Question

12．在做“電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時，小于采用了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置．兩個透明的容器中密閉了等量的空氣，U型管中液面變化反映了密閉空氣溫度的變化．

（1）若通電時間相同，發(fā)現(xiàn)B玻璃管內(nèi)液面上升較高，這表明：在電流和通電時間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多．
（2）小剛采用了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通電相同時間，發(fā)現(xiàn)C玻璃管液面上升較高，這表明：在電阻和通電時間相同的情況下，通過導(dǎo)體的電流越大，產(chǎn)生的熱量越多．
（3）該實(shí)驗(yàn)中用到的研究物理問題的方法是控制變量法和轉(zhuǎn)換法．
（4）已知甲、乙兩圖中，電源電壓相等，甲、乙兩圖中的電路通電相同的時間，液面最低的是D玻璃管．

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(yùn)用了控制變量法；
（4）根據(jù)并聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)求出總電阻，根據(jù)歐姆定律比較出電流的關(guān)系，根據(jù)焦耳定律判斷出各電阻產(chǎn)生的熱量．

解答 解：（1）將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通過它們的電流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(diǎn)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(diǎn)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；
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）該實(shí)驗(yàn)中用到的研究物理問題的方法是控制變量法和轉(zhuǎn)換法；
（4）乙圖中兩個10Ω的電阻并聯(lián)總電阻為根5Ω，故乙圖的總電阻等于甲圖的總電阻，都等于15Ω，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$知，在電壓一定時，電流相同，根據(jù)Q=I²Rt知，BC電流相同，電阻相同，產(chǎn)生的熱量相同，甲的電阻是乙的電阻的一半，產(chǎn)生的熱量是乙的一半，D的電流是B的電流的一半，D產(chǎn)生的熱量是B的四分之一，故D產(chǎn)生的熱量最少，D中液體的溫度低，D的液面最低．
故答案為：（2）電流；（3）轉(zhuǎn)換；（4）D．

點(diǎn)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(shí)驗(yàn)的理解和掌握，注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法的運(yùn)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．