Question

7．生活中常見這樣的現(xiàn)象：如圖甲所示，電爐絲通過導(dǎo)線接到電路里，電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱．于是有的同學(xué)提出下列問題：電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)？在研究此問題時，某物理興趣小組的同學(xué)采用了如圖所示的乙、丙兩種實驗裝置：兩個透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化．

（1）利用乙裝置進行實驗是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻關(guān)系．觀察丙圖中的實驗現(xiàn)象可得出的結(jié)論是在通電時間和電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多．
（2）若將丙圖中右側(cè)上方的5Ω的電阻絲也放入右邊的容器內(nèi)，那么通電一段時間后，玻璃管A、B內(nèi)液面A更高（填“A更高”或“B更高”或“相平”）．
（3）當(dāng)家庭電路中的導(dǎo)線連接處接觸不良時，容易引發(fā)火災(zāi)．則圖乙的實驗結(jié)論可以用來解釋這種現(xiàn)象．

Answer 1

分析 電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關(guān)．
（1）探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時，控制通電時間和電流不變；
（2）探究電流產(chǎn)生熱量跟通電時間關(guān)系時，控制電流和電阻不變；
（3）探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小和電阻大小關(guān)系時運用了控制變量法；
電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，體現(xiàn)的是轉(zhuǎn)換思想．

解答 解：（1）在乙裝置中，將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通過他們的電流I與通電時間t相同，左邊容器中的電阻小于右邊容器中的電阻，由Q=I²Rt可知，右邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快，這表明：在相同時間內(nèi)，電流相同的情況下，電阻越大，電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量越多；
（2）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，B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(cè)通過電流的一半，由Q=I²Rt可知，左邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；因此通電一段時間后，玻璃管A、B內(nèi)液面，A更高．
這表明：在相同時間內(nèi)，電阻相同，電流越大，通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量越多；
（3）當(dāng)家庭電路中的導(dǎo)線連接處接觸不良時，容易引發(fā)火災(zāi)．其原因是由于電流過大相等的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較多，因此可以有乙中現(xiàn)象解釋．
故答案為：
（1）電阻；在通電時間和電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多．
（2）A更高．
（3）乙．

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)換法的運用，同時考查了學(xué)生對焦耳定律變形公式的理解和掌握，難度較大．