实验 探究影响电流热效应的因素
例题图


证据
(1) 如图甲所示的容器中装煤油而不装水的原因是煤油的比水小，升温快。
(2) 本实验中通过来间接反映电阻丝产生热量的多少。
(3) 三个容器中安装好电阻丝后，需要加入的煤油，然后按照图乙的电路图连接电路，采用学生电源为电路供电。记录容器中液体的初温 $ t_0 $。
解释
(4) 闭合开关 $ S $、$ S_1 $，调节滑动变阻器 $ R_0 $，使电流表的示数为 1.5 A，分别记录 2 min、4 min 时电阻丝 $ R_1 $ 所在容器中液体的温度 $ t $；闭合开关 $ S $、$ S_2 $，调节滑动变阻器 $ R_0 $，使电流表的示数为 1 A，分别记录 4 min 时电阻丝 $ R_2 $、$ R_3 $ 所在容器中液体的温度 $ t $。实验数据记录如表格所示；
① 比较序号 1、2 两次实验可得：当通过导体的电流和导体的相等时，导体产生的热量与通电有关；，导体产生的热量越多。
② 比较序号 2 和两次实验可知：导体产生的热量与电流大小有关；电流越，导体产生的热量越多。
③ 比较序号 3、4 两次实验可得：当电流和通电时间相等时，导体产生的热量与有关；越大，导体产生的热量越。
(5) (2024 无锡) 第 4 次实验中，电路通电 4 min，电阻丝 $ R_3 $ 产生的热量为J。
交流
(6) [实验评估] 另一组选用 $ R_2 = 6 \Omega $ 和 $ R_4 = 300 \Omega $ 的电阻丝进行第 3、4 次实验，闭合开关，发现较长时间后，两容器内温度计示数变化均不明显，原因是，请提出一条改进措施：。
(7) [横向实验拓展] 小组同学发现用该实验装置还可以进行探究“水和煤油的吸热能力”的实验，需要在两个相同的容器中分别接入规格(选填“相同”或“不同”)的电阻丝，且装入相同的水和煤油，并每隔相同的时间分别记录一次两种液体的温度。

实验 探究影响电流热效应的因素
例 (1) 比热容 (2) 温度计示数的变化量 (3) 质量和初温相等 (4) ①电阻 时间 通电时间越长 ②3 大 ③电阻 电阻 多 (5) 720 (6) 电路中电流太小 把$R_{4}$换为与$R_{2}$阻值大小接近但不同的电阻(或增大电源电压, 合理即可) (7) 相同 质量和初温

【解析】
(1) 比热容是物质的特性，煤油的比热容比水小，相同质量的煤油和水吸收相同热量时，煤油升温更快，便于观察实验现象，因此容器中装煤油。
(2) 实验采用转换法，电阻丝产生热量的多少无法直接测量，通过温度计示数的变化量间接反映，示数变化越大，产生的热量越多。
(3) 根据控制变量法，需加入质量和初温相等的煤油，保证实验中仅改变电阻、电流或通电时间等变量。
(4) ① 序号1、2实验中，电流和电阻相同，通电时间不同，通电时间越长液体升温越多，说明电流和电阻相等时，导体产生的热量与通电时间有关，通电时间越长，热量越多。
② 序号2和3实验中，电阻和通电时间相同，电流不同，电流大的升温更多，说明导体产生的热量与电流大小有关，电流越大，热量越多。
③ 序号3、4实验中，电流和通电时间相同，电阻不同，电阻大的升温更多，说明电流和时间相等时，导体产生的热量与电阻有关，电阻越大，热量越多。
(5) 根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，$I=1A$，$t=4min=240s$，$R_3=3\Omega$，则$Q=(1A)^2×3\Omega×240s=720J$。
(6) $R_4$阻值过大，电路总电阻大，电流太小，电阻丝产生热量过少，温度计示数变化不明显。改进措施可换与$R_2$阻值接近的电阻或增大电源电压。
(7) 探究吸热能力时，需保证相同时间内液体吸热相同，因此接入规格相同的电阻丝；同时装入质量和初温相同的水和煤油，控制变量。
【答案】
(1) 比热容
(2) 温度计示数的变化量
(3) 质量和初温相等
(4) ① 电阻；时间；通电时间越长
② 3；大
③ 电阻；电阻；多
(5) 720
(6) 电路中电流太小；把$R_{4}$换为与$R_{2}$阻值大小接近但不同的电阻(或增大电源电压，合理即可)
(7) 相同；质量和初温
【知识点】
电流热效应的影响因素；转换法；控制变量法
【点评】
本题围绕探究电流热效应的实验展开，综合考查控制变量法、转换法的应用，以及焦耳定律计算和比热容相关知识，实验逻辑清晰，注重对实验原理和方法的考查。
【难度系数】
0.6