Question

13．如圖是研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實驗：

（1）圖甲和圖乙分別探究的是電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻和電流的關(guān)系；
（2）如果甲乙兩套器材中，除了容器中的電阻絲阻值大小有差別外，其它條件均相同，并將它們分別接在同一電源的兩端，則在相同時間內(nèi)，甲中左側(cè)U形管液柱高度差小于（大于、等于、小于）乙中左側(cè)U形管液柱高度差；
（3）利用以上器材能否探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與時間的關(guān)系？能．（能、不能）

Answer 1

分析 （1）由焦耳定律Q=I²Rt可知，Q與I、R及t有關(guān)，故應(yīng)采用控制變量法進行分析．
（2）甲、乙中左側(cè)的電阻絲阻值相等，由Q=I²Rt，根據(jù)電路特點分析出兩電阻絲的電流大小關(guān)系，就能得出相同內(nèi)產(chǎn)生熱量關(guān)系，由此判斷U形管液柱高度差的大�。�
（3）要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與時間的關(guān)系，需要控制電流與電阻相等，改變通電時間．

解答 解：
（1）甲實驗兩電阻絲串聯(lián)，則通過電阻絲的電流和通電時間相同，其電阻值不同，所以是控究電熱和電阻的關(guān)系；
乙實驗，右側(cè)電阻絲與另一電阻絲并聯(lián)，左右空氣盒中電阻絲的電阻和通電時間相同，但通過電阻的電流不同，所以是探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系；
（2）由圖甲裝置中兩電阻絲串聯(lián)，所以左側(cè)電阻絲電流I=$\frac{U}{5Ω+10Ω}$=$\frac{U}{15Ω}$，
圖乙裝置中，右側(cè)兩電阻絲并聯(lián)后再與左側(cè)電阻絲串聯(lián)，右側(cè)兩電阻并聯(lián)的總電阻R_并=$\frac{5Ω}{2}$=2.5Ω，所以左側(cè)電阻絲的電流I′=$\frac{U}{5Ω+2.5Ω}$=$\frac{U}{7.5Ω}$，
兩裝置中左側(cè)電阻絲阻值相等，在通電時間相等的情況下，根據(jù)Q=I²Rt，甲中左側(cè)電阻絲電流小于乙中左側(cè)電阻絲電流，所以甲中左側(cè)產(chǎn)生熱量少，U形管液柱高度差��；
（3）探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與時間的關(guān)系，需要控制電流與電阻相等，改變通電時間．可以利用甲裝置，通電不同時間，觀察兩次同一側(cè)U形管中液面的高度差，比較得出導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與時間的關(guān)系．
故答案為：（1）電阻；電流；（2）小于；（3）能．

點評 本題考查了對焦耳定律、串聯(lián)電路的電流關(guān)系以及控制變量法和轉(zhuǎn)化法的了解和掌握，突出運用知識解決實際問題的能力，綜合性強．