Question

16．為了探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”，小飛同學(xué)采用如圖1甲所示裝置設(shè)計實(shí)驗，兩個透明容器密封了等質(zhì)量的空氣，容器中各有一段電阻絲．

（1）接通電源后，U型管內(nèi)液柱的高度差可以反映出電流產(chǎn)生熱量的多少． 
（2）圖甲中兩根電阻絲所采用的連接方式是為了保持兩者的通電時間和電流相同． 
（3）圖乙中兩個密閉容器中的電阻絲是完全相同的，在其中一個容器的外部將一個電阻絲與容器中的電阻絲并聯(lián)，在通電時間相同的情況下，通過對比兩個U型管內(nèi)液柱的高度差情況，可以得到的結(jié)論是當(dāng)導(dǎo)體電阻和通電時間一定時，電流越大產(chǎn)生的熱量越多． 
（4）實(shí)驗后的反思中，小飛發(fā)現(xiàn)將甲乙裝置組合成如圖3所示的綜合裝置后，可以一次性解決實(shí)驗中探究的問題．三個容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到適合的電源兩端，通電一段時間后，U型管中的液面高度差最大的應(yīng)該是B．

Answer 1

分析 電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關(guān)．探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時，控制通電時間和電流不變；探究電流產(chǎn)生熱量跟通電時間關(guān)系時，控制電流和電阻不變；電流通過導(dǎo)體產(chǎn)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(xiàn)的是轉(zhuǎn)換思想．

解答 解：
（1）一定質(zhì)量的空氣，體積受溫度影響明顯．密封在容器中的空氣在溫度升高時體積膨脹，推動U型管內(nèi)液柱上升，使其高度發(fā)生變化．電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但可以通過U型管內(nèi)液柱的高度差的變化得到；
（2）在串聯(lián)電路中電流處處相等，所以甲圖中兩只電阻絲串聯(lián)，可以保證通電時間和通過的電流相同；
（3）在乙裝置中一個5Ω的電阻與兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)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(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)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(cè)通過電流的一半，探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系．由Q=I²Rt知，在導(dǎo)體電阻和通電時間一定時，電流越大產(chǎn)生的熱量越多；
（4）由電路圖可知，C中電阻并聯(lián)后與A、B中的電阻串聯(lián)，它們的通電時間相等，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，I_A=I_B＞I_C，
由圖可知，B的電阻大于A的電阻，通過A的電流等于B的電流，
由Q=I²Rt可知，A產(chǎn)生的熱量小于B產(chǎn)生的熱量，A產(chǎn)生的熱量大于C產(chǎn)生的熱量，
則B中電阻產(chǎn)生的熱量最多，空氣吸收的熱量最多，U型管中兩側(cè)的液面高度差最大．
故答案為：
（1）電流產(chǎn)生熱量的多少；
（2）電流；
（3）當(dāng)導(dǎo)體電阻和通電時間一定時，電流越大產(chǎn)生的熱量越多；
（4）B．

點(diǎn)評 掌握電流產(chǎn)生熱量多少的影響因素，利用控制變量法和轉(zhuǎn)換法探究電流產(chǎn)生熱量多少和各影響因素之間的關(guān)系．