Question

11．如圖1是小敏探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)的實驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣，容器中都有一段電阻絲．

（1）若想探究“電流和通電時間相同時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”，請你用筆畫線代替導(dǎo)線，連接圖1中的器材形成實物電路．
（2）實驗中通過觀察U形管液面高度差反映電阻產(chǎn)生熱量的多少．
（3）通電前A、B兩U行管內(nèi)的液面相平，接通電源一分鐘后B（選填“A”或“B”）管中的液面較高．
（4）小敏又設(shè)計了如圖2所示的電路來繼續(xù)探究，圖中MN分別接到電源兩端，甲、乙、丙三根電阻絲的電阻均為5Ω，試分析：
①B管中液面上升的高度是由哪根電阻絲發(fā)熱決定的？B
A．甲     B．乙     C．丙    D．乙和丙共同
②電路工作時，通過甲電阻絲的電流大于（選填“大于”、“小于”、“等于”）乙電阻絲電流．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)“在電流和通電時間相同時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”，可確定是串聯(lián)電路，以根據(jù)電流流向法，從電源的正極出發(fā)依次連接電路元件，然后回到電源負(fù)極即可；
（2）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；
（3）由電路圖可知兩電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知通過它們的電流關(guān)系，據(jù)Q=I²Rt比較兩電阻產(chǎn)生的熱量關(guān)系，密閉空氣吸收熱量后，體積不變，壓強(qiáng)變大，U形管內(nèi)兩液面的差值變大，據(jù)此進(jìn)行解答；
（4）根據(jù)圖象并結(jié)合并聯(lián)電路具有分流作用進(jìn)行分析．

解答 解：
（1）將滑動變阻器，兩相同的透明容器中的U形管，開關(guān)，逐一順次連接即可，滑動變阻的連線要注意一上一下，如下圖所示：

（2）電流產(chǎn)生的熱量不便于用眼睛直接觀察和測量，通過U形管內(nèi)液柱的高度差來反映，這種方法是初中物理常用的轉(zhuǎn)換法；
（3）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，兩電阻絲串聯(lián)時通過它們的電流相等；由Q=I²Rt可知，在電路和通電時間相同時，右側(cè)電阻較大，產(chǎn)生的熱量較多，密閉空氣吸收熱量后，體積膨脹，右側(cè)氣體膨脹更大所以B管中的液面較高；
（4）①由圖2可知，電阻絲乙在與B管相連的容器中，所以B管中液面上升的高度是由乙電阻絲發(fā)熱決定的，故B正確；
②由圖可知，乙電阻絲與丙電阻絲并聯(lián)后再與甲串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，通過乙、丙兩個電阻的總電流和通過甲電阻電流相等，即I_右=I_左，兩個5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知I_甲=I_乙+I_丙，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I_乙=I_丙，所以通過甲電阻絲的電流是通過乙電阻絲電流的2倍．
故答案為：（1）見上圖；（2）U形管液面高度差；（3）B；（4）①B；②大于．

點評 此題主要考查的是學(xué)生對“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻、電流的關(guān)系”實驗的理解和掌握，注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用是解決該題的關(guān)鍵．