Question

利用如圖1所示的實驗裝置探究“電流通過導體產生的熱量與電阻的關系”，兩個透明容器中密封著等量的空氣，兩個密閉容器中都有一段電阻絲，右邊容器中的電阻比較大，將容器中的電阻絲串聯起來接到電源兩端．
（1）通過觀察U管中

 

的變化反映密閉空氣溫度的變化．
（2）當開關S閉合，通電一段時間后，發現兩個密閉容器中

 

（選填“左邊”或“右邊”）容器中溫度上升較快，這表明在在相同時間內，電流相同的情況下，電阻越

 

，電流通過導體時產生的熱量越多．
（3）如圖2是某電熱水器內部簡化電路圖，R₁和R₂均為電阻絲．通過控制開關S₁、S₂可使電熱水器有高、中、低溫三個檔．當開關S₁閉合，S₂撥到觸點a時，是

 

溫檔；只閉合S₁時，是

 

溫檔．若開關S₁中的兩個線頭相碰，使開關失靈，則

 

溫檔位不能正常工作．

Answer 1

分析：（1）此題采用轉換法，通過觀察U型管中液面的變化反映密閉空氣溫度的變化；
（2）將容器中的電阻絲串聯起來接到電源兩端，通過兩電阻絲的電流和通電時間相同，根據焦耳定律Q=I²Rt分析答題；
（3）分析好電阻的串并聯，搞清楚電阻的大小關系，再根據Q=W=

U2

R

t作出分析和解答．

解答：解：（1）通過觀察U型管中液面的變化反映密閉空氣溫度的變化；
（2）將容器中的電阻絲串聯起來接到電源兩端，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生的熱量多，溫度升得較快，這表明：在相同時間內，電流相同的情況下，電阻越大，電流通過導體時產生的熱量越多；
（3）當開關S₁閉合，S₂撥到觸點a時，兩電阻絲并聯，根據并聯電阻的特點可知，此時的總電阻最小，小于任一分電阻；又根據Q=W=

U2

R

t可知，在電壓和通電時間相同的情況下，電阻越小，產生的熱量越多，所以此時是高溫檔；
只閉合S₁時，此時連入電路中的電阻只有R₁一個，此時的電阻值比并聯的電阻值大，比串聯的電阻值小，根據Q=W=

U2

R

t可知此時是中溫檔；
當開關S₁斷開，S₂撥到觸點b時，兩電阻絲串聯，根據串聯電阻的特點可知，此時的總電阻最大，大于任一分電阻；又根據Q=W=

U2

R

t可知，在電壓和通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越少，所以此時是低溫檔；若開關S₁中的兩個線頭相碰，使開關失靈，則會把電阻R₂短路，此時低溫檔失靈．
故答案為：（1）液面；（2）右邊；大；（3）高；中；低．

點評：此題主要考查的是學生對“電流通過導體產生的熱量與電阻的關系”實驗的理解和掌握，注意控制變量法和轉換法的運用，同時考查了學生對焦耳定律變形公式的理解和掌握，難度較大．