科目:初中物理 来源: 题型:
与小功率用电器相比,大功率用电器在使用时插头发热比较厉害,而连接的导线却不怎么热。这一现象激发小明同学要探究“通电导体产生的热量与什么因素有关”的问题。
现有如图10所示的器材:装有相等质量煤油的A、B、C三个相同的烧瓶、温度计三支、两根电阻相同的锰铜合金线、一根镍铬合金丝、电源一个、开关一个、导线若干。
(1) 在探究“通电导体产生的热量与电阻有关”时:
① 将B、C两烧瓶的锰铜合金丝和镍铬合金丝串联接入电路,其目的是 。
② 随着时间增加,两瓶中煤油温度都逐渐上升,说明通电导体产生的热量与 有关。
③ 已知镍铬合金丝比锰铜合金丝的电阻大,通电一段时间后,烧瓶 中的煤油温度上升快。由此,小明得出结论:通电时间一定,电阻越大,导体产生的热量越多。
④ 另一个同学指出小明的结论不严密,请你将小明的结论补充完整: 。
(2) 在探究“通电导体产生的热量与电流的关系”时:
① 小明猜想:时间与电阻一定时,通过导体的电流越大,该导体产生的热量就越 。
② 在原来电路的基础上,请你将A烧瓶中锰铜合金丝接入图10的电路中,使该电路能用来探究“通电导体产生的热量与电流的大小的关系”这一问题。
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探究电流与电压、电阻的关系。
【提出问题】通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系?
【猜 想】①导体的电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压成正比。
②导体的电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压的平方成正比。
③导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【实验器材】电源(电压恒为4.5 V),电流表、电压表各一只,开关一个,三个定值电阻(5 Ω、10 Ω、15 Ω),两只滑动变阻器(20 Ω 2 A、50 Ω 1 A),导线若干。
【实验过程】(1)根据图15所示实物图在虚线框内画出电路图。
(2)小明按图15正确连接电路后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表指针超过量程。小明操作中的错误是 。
(3)小明改正错误后继续实验,通过改变定值电阻R两端的电压,测得电流、电压的值如表一。分析数据可得出猜想 是正确的。
表一 表二
电压U/V | 1.2 | 1.6 | 2.0 | 2.4 | 2.8 | 电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 | |
电流I/A | 0.12 | 0.16 | 0.20 | 0.24 | 0.28 | 电流 I/A | 0.30 | 0.15 | 0.10 |
(4)小红在探究猜想③时,先将5 Ω的电阻连入电路中,闭合开关,移动滑片,使与电阻并联的电压表的示数为1.5 V,并记下电流值;再分别改接10 Ω、15 Ω的电阻,重复上述实验,得到了表二中的实验数据。分析数据得出,猜想③是正确的。实验中,小红多次移动变阻器滑片的目的是 。
(5)小华在探究猜想③时,重新设计了电路,保持电压表的示数为3 V,得到了与表二相同的数据,也完成了实验探究。小华与小红的实验相比不同之处是:
。
【知识拓展】
(1)小明实验时选择的是 Ω电阻。
(2)小红实验时选择的变阻器规格是 。
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人类在探索自然规律的过程中,总结出了许多科学研究方法,如:“控制变量法”、“等效替代法”、“类比法”、“转换法”、“理想模型法”、“科学推理法”等。
(1)下面是初中物理中的几个研究实例:①研究通过导体电流与导体的电阻的关系时
,让导体两端的电压保持不变;②研究磁场时,引入“磁感线”;③研究动能与速度的关系时,让物体的质量保持不变;④研究电流时,把电流比作水流。其中,采用了相同研究方法的是( )
A.①和② B.①和③
C.②和④ D.③和④
(2)下面的几幅图运用了 的方法说明分子也具有动能和势能。
(3)在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中。同学们提出了下列几种猜想:猜想1:电阻可能与导体的长度有关;
猜想2:电阻可能与导体的横截面积有关;
①根据你掌握的电学知识
,你认为猜想3:电阻还与 有关。
②小明设计了如图所示的电路图,在A、B间接入下表中待研究的电阻丝(电阻丝用电阻符号表示),电源电压U恒定。若电阻受温度的影响可以忽略,要探究猜想1,应该控制 和 不变;要探究猜想2,应该选用电阻丝 和电阻丝 (填电阻丝的序号)进行对比实验。
③甲同学也利用以上的电路和电阻丝对猜想2进行了探究。甲同学的实验探究如下:实验:先在A、B间接入电阻丝2,闭合开关S,记录电流表的示数为I1;然后在A、B间接入电阻丝4,闭合开关S,记录电流表的示数为I2;发现:I1≠I2。分析:由于电阻丝2和4的横截面积不变,而两种情
况下电路中电流的大小不等,所以电阻与导体的横截面积无关。
结论:猜想2是错误的。对甲同学的实验探究,你认为他的实验方法是 (正确/错误)的,请具体指出他的错误是: ,根据他的实验和他的分析思路还可得出: 的结论,这个结论是 (正确/错误)的。
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序号 | 材料 | 长度 | 横截面积 |
1 | 锰铜合金丝 | L | S |
2 | 镍铬合金丝 | L | S |
3 | 镍铬合金丝 | L | 2S |
4 | 镍铬合金丝 | 2L | S |
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探究:电流与电压、电阻的关系。
【提出问题】通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系?
【猜 想】①导体的电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压成正比。
②导体的电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压的平方成正比。
③导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【实验器材】电源(电压恒为4.5 V),电流表、电压表各一只,开关一个,三个定值电阻(5 Ω、10 Ω、15 Ω),两只滑动变阻器(20 Ω 2 A、50 Ω 1 A),导线若干。
【实验过程】(1)根据图13所示实物图在虚线框内画出电路图。
(2)小明按图13正确连接电路后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表指针超过量程。小明操作中的错误是 。
(3)小明改正错误后继续实验,通过改变定值电阻R两端的电压,测得电流、电压的值如表一。分析数据可得出猜想 是正确的。
表一 表二
| 电压U/V | 1.2 | 1.6 | 2.0 | 2.4 | 2.8 | 电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 | |
| 电流I/A | 0.12 | 0.16 | 0.20 | 0.24 | 0.28 | 电流 I/A | 0.30 | 0.15 | 0.10 |
(4)小红在探究猜想③时,先将5 Ω的电阻连入电路中,闭合开关,移动滑片,使与电阻并联的电压表的示数为1.5 V,并记下电流值;再分别改接10 Ω、15 Ω的电阻,重复上述实验,得到了表二中的实验数据。分析数据得出,猜想③是正确的。实验中,小红多次移动变阻器滑片的目地是 。
(5)小华在探究猜想③时,重新设计了电路,保持电压表的示数为3 V,得到了与表二相同的数据,也完成了实验探究。小华与小红的实验相比不同之处是:
。
【知识拓展】
(1)小明实验时选择的是 Ω电阻。
(2)小红实验时选择的变阻器规格是 。
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