Question

17．實驗小組的同學為了探究影響電流產生熱量的因素，準備了四個完全相同的燒瓶，內裝質量相等的煤油，四個帶有橡膠塞的規格完全相同的溫度計，阻值R₁的電阻絲兩根，阻值R₂的電阻絲兩根（R₁＞R₂）以及電壓不變相同電源、開關、導線等．實驗小組的同學根據現有的實驗器材，設計了如圖所示的實物電路，連好電路后同時閉合兩電路的開關．

（1）甲圖電路可探究當電流和通電時間一定時，電流產生熱量跟電阻是否有關．
（2）要探究電流產生熱量與電流大小是否有關，可選用乙，保證通電時間相同，觀察溫度計升高的溫度．
（3）如果通電時間相同，四只溫度計中溫度升高的最多的是乙圖中R₂所在燒瓶．

Answer 1

分析 （1）圖中，兩電阻串聯，電路中的電流和通電時間相等，根據Q=I²Rt可判斷產生熱量與什么物理量有關；
（2）利用并聯連接方式電壓相等和兩電阻阻值不同（R₁＞R₂），根據Q=I²Rt可判斷哪一個燒瓶中產生熱量較少，則溫度計升高較少；
（3）根據Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t分析判斷四瓶中熱量最高的，即可判斷四支溫度計的示數高低．

解答 解：（1）由甲圖可知，兩電阻串聯，電流和通電時間相等，阻值R₁的電阻絲兩根，阻值R₂的電阻絲兩根（R₁＞R₂），電阻不等，由此可知，甲圖可以探究當電流和通電時間相同時，電流產生熱量跟電阻的關系；
（2）由乙圖可知，兩電阻并聯，電壓相等，但是電阻不相等，故通過的電流不同，由此可知，乙圖可探究電流產生的熱量與電流大小的關系，在同一電路中通電時間相等，觀察溫度計示數高低可得結論；
（3）在電源電壓和通電時間相同的條件下：
由串并聯電路的電壓關系可知，串聯使用時各電阻兩端電壓小于電源電壓，并聯使用時各電阻兩端電壓等于電源電壓，由Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t，可知各電阻并聯時產生的熱量多；
兩電阻并聯時，由Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知，電壓相等，R₁＞R₂，電阻R₂產生的熱量多；
所以在相同的通電時間內，圖乙中R₂所在燒瓶中的電阻絲產生的熱量最多，該瓶中溫度計示數最高．
故答案為：（1）電流；電阻；
（2）乙；
（3）乙圖中R₂所在燒瓶．

點評 本題探究熱量與電流及電阻的關系，要求能正確分析電路，掌握串并聯電路的特點，并靈活應用焦耳定律分析解答．