Question

18．如圖是探究電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關的實驗裝置．兩個透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，通電1秒后（兩容器都不向外放熱），下列說法正確的是（　　）

• A． 該實驗裝置只能探究電流產生的熱量與電流的關系
• B． 將左邊容器中的電阻絲換成10Ω的電阻絲后，可以探究電流產生的熱量與電阻的關系
• C． 左邊容器中空氣溫度的變化量是右邊容器中空氣溫度變化量的四倍
• D． 該實驗裝置是利用U形管中液體的熱脹冷縮來反映電阻絲放出熱量的多少

Answer 1

分析 電流產生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關．
（1）探究電流產生熱量跟電阻關系時，控制通電時間和電流不變；
（2）探究電流產生熱量跟通電時間關系時，控制電流和電阻不變；
（3）探究電流產生的熱量跟電流大小和電阻大小關系時運用了控制變量法；
（4）電流通過導體產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，體現的是轉換思想．

解答 解：（1）裝置中一個5Ω的電阻與兩個5Ω的電阻并聯后再串聯，根據串聯電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I_右=I_左，兩個5Ω的電阻并聯，根據并聯電路的電流特點知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通過電流的一半，即是研究電流產生的熱量與電流的關系，也可以探究電流產生的熱量與時間的關系；
由Q=I²Rt可知，左邊容器中的電阻產生的熱量是右邊容器中產生熱量的四倍，根據Q=cm△t知，溫度變化量是四倍，故A錯誤，C正確；
（2）將左邊容器中的電阻絲換成10Ω的電阻絲后，左右兩端的電阻和電流都不同，沒有控制好變量，所以不能探究電流產生的熱量與電阻的關系，故B錯誤；
（3）該實驗裝置是利用U型管中空氣的熱脹冷縮來反映熱的多少，雖然產生熱量的多少不能直接觀察，但可以通過U型管液面高度差的變化來反映，故D錯誤．
故選C．

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什么因素有關的”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．