Question

14．小明在“探究影響電流熱效應(yīng)因素”實驗中，設(shè)計了如圖的甲、乙兩個實驗裝置．在透明容器中密封著等量的空氣，里面放有電阻絲，U型管中裝有等量的水且液面相平．把這個裝置分別接入電源上進行探究：

（1）甲裝置的設(shè)計控制了通過的電流和通電時間，故利用甲裝置可探究電流產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系．
（2）在乙裝置中通過R₃和R₄的電流I₃和I₄關(guān)系為I₃＞I₄；根據(jù)乙實驗現(xiàn)象總結(jié)出的結(jié)論為在電阻和通電時間相同時，通過導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多．
（3）斷開乙的開關(guān)，待乙裝置冷卻后，再通電與上次相同時間．若發(fā)現(xiàn)R₄側(cè)U型管中液面相平?jīng)]有了高度差，而R₃側(cè)U型管中液面高度差比上次明顯增大，則原因可能是下面的D；若發(fā)現(xiàn)R₃和R₄兩側(cè)U型管中液面高度差相同，則原因可能是下面的E．
A．R₃開路        B．R₃短路       C．R₄開路         D．R₄短路        E．R₅開路．

Answer 1

分析 電流產(chǎn)生熱量與導(dǎo)體中的電流、導(dǎo)體電阻和通電時間有關(guān)，所以探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)時要采用控制變量法．
（1）由甲裝置可知，R₁與R₂串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和連接方式判斷控制的變量，進一步根據(jù)影響電流產(chǎn)生熱量判斷探究的問題；
（2）由乙裝置可知，R₄與R₅并聯(lián)后再與R₃串聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可知通過R₃和R₄的電流關(guān)系，然后分析U型管中水面的關(guān)系，然后得出結(jié)論；
（3）電路故障分為短路和開路，分析所給的現(xiàn)象然后判斷電路的故障．

解答 解：（1）由甲裝置可知，R₁=10Ω與R₂=5Ω串聯(lián)，通過它們的電流和通電時間相等，而兩電阻的阻值不同，可以探究電流產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系；
（2）由乙裝置可知，R₄與R₅并聯(lián)后再與R₃串聯(lián)，由并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和可知，通過R₃和R₄的電流關(guān)系為I₃＞I₄，
由圖乙可知，R₃與R₄的電阻和通電時間相同時，通過R₃的電流大，與之相連U型管中的液面差較大，即產(chǎn)生的熱量多，
故可得結(jié)論：在電阻和通電時間相同時，通過導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多；
（3）斷開乙的開關(guān)，待乙裝置冷卻后，再通電與上次相同時間，
若發(fā)現(xiàn)R₄側(cè)U型管中液面相平?jīng)]有了高度差，說明R₄發(fā)生了開路和短路，而R₃側(cè)U型管中液面高度差比上次明顯增大，說明R₄發(fā)生了短路，故選D；
若發(fā)現(xiàn)R₃和R₄兩側(cè)U型管中液面高度差相同，說明兩者產(chǎn)生的熱量相等，而兩電阻串聯(lián)時才能產(chǎn)生的熱量相等，所以故障為R₅開路，故選E．
故答案為：
（1）通過的電流和通電時間；電阻；
（2）I₃＞I₄；在電阻和通電時間相同時，通過導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多；
（3）D；E．

點評 本題考查了探究影響電流熱效應(yīng)因素的實驗，涉及到串并聯(lián)電路的特點的應(yīng)用以及電路故障的判斷，利用好控制變量法和轉(zhuǎn)換法是關(guān)鍵．