Question

如圖是研究電能轉化為內能的大小與什么因素有關的實驗裝置．已知兩個相同的燒瓶甲、乙裝有相同質量的煤油，甲瓶中電阻絲的電阻為500Ω，乙瓶中電阻絲的電阻為300Ω．當閉合開關一段時間后，觀察到甲瓶中玻璃管內煤油液面上升較高，說明在通電時間和______相同時，______越大產生的熱量越多．在這段時間內，甲、乙兩電阻絲產生的熱量之比是______．

Answer 1

【答案】分析：由焦耳定律可知，電流通過導體產生的熱量與通過的電流、導體的電阻和通電時間有關．
（1）實驗時因為甲瓶中電阻絲的電阻大于乙瓶中電阻絲的電阻，電流通過甲瓶中電阻絲產生的熱量多，使甲瓶中的煤油溫度上升的高，利用控制變量法寫出結論；
（2）由圖知，兩電阻串聯，通過的電流相等，又知道兩電阻的阻值大小，根據焦耳定律求在相同時間內通過兩個電阻產生的熱量之比．
解答：解：（1）如圖，兩電阻絲串聯，通過的電流和通電時間相同，因為甲瓶中電阻絲的電阻大于乙瓶中電阻絲的電阻，電流通過甲瓶中電阻絲產生的熱量多，使甲瓶中的煤油溫度上升的高，由此得出，當通過的電流和通電時間相同時，導體的電阻越大、電流產生的熱量越多；
（2）∵燒瓶甲、乙中的電阻R_甲和R_乙串聯，
∴通過的電流：
I_甲=I_乙，
∵Q=I²Rt，通電時間t相等，
∴電流通過R_甲、R_乙產生的熱量之比：
Q₁：Q₂=I²R_甲t：I²R_乙t=R_甲：R_乙=500Ω：300Ω=5：3．
故答案為：通過的電流，電阻，5：3．
點評：本題考查了學生對焦耳定律、串聯電路的電流關系的了解和掌握，計算熱量比值時，為防止因顛倒而出錯，記住規律：在串聯電路中，除了電流相等外，各電阻的電壓、電功、電功率、電熱都與電阻成正比．