《2025年长江作业本实验报告九年级物理全一册人教版》

例题 2 某同学用如图 10 - 7 所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”,两个透明容器中密封着电阻丝和等量的空气。

(1) 通电后,透明容器中电阻丝的内能是通过做功(填“做功”或“热传递”)的方式改变的。实验中通过比较两个 U 形管中液面高度的变化来比较电流通过导体时产生热量的多少。
(2) 观察图甲,发现在通电时间和电流相同时,B 管中液面的高度差更大,表明电流通过导体时产生热量的多少与电阻的大小有关。
(3) 采用图乙所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时,右侧透明容器中应该选用阻值为5Ω 的电阻丝。
(4) 在(3)的条件下,将图乙中的实验装置冷却至室温,把右侧透明容器外并联的电阻丝也放入右侧透明容器内,根据(2)中的实验现象可推测,通电一段时间后,左(填“左”或“右”)侧透明容器内电阻丝产生的热量更多。
(5) 当家庭电路中的导线连接处接触不良,有时会产生高温,容易引发火灾,图甲(填“甲”或“乙”)的实验结论可以用来解释这种现象。

答案： [解答]
(1) 电流通过电阻丝时,电能转化为电阻丝的内能,这是通过做功的方式来改变电阻丝的内能的。电流通过电阻丝时产生热量的多少不能直接看出来,但可以观察两个 U 形管中液面高度的变化。液面的高度差越大,说明空气的体积膨胀得越大,空气的温度越高,即其吸收的热量越多,也就是说电阻丝产生的热量越多。
(2) 图甲中两电阻丝串联,通过两电阻丝的电流相同。在通电时间相同时,B 管液面的高度差更大,表明电流通过导体时产生热量的多少与电阻的大小有关。
(3) 探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时,应控制电阻、通电时间相同,而使电流不同,故右边透明容器中应选用阻值为 5Ω 的电阻丝。
(4) 在图乙中,右侧两个电阻丝并联后再与左侧的电阻丝串联。当把右侧透明容器外并联的电阻丝也放入右侧透明容器内,此时右侧透明容器内的电阻为 $\frac{5×10}{5 + 10}Ω = \frac{10}{3}Ω$,它小于 5Ω,而通过左右两侧电阻丝的电流相同,所以根据
(2)中实验现象可推测,通电一段时间后左侧透明容器内电阻丝产生的热量更多。
(5) 家庭电路中导线连接处接触不良时,接触电阻会变大,因此产生的热量多。这与图甲的实验结论相吻合。
[答案]
(1) 做功 高度的变化
(2) 电流 电阻的大小
(3) 5
(4) 左
(5) 甲
[点评] 本题从基础的概念应用逐步过渡到复杂的电路分析,再延伸至知识的实际应用。掌握实验原理与方法,透彻理解各因素之间的内在关联是解题的关键。