Question

20．兩個相同的透明容器密封了等量的空氣及一個5Ω、一個10Ω的定值電阻，U形管中頁面越高，反映密封的空氣溫度越高．

（1）連接圖甲的器材，用以探究電阻產生的熱量與電阻值的關系，并在圖乙方框內畫出對應的電路圖．
（2）電爐通過導線連到電路中，電爐絲工作時放出大量的熱，而與其連接的導線卻幾乎不發(fā)熱，原因是導絲和電爐絲串聯，電流相等，但是電爐絲的電阻遠遠大于導線電阻，相同時間內，有焦耳定律Q=I²Rt可知，電爐絲工作時放出大量的熱，而與其連接的導線卻幾乎不發(fā)熱；
（3）電路中再串聯一個電流表，讀數為2A，則5Ω的電阻通電30s發(fā)出的熱量為600J．
（4）請在圖丙中畫出5Ω電阻的U-I圖象．

Answer 1

分析 （1）先分析電路的連接方式，然后根據實物圖畫出對應的電路圖．
（2）根據串聯電路特點和焦耳定律Q=I²Rt分析，得出結論；
（3）根據焦耳定律Q=I²Rt計算產生的熱量；
（4）電阻一定，利用描點法畫出電阻的U-I圖象．

解答 解：（1）探究電阻產生的熱量與電阻值的關系，要控制電流和通電時間相同，故兩電阻串聯接入電路，兩燈泡并聯，開關控制整個電路，電流表測量L₂中的電流，電路連接如下圖甲所示；

根據實物電路畫出對應的電路圖，如圖乙所示；

（2）導絲和電爐絲串聯，電流相等，但是電爐絲的電阻遠遠大于導線電阻，相同時間內，有焦耳定律Q=I²Rt可知，電爐絲工作時放出大量的熱，而與其連接的導線卻幾乎不發(fā)熱；
（3）電阻產生的熱量Q=I²Rt=（2A）²×5Ω×30s=600J；
（4）電阻5Ω一定，由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得，
當電壓為1V時，電流為0.2A；
當電壓為2V時，電流為0.4A；
當電壓為3V時，電流為0.6A；
利用描點法可以作出電阻的U-I圖象，如下圖所示．

故答案為：（1）如上圖所示；（2）導絲和電爐絲串聯，電流相等，但是電爐絲的電阻遠遠大于導線電阻，相同時間內，有焦耳定律Q=I²Rt可知，電爐絲工作時放出大量的熱，而與其連接的導線卻幾乎不發(fā)熱；（3）600J；（4）如上圖所示．

點評 本題考查了實物電路連接、畫電路圖、焦耳定律公式的應用、以及畫電阻的U-I圖象，涉及的知識點較多，綜合性較強，是中考的熱點．