Question

12．如圖甲是探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的裝置，在兩個(gè)密閉容器中裝有質(zhì)量相等（“相等”或“不等”）的空氣，并各放置一根阻值不同的電阻絲，此裝置可研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，如圖乙是兩密閉容器中的電阻絲阻值一樣，但在其中一容器外并上一個(gè)阻值相同的電阻，此裝置研究的是電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都是觀察U型管中液面的高度差來比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少．如果通過圖乙裝置左邊容器中5Ω的電流為0.8A，則其右邊容器中的空氣1分鐘內(nèi)最多可從電阻絲吸收48J的熱量（忽略環(huán)境影響）．如果通電一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)U形管液面高度幾乎不變，則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是空氣盒氣密性不好．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)兩個(gè)密閉容器的容積和空氣密度可知判斷質(zhì)量的關(guān)系．
（2）電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時(shí)間有關(guān)．探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系時(shí)，控制電阻和通電時(shí)間不變；探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時(shí)，控制通電時(shí)間和電流不變；探究電流產(chǎn)生熱量跟通電時(shí)間關(guān)系時(shí)，控制電流和電阻不變．
（3）電流產(chǎn)生的熱量不能用眼睛直接觀察，通過液面高度差的變化來反映．
（4）根據(jù)串并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻關(guān)系和焦耳定律Q_放=I²Rt解答．
（5）可從漏氣、橡膠管沒有扎住等方面進(jìn)行分析．

解答 解：（1）兩個(gè)密閉容器的容積和空氣密度相同，根據(jù)m=ρV可知空氣的質(zhì)量相同．
（2）①如圖甲，兩個(gè)電阻串聯(lián)在電路中，電流相同，通電時(shí)間相同，電阻不同，探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系．
②如圖乙，兩個(gè)相同的電阻串聯(lián)在電路中，通電時(shí)間和電阻相同，當(dāng)給其中一個(gè)并聯(lián)一個(gè)電阻時(shí)，電阻的電流改變，探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系．
（3）電流產(chǎn)生的熱量不能用眼睛直接觀察，通過液面高度差的變化來反映．
（4）圖乙裝置中一個(gè)5Ω的電阻與兩個(gè)電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，
根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，右端兩個(gè)電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I_右=I_左=0.4A，
兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知I_右=I₁=I₂，
則右邊容器中的通過容器中電阻的電流I₂=$\frac{1}{2}$I_右=$\frac{1}{2}$×0.8A=0.4A，
右邊容器中空氣吸收的熱量等于電阻放出的熱量，Q_吸=Q_放=（I₂）²Rt=（0.4A）²×5Ω×60s=48J．
（5）其中一個(gè)U形玻璃管中液面高度幾乎不變，說明與此相連的空氣盒氣密性不好，有可能漏氣．
故答案為：相等；電阻；電流；高度差；48；空氣盒氣密性不好．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對焦耳定律的認(rèn)識，掌握電流產(chǎn)生熱量多少的影響因素，利用控制變量法和轉(zhuǎn)換法探究電流產(chǎn)生熱量多少和各影響因素之間的關(guān)系．