Question

16．為了探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”，小飛同學(xué)采用如圖1甲所示裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)透明容器密封了等質(zhì)量的空氣，容器中各有一段電阻絲．

（1）接通電源后，U型管內(nèi)液柱的高度差可以反映出電流產(chǎn)生熱量的多少． 
（2）圖甲中兩根電阻絲所采用的連接方式是為了保持兩者的通電時(shí)間和電流相同． 
（3）圖乙中兩個(gè)密閉容器中的電阻絲是完全相同的，在其中一個(gè)容器的外部將一個(gè)電阻絲與容器中的電阻絲并聯(lián)，在通電時(shí)間相同的情況下，通過對(duì)比兩個(gè)U型管內(nèi)液柱的高度差情況，可以得到的結(jié)論是當(dāng)導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間一定時(shí)，電流越大產(chǎn)生的熱量越多． 
（4）實(shí)驗(yàn)后的反思中，小飛發(fā)現(xiàn)將甲乙裝置組合成如圖3所示的綜合裝置后，可以一次性解決實(shí)驗(yàn)中探究的問題．三個(gè)容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到適合的電源兩端，通電一段時(shí)間后，U型管中的液面高度差最大的應(yīng)該是B．

Answer 1

分析 電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時(shí)間有關(guān)．探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時(shí)，控制通電時(shí)間和電流不變；探究電流產(chǎn)生熱量跟通電時(shí)間關(guān)系時(shí)，控制電流和電阻不變；電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，體現(xiàn)的是轉(zhuǎn)換思想．

解答 解：
（1）一定質(zhì)量的空氣，體積受溫度影響明顯．密封在容器中的空氣在溫度升高時(shí)體積膨脹，推動(dòng)U型管內(nèi)液柱上升，使其高度發(fā)生變化．電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但可以通過U型管內(nèi)液柱的高度差的變化得到；
（2）在串聯(lián)電路中電流處處相等，所以甲圖中兩只電阻絲串聯(lián)，可以保證通電時(shí)間和通過的電流相同；
（3）在乙裝置中一個(gè)5Ω的電阻與兩個(gè)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(gè)電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I_右=I_左，兩個(gè)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，探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系．由Q=I²Rt知，在導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間一定時(shí)，電流越大產(chǎn)生的熱量越多；
（4）由電路圖可知，C中電阻并聯(lián)后與A、B中的電阻串聯(lián)，它們的通電時(shí)間相等，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，I_A=I_B＞I_C，
由圖可知，B的電阻大于A的電阻，通過A的電流等于B的電流，
由Q=I²Rt可知，A產(chǎn)生的熱量小于B產(chǎn)生的熱量，A產(chǎn)生的熱量大于C產(chǎn)生的熱量，
則B中電阻產(chǎn)生的熱量最多，空氣吸收的熱量最多，U型管中兩側(cè)的液面高度差最大．
故答案為：
（1）電流產(chǎn)生熱量的多少；
（2）電流；
（3）當(dāng)導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間一定時(shí)，電流越大產(chǎn)生的熱量越多；
（4）B．

點(diǎn)評(píng) 掌握電流產(chǎn)生熱量多少的影響因素，利用控制變量法和轉(zhuǎn)換法探究電流產(chǎn)生熱量多少和各影響因素之間的關(guān)系．