Question

15．用如圖所示的實驗裝置探究“電流相同時，通過導體產生的熱量與電阻大小的關系”（圖中甲、乙是完全相同的密閉容器，實驗前，A、B兩“U”形管內液面是相平的，目的是便于比較甲、乙容器內空氣溫度的變化；
（1）請你用筆畫線代替導線，將電路連接完整．
（2）該裝置工作過程是：閉合開關，電流通過電阻絲會產生熱，密封盒內空氣溫度升高，壓強大于（大于、小于或等于）大氣壓，“U”形管中與密封盒相連一側支管中液面較低，另一側支管中液面較高，通過觀察“U”形管中液面的高度差來顯示甲、乙容器內空氣溫度的變化，從而比較電流產生的熱量多少，這是轉換法，通過對比觀察，你認為乙（選填“甲”或“乙”）容器中的電阻產生的熱量多，由此可知，在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，電流產生的熱量越多．
（3）電阻絲和密封盒內空氣溫度升高時，內能將會變大（選填“變大”或“變小”或“不變”），其中改變電阻絲內能方法是做功，改變空氣內能方法是熱傳遞．
（4）實驗時若右邊“U”形管中液面沒有變化，可能原因是密封性不好．
（5）根據你得出的結論，簡要解釋：電爐工作時，電爐絲熱得發紅，而與電爐絲連接的導線卻幾乎不發熱，這是為什么？電爐絲與導線是串聯的，電流和通電時間相等，根據Q=I²Rt，電阻越大，產生的熱量越多，電爐絲的電阻遠大于導線的電阻，所以在相同的時間內，電爐絲產生的熱量較多，電爐絲熱得發紅，而與電爐絲連接的導線卻幾乎不發熱．．

Answer 1

分析 （1）要探究電流產生的熱量與電阻的大小關系，應使電流和通電時間相同，將兩電阻串聯在電路中；
（2）電阻產生的熱量越多，容器內空氣的膨脹程度越大，液柱上升的高度越大．電流產生的熱量不能用眼睛直接觀察，可通過液面高度差的變化來反映，用能直接觀測的量來顯示不容易直接觀測的量的方法叫轉換法．
（3）電流產生的熱量不能用眼睛直接觀察，通過液面高度差的變化來反映；
電阻產生的熱量越多，氣體膨脹程度越大，液柱上升的高度越大；物體的內能與溫度有關，溫度越高，內能越大；
（4）密封性不好，會導致液面不發生變化；
（5）根據焦耳定律公式Q=I²Rt進行分析．

解答 解：
實驗中是通過觀察“U”形管中液面的高度差來顯示甲、乙容器內空氣溫度的變化，方法為轉換法；為了便于比較甲、乙容器內空氣溫度的變化，實驗前，應使A、B兩“U”形管內液面相平；
（1）圖中兩電阻串聯，應將10歐電阻絲的右端與開關右端接線柱相連，如圖所示：

（2）實驗中是通過觀察“U”形管中液面的高度差來顯示甲、乙容器內空氣溫度的變化．
由圖知，B液柱的液面較高，可知乙容器中的電阻產生的熱量多．
由此可知：在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，電流產生的熱量越多．
（3）電阻絲和密封盒內空氣溫度升高時，內能將會變大；電流通過電阻絲時電流做功，電能轉化為內能，則改變電阻絲內能方法是做功，而改變空氣內能方法是熱傳遞．
（4）密封性不好，會導致液面不發生變化；
（5）電爐絲與導線是串聯的，電流和通電時間相等，根據Q=I²Rt，電阻越大，產生的熱量越多，電爐絲的電阻遠大于導線的電阻，所以在相同的時間內，電爐絲產生的熱量較多，電爐絲熱得發紅，而與電爐絲連接的導線卻幾乎不發熱．
故答案為：便于比較甲、乙容器內空氣溫度的變化
（1）見上圖；
（2）大于，較低；較高；高度差；轉換；乙；電阻；
（3）變大；做功；熱傳遞；
（4）密封性不好；
（5）電爐絲與導線是串聯的，電流和通電時間相等，而電爐絲的電阻較大，產生的熱量較多，所以電爐絲熱得發紅，而與電爐絲連接的導線卻幾乎不發熱．

點評 掌握電流產生熱量多少的影響因素，利用控制變量法和轉換法探究電流產生熱量多少和各影響因素之間的關系，不僅要掌握焦耳定律，而且要學會根據其解釋有關現象．