Question

16．兩個透明容器中都有一段電阻絲，密封著等量的空氣，U形管中液面相平．甲、乙兩裝置分別接到相同電源兩端，通電相同時間后U形管的液柱如圖所示，則下列選項正確的是（　�。�

• A． 甲、乙量裝置是通過觀察液體熱膨脹體積的大小反映電流產生熱量的多少
• B． 乙裝置主要探究的是電流產生熱量與電阻的大小關系
• C． 甲裝置左右兩個容器中電流通過電阻產生的熱量之比為2：1
• D． 甲裝置左邊電阻絲發(fā)熱功率與乙裝置左邊電阻絲發(fā)熱功率之比為1：4

Answer 1

分析 （1）采用轉換法，通過觀察U形管內液柱的高度差的大小來反映電阻絲放出熱量的多少；
（2）探究電流產生熱量跟電阻關系時，控制通電時間和電流不變；探究電流產生熱量跟電流關系時，控制通電時間和電阻不變；
（3）在串聯(lián)電路中，電流通過導體產生的熱量之比等于電阻之比；
（4）利用P=I²R求出甲乙兩裝置左邊容器中電阻絲發(fā)熱功率之比．

解答 解：
A、由裝置可知，電阻絲放出的熱量越多，氣體體積膨脹越大，U形管兩液面的高度差也就越大，所以可以通過U形管內液柱的高度差的大小來反映電阻絲放出熱量的多少；故A錯誤；
B、乙裝置中一個5Ω的電阻與兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端的電阻電流相等，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_右=I₁+I₂，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I₁=I₂，所以右邊容器中的通過電阻的電流是左側通過電流的一半，即是研究電流產生的熱量與電流的關系，故B錯誤；
C、由甲裝置可知，兩阻值不同的電阻絲串聯(lián)，通過電阻絲的電流與通電時間相等，根據(jù)Q=I²Rt可知，這段時間內R₁和R₂產生的熱量之比：Q₁：Q₂=R₁：R₂=5Ω：10Ω=1：2，故C錯誤；
D、甲、乙裝置左邊電阻相同，通過電阻絲的電流不同，I_甲：I_乙=$\frac{U}{15Ω}$：$\frac{U}{7.5Ω}$=1：2，通電時間相等，根據(jù)P=I²R可知，甲裝置左邊電阻絲發(fā)熱功率與乙裝置左邊電阻絲發(fā)熱功率之比等于電流的平方之比，P_左：P_右=1：4，故D正確．
故選D．

點評 此題主要考查的是學生對“電流通過導體產生的熱量與電阻的關系”實驗的理解和掌握，以及對焦耳定律、電功率公式的理解和掌握，注意控制變量法和轉換法的運用．