Question

【題目】如圖是探究電流通過導體時產(chǎn)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(fā)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(chǎn)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(chǎn)生的熱量跟_____的關系；

（3）通電后，甲圖中A、B電阻產(chǎn)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(zhì)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(zhuǎn)換 A

【解析】

電流產(chǎn)生的熱量不易直接測量，利用轉(zhuǎn)換法，在實驗時通過對初溫相同等量的空氣加熱，根據(jù)氣體的熱脹冷縮，產(chǎn)生的熱量越多，氣體膨脹程度越大，U形管內(nèi)液面高度差越大；（1）（2）根據(jù)焦耳定律 ，電流產(chǎn)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(jù)串聯(lián)、并聯(lián)電路電流的規(guī)律找出相同因素和不同因素，分析電流產(chǎn)生的熱量跟變化因素的關系；

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

（4）根據(jù)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(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律，分析甲、乙兩容器內(nèi)的電阻通過的電流和通電時間的關系，根據(jù)焦耳定律和轉(zhuǎn)換法確定h甲與h乙大小關系；根據(jù)電阻的串聯(lián)判斷甲、乙容器中串聯(lián)的電阻與丙容器中電阻絲的大小，根據(jù)并聯(lián)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(nèi)兩電阻絲阻值大小相同，通過時間也相同，根據(jù)焦耳定律 和轉(zhuǎn)換法得出h丙與h乙關系，從則得出最后結(jié)論。

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

（2）圖乙的裝置中，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)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(nèi)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(chǎn)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(jù)焦耳定律可知，甲圖中A、B電阻產(chǎn)生的熱量之比等于電阻大小之比，即A、B電阻產(chǎn)生的熱量之比為： ；

（4）這個實驗中應用了控制變量法和轉(zhuǎn)換法；

（5）圖2中，甲、乙兩容器內(nèi)的電阻串聯(lián)后再與丙容器內(nèi)的電阻并聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律，甲、乙兩容器內(nèi)的電阻通過的電流相等，通電時間也相同，且R甲＜R乙，根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt可知，乙容器內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量多，根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知h甲＜h乙﹣﹣﹣﹣﹣①；

根據(jù)電阻的串聯(lián)，甲、乙容器中串聯(lián)的電阻大于丙容器中電阻的大小，由并聯(lián)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(nèi)兩電阻絲阻值相同，通過時間也相同，根據(jù)焦耳定律可知，丙容器內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量比乙容器內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量多，根據(jù)轉(zhuǎn)換法可得h丙＞h乙﹣﹣﹣﹣﹣②，

由①②得：h甲＜h乙＜h丙.

故選A。