Question

14．實驗小組利用圖示裝置探究焦耳定律，他們將四段電阻絲a、b、c、d分別密封在完全相同的盒內，盒內封閉有適量的空氣，乙裝置中另有一個5Ω的電阻在盒外與d并聯．

（1）該實驗是通過觀察U形管兩側液柱的高度差來比較電阻絲產生熱量的多少的．
（2）根據甲裝置中的實驗現象得到的實驗結論是電流和通電時間相同時，電阻越大，產生的熱量越多．
（3）乙裝置右側盒外連接的5Ω電阻的作用是使通過電阻絲c、d的電流不相等．

Answer 1

分析 （1）電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉化法；
（2）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；探究電流產生熱量跟電流關系時，控制通電時間和電阻不變．
（3）根據并聯電路具有分流作用進行分析．

解答 解：
（1）據試驗裝置可知，電流通過導體產生熱量使得容器中的空氣受熱膨脹，從而導致U型管中的液面會發生變化，故雖然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，這種研究方法叫轉化法；
（2）甲容器中的電阻小于乙容器中的電阻，即是探究電流產生的熱量與電阻大小的關系；乙容器中的U形管的液面高，說明產生的熱量大，故結論為：電流和通電時間相同時，電阻越大，產生的熱量越多；
（3）因為并聯電路中的電阻比任何一個電阻都小，當乙容器外連接的5Ω電阻后，通過乙容器內電阻的電流減小，因此圖乙中右側盒外連接的5Ω電阻的作用是改變乙容器內電阻的電流；即使通過金屬絲d、c的電流不同．
故答案為：（I）U形管兩側液柱的高度差；（2）電流和通電時間相同時，電阻越大，產生的熱量越多；（3）使通過電阻絲c、d的電流不相等．

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電阻、電流的關系”實驗的理解和掌握，注意控制變量法和轉換法的運用是解決該題的關鍵．