳定律的计算，是电学实验的典型题型，注重对实验过程和原理的理解，符合科学探究的核心素养要求。
【难度系数】
0.6
本题是探究电流产生热量与通电时间、电流、电阻关系的实验题，需结合控制变量法、滑动变阻器的使用规则、电路故障分析、欧姆定律及焦耳定律进行解答。
(1) 滑动变阻器闭合开关前需调至最大阻值处以保护电路；探究电热与通电时间的关系时，控制电流、电阻相同，改变通电时间，对比实验数据得出结论；探究电热与电流的关系时，控制电阻、通电时间相同，需移动滑动变阻器改变电流，对比实验数据得出结论；实验通过温度计示数变化反映热量多少，属于转换法，无法精确测量热量，故为定性结论。
(2) 电路故障中，电流表无示数说明断路，电压表有示数说明电压表与电源连通，据此判断故障；读取电表示数需先确定量程，再计算电阻；探究电热与电阻的关系时，串联电路电流相同，根据焦耳定律判断热量多少及温度计示数变化。
【解析】
(1) 滑动变阻器开关闭合前，滑片应置于阻值最大处，图甲中滑片P在B端时接入电阻最大，故填B；
a、b实验中，电阻和电流相同，通电时间越长，温度计升高越多，说明热量越多，结论：在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多；
c实验电流变大，需减小滑动变阻器接入电阻，故向A端移动滑片；
b、c实验中，电阻和通电时间相同，电流越大，温度计升高越多，结论：在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多；
实验通过温度计示数变化反映热量，无法精确测量热量，故为定性结论。
(2) 电流表无示数说明断路，电压表有示数说明电压表接电源两端，故故障为R₂断路；
图丙中电压表量程0~15V，示数为8V；电流表量程0~0.6A，示数为0.5A；
由欧姆定律得R₂=U/I=8V/0.5A=16Ω；
串联电路电流相同，根据Q=I²Rt，R₂电阻更大，产生热量更多，故R₂所在烧瓶温度计示数升高多。
【答案】
(1) B；在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多；A端；在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多；实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量 (2) R₂断路；8；0.5；16；R₂
【知识点】
焦耳定律、电路故障分析、欧姆定律
【点评】
本题围绕探究电热影响因素的实验展开，考查控制变量法、转换法的应用，滑动变阻器操作、电路故障判断及欧姆定律、焦耳定律的计算，是电学实验的典型题型，注重对实验过程和原理的理解，符合科学探究的核心素养要求。
【难度系数】
0.6
