Question

（2003?武漢）熱學(xué)和電學(xué)作圖：
①如圖，將裝有熱奶（90℃）的奶瓶放入20℃的水中，經(jīng)過一段時(shí)間后，再測量一下容器中的水溫和奶的溫度均為40℃．試在坐標(biāo)系中分別畫出容器中水的溫度和奶瓶中奶的溫度隨時(shí)間變化的大致圖象．

②某電路如圖所示，電源電壓為4V且保持不變，虛線框內(nèi)的電路中接有兩個(gè)阻值均為R的電阻，當(dāng)開關(guān)S由閉合到斷開時(shí)，電流表示數(shù)減小了0.5A．試在虛線框內(nèi)畫出電阻的一種可能的連接電路圖，并標(biāo)出相應(yīng)的R的值．

Answer 1

分析：（1）知道發(fā)生熱傳遞的條件是物體之間有溫度差，熱量會(huì)從高溫物體傳遞給低溫物體．
（2）由圖可知，電流表測量的總電流，電源電壓保持不變，當(dāng)開關(guān)S由閉合到斷開時(shí)，電路中電流減少，由 I=

U

R

知道，電路的總電阻是增加了．由上可知，當(dāng)開關(guān)斷開，電路中電阻增大，有兩種情況：一是原來一個(gè)電阻，又串聯(lián)了一個(gè)電阻；二是原來兩個(gè)電阻并聯(lián)，現(xiàn)在去掉了一個(gè)電阻．據(jù)此設(shè)計(jì)電路并求R的值．

解答：解：（1）已知水溫約為20℃，熱奶約為90℃，當(dāng)把熱奶的奶瓶放入室溫水中時(shí)，熱量會(huì)從熱奶傳遞給溫水中，熱奶的溫度緩慢下降，溫水的溫度緩慢上升，最后直至它們的溫度相同時(shí)，溫度不再變化，見下圖；

（2）該題有兩種情況：第一種情況：開關(guān)閉合時(shí)電路中有一個(gè)電阻，斷開開關(guān)又串聯(lián)了一個(gè)電阻，如右圖所示；由題知：
I′-I=0.5A
即：

U

R

-

U

R+R

=

4V

R

-

4V

2R

=0.5A
∴R=4Ω；見下圖：

第二種情況：開關(guān)閉合時(shí)電路中兩個(gè)電阻并聯(lián)，斷開開關(guān)，去掉了一個(gè)電阻，
如右圖所示，由題知：
電流表減小的電流值就是通過該電阻的電流I=0.5A
R=

U

I

=

4V

0.5A

=8Ω
見下圖：

點(diǎn)評(píng)：解決此題的關(guān)鍵是知道發(fā)生熱傳遞的條件，知道最后它們的溫度是相等的．同時(shí)該題還考查電阻的計(jì)算和電路圖的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵是歐姆定律的應(yīng)用和電路圖的設(shè)計(jì)．