Question

20．如圖所示是“探究電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗裝置，將四段電阻絲a、b、c、d分別密封在完全相同的盒子內(nèi)，盒內(nèi)封閉一定量的空氣，其中圖乙中另取阻值為5Ω 的電阻在盒外與盒內(nèi)電阻并聯(lián)．

（1）盒內(nèi)封閉一定量的空氣的優(yōu)點是空氣受熱容易膨脹，便于實驗觀察．在實驗中電流 通過電阻時產(chǎn)生熱量的多少是通過觀察兩個U形管中液面的高度來比較的．
（2）圖甲可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，圖乙可探究電流產(chǎn)生的熱量 與電流的關(guān)系．
（3）圖乙中右側(cè)盒外連接5Ω 的電阻，它的作用是使電阻c、d中的電流不相等．
（4）通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)其中一個U形管的液面高度幾乎不變，則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是空氣盒氣密性不好．

Answer 1

分析 （1）電流流經(jīng)電阻絲產(chǎn)生焦耳熱，瓶內(nèi)氣體溫度升高，體積變大，使氣球膨脹，電流做功越多，氣球體積膨脹越大，氣球膨脹程度的大小能反應電流做功多少．采用轉(zhuǎn)換法，通過溫度計示數(shù)的變化來反映電阻絲放出熱量的多少；
（2）電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關(guān)．探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系時，控制電阻和通電時間不變；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；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）并聯(lián)電路中的電阻比任何一個電阻都�。�
（4）可從漏氣、橡膠管沒有扎住等方面進行分析．

解答 解：（1）在實驗中電流做功多少是通過觀察氣球膨脹程度大小來體現(xiàn)的．因此盒內(nèi)封閉一定量的空氣的優(yōu)點 空氣受熱容易膨脹，便于實驗觀察；
在實驗中電流通過電阻產(chǎn)生的熱量多少是通過觀察U型管內(nèi)左右兩側(cè)液面高度大小來體現(xiàn)的，這種方法叫“轉(zhuǎn)換法”．
（2）由圖可知，兩個盒中的電阻絲串聯(lián)，通過兩電阻絲的電流和通電時間相同，研究的是：當通過的電流和通電時間相同時，電流產(chǎn)生的熱量與導體電阻大小的關(guān)系．
（3）兩個相同的電阻串聯(lián)在電路中，通電時間和電阻相同，當給其中一個并聯(lián)一個電阻時，電阻的電流改變，探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系．
因為并聯(lián)電路中的電阻比任何一個電阻都小，當乙圖中右側(cè)盒外連接的5Ω電阻后，右側(cè)5Ω的電阻分壓較小，由此可知，右側(cè)電阻的電流減小，因此乙圖中右側(cè)盒外連接的5Ω電阻的作用是改變右側(cè)電阻的電流；把電阻接在盒子外側(cè)，是為了控制好變量，不改變右側(cè)盒內(nèi)電阻，便于探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系．
（4）由Q=I²Rt可知，兩根電阻絲在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量不同，則U形玻璃管中應該出現(xiàn)液面高度差；而其中一個U形玻璃管中液面高度幾乎不變，說明與此相連的空氣盒有可能漏氣．
故答案為：（1）空氣受熱容易膨脹，便于實驗觀察；兩個U形管中液面的高度；（2）電阻；電流；（3）使電阻c、d中的電流不相等；（4）空氣盒氣密性不好．

點評 該題考查了控制變量法和轉(zhuǎn)換法在焦耳定律實驗中的應用，注意兩導體串聯(lián)時電流相等，導體產(chǎn)生熱量的多少是通過溫度計示數(shù)的變化來反映的．