Question

【題目】如圖是探究電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，U形管液面高度變化是因為U形管中液體的溫度發生了變化。請回答下列問題：

（1）圖甲的裝置可以用來探究電流通過電阻產生的熱量跟_____的關系；

（2）圖乙的裝置可以用來探究電流通過電阻產生的熱量跟_____的關系；

（3）通電后，甲圖中A、B電阻產生的熱量之比是_____

（4）這個實驗中應用了控制變量法和_____法

（5）如圖圖，三個完全相同的容器中密封了初溫和質量都相等的空氣，若通電一段時間后，甲乙丙三個U形管中液面高度差分別為h甲、h乙、h丙，則下列關系中正確的是_____

A．h甲＜h乙＜h丙 B．h甲＞h丙＞h乙 C．h甲＝h丙＞h乙 D．h甲＝h乙＜h丙

Answer 1

【答案】電阻大小 電流大小 1：2 轉換 A

【解析】

電流產生的熱量不易直接測量，利用轉換法，在實驗時通過對初溫相同等量的空氣加熱，根據氣體的熱脹冷縮，產生的熱量越多，氣體膨脹程度越大，U形管內液面高度差越大；（1）（2）根據焦耳定律 ，電流產生的熱量跟電流大小、通電時間和電阻有關，利用控制變量法，研究其中一個因素的關系時要控制另外的兩個不變；根據串聯、并聯電路電流的規律找出相同因素和不同因素，分析電流產生的熱量跟變化因素的關系；

（3）根據串聯電路電流的規律和焦耳定律，在電流和通電時間相同時，A、B電阻產生的熱量之比等于電阻大小之比，據此求解；

（4）根據上面用到科學控究的方法回答；

（5）分析圖2電阻絲的連接，根據串聯電路電流的規律，分析甲、乙兩容器內的電阻通過的電流和通電時間的關系，根據焦耳定律和轉換法確定h甲與h乙大小關系；根據電阻的串聯判斷甲、乙容器中串聯的電阻與丙容器中電阻絲的大小，根據并聯電路各支路電壓相等和歐姆定律 ，確定丙容器中電阻絲的電流I丙與通過乙容器中電阻絲的電流I乙大小關系，而乙、丙容器內兩電阻絲阻值大小相同，通過時間也相同，根據焦耳定律 和轉換法得出h丙與h乙關系，從則得出最后結論。

（1）圖甲的裝置中，兩電阻串聯，通過的電流相等，通過時間也相同，而容器內兩電阻絲阻值大小不同，故是探究電流產生的熱量跟電阻大小的關系；

（2）圖乙的裝置中，根據并聯電路電流的規律，通過左容器電阻絲的電流I左大于通過右邊容器電阻絲的電流I右，而容器內兩電阻絲阻值大小相同，通過時間也相同，故可以用來探究電流產生的熱量跟電流大小的關系；

（3）通電后，甲圖中A、B電阻的電流相同，通電時間相同，根據焦耳定律可知，甲圖中A、B電阻產生的熱量之比等于電阻大小之比，即A、B電阻產生的熱量之比為： ；

（4）這個實驗中應用了控制變量法和轉換法；

（5）圖2中，甲、乙兩容器內的電阻串聯后再與丙容器內的電阻并聯，根據串聯電路電流的規律，甲、乙兩容器內的電阻通過的電流相等，通電時間也相同，且R甲＜R乙，根據焦耳定律Q＝I2Rt可知，乙容器內電阻絲產生的熱量多，根據轉換法可知h甲＜h乙﹣﹣﹣﹣﹣①；

根據電阻的串聯，甲、乙容器中串聯的電阻大于丙容器中電阻的大小，由并聯電路各支路電壓相等和歐姆定律可知，通過丙容器中電阻絲的電流I丙大于通過乙邊容器中電阻絲的電流I乙，而乙、丙容器內兩電阻絲阻值相同，通過時間也相同，根據焦耳定律可知，丙容器內電阻絲產生的熱量比乙容器內電阻絲產生的熱量多，根據轉換法可得h丙＞h乙﹣﹣﹣﹣﹣②，

由①②得：h甲＜h乙＜h丙.

故選A。