1.(2025·济南章丘区期末)在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时,小明和小华同时进行了实验,小明设计的实验电路如图甲所示,A、B为两个完全相同的烧瓶,瓶中插入温度计a、b。

甲 乙
(1)为了让实验效果更显著,小明应在图甲的A、B两烧瓶中加入质量、初温均相同的(选填“煤油”或“水”)。
(2)实验中,通过观察温度计的示数变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少,下列实验应用了该研究方法的是(选填序号)。
A.探究电流与电压、电阻的关系
B.探究导体电阻的大小与哪些因素有关
C.“伏安法”测电阻
(3)爱思考的小明还利用该实验装置比较不同物质的吸热能力,在图甲的A、B两烧瓶内换用质量、初温都相同的不同液体,且换用两根电阻丝的电阻$R_1'$$R_2'$。闭合开关,一段时间后,若温度计a比温度计b温度升高得快,则A、B两烧瓶内液体比热容的关系为$c_A$$c_B$。(均选填“＞”“＜”或“=”)
(4)小华同学用图乙探究电流通过导体产生的热量与电流关系的实验,实验中给装置通电,(选填“左边”或“右边”)U形管内的液面高度变化较快。如果通过左侧
容器中电阻丝的电流是2 A,则右侧容器中电阻丝在1 min内产生的热量是J。

1.(1)煤油
(2)B
(3)= ＜
(4)左边 300

【分析】
本题围绕“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”及比热容的探究实验展开，需结合实验原理、控制变量法、转换法等分析各问题：
(1) 选择液体时，需考虑比热容对温度变化的影响，比热容小的液体温度变化更明显，实验效果好；
(2) 实验中通过温度计示数变化反映热量多少，是转换法，需判断选项中哪个实验用了转换法；
(3) 比较不同物质吸热能力时，需控制相同时间内电阻产生的热量相同，即电阻相等，再根据温度变化判断比热容大小；
(4) 图乙中电阻的连接方式是并联，分析电流大小，结合焦耳定律判断热量多少，再计算右侧电阻产生的热量。
【解析】
(1) 实验中需观察液体温度变化判断热量多少，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，煤油温度升高更显著，实验效果更明显，故选择煤油。
(2) 实验通过温度计示数变化反映电流产生热量的多少，运用了转换法：
A选项探究电流与电压、电阻的关系，用控制变量法；
B选项探究导体电阻的大小与哪些因素有关，通过电流表示数反映电阻大小，运用转换法；
C选项“伏安法”测电阻，是间接测量法，未用转换法；故选B。
(3) 比较不同物质吸热能力时，需控制相同时间内电阻丝产生的热量相同，因此换用的电阻丝电阻应相等，即$R_1'=R_2'$；根据$Q=cm\Delta t$，质量相同、吸收热量相同，温度计a升温快说明A液体温度变化大，比热容小，故$c_A ＜ c_B$。
(4) 图乙中，右侧电阻与容器外电阻并联后和左侧电阻串联，因此通过左侧电阻的电流$I_左=2A$，通过右侧电阻的电流$I_右=1A$；根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，电阻、时间相同，电流越大热量越多，故左边U形管液面变化快；右侧电阻1min产生的热量$Q=(1A)^2×5Ω×60s=300J$。
【答案】
(1) 煤油；(2) B；(3) =；＜；(4) 左边；300
【知识点】
焦耳定律、比热容、转换法
【点评】
本题是电学与热学结合的实验题，重点考查控制变量法和转换法的应用，需熟练掌握焦耳定律和比热容公式，属于基础实验探究题，难度适中。
【难度系数】
0.6

2. 实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图甲所示的电路。

(1)用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉。
(2)闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R（选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。
(3)同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有（请举一例）。
(4)若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中（选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的电阻（选填“串”或“并”）联进行实验；通过实验发现：在相同时间内，电流通过电阻（选填$“R”“R_1”$或$“R_2”）$产生的热量多。
(5)本实验应用的研究方法有转换法和法。

2.(1)
(2)开路 温度计升高的示数
(3)电水壶
(4)B 串 $R_2$
(5)控制变量

【分析】
本题围绕“电流通过导体产生的热量与电流、电阻的关系”的实验展开，需结合电路连接、故障判断、实验方法、焦耳定律的应用等知识点逐一分析：
1. 电路连接：滑动变阻器要求滑片右移电流变大，说明接入电阻变小，需将滑动变阻器右下接线柱与电阻R接线柱连接，保证导线不交叉；
2. 故障分析：电流表无偏转说明电路断路，仅电阻R故障，故为开路；实验中通过温度计升高的示数反映热量多少，属于转换法；
3. 电热应用：利用电流热效应工作的用电器如电水壶；
4. 探究热量与电阻的关系时，需控制电流和通电时间相同，因此选电阻不同的B烧瓶与甲电阻串联，根据焦耳定律，电阻越大相同时间产热越多，故R2产热多；
5. 实验中探究多变量影响时，用到控制变量法和转换法。
【解析】
(1) 滑动变阻器滑片右移电流变大，说明接入电阻减小，将滑动变阻器右下接线柱与电阻R的接线柱连接，完成电路连接（对应参考答案的图）；
(2) 电流表指针未偏转，说明电路断路，仅电阻R故障，故电阻R开路；实验中电流产生的热量无法直接观察，通过温度计升高的示数比较，这是转换法的应用；
(3) 生活中利用电流热效应工作的家用电器有很多，例如电水壶；
(4) 探究电流产生的热量与电阻的关系时，需控制电流和通电时间相同，因此选择电阻不同的B烧瓶与甲烧瓶的电阻串联；根据焦耳定律Q=I²Rt，电流和通电时间相同时，电阻越大产热越多，R2电阻更大，故R2产热多；
(5) 实验中探究热量与电流、电阻的关系时，分别控制其他变量不变，用到控制变量法，同时通过温度计示数变化反映热量多少，用到转换法。
【答案】
(1)
(2) 开路；温度计升高的示数
(3) 电水壶
(4) B；串；R2
(5) 控制变量
【知识点】
焦耳定律、电流热效应、控制变量法
【点评】
本题是焦耳定律的探究实验，综合考查电路连接、故障分析、实验方法、焦耳定律应用，需学生掌握实验原理和常用物理研究方法，属于中等难度的实验题。
【难度系数】
0.5