Question

12．如圖所示是探究電流通過導體產生的熱量跟什么因素有關的實驗裝置，兩相同的透明容器中通過U型管中的液體密封了等量的空氣．
（1）實驗中通過觀察U形管內液柱的變化反映電阻產生熱量的多少．
（2）若想探究“電流和通電時間相同時，導體產生的熱量與電阻大小的關系”，請你用筆畫線代替導線，連接圖中的器材形成實物電路．
（3）通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)連接5Ω的U型管的液面不斷上升而連接10Ω的U型管的液面高度幾乎不變，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是空氣盒漏氣．
（4）排除故障后，繼續(xù)做實驗．通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)連接5Ω的U型管液面上升了1格，而連接10Ω的U型管液面上升了2格；再過一段時間后，連接5Ω的U型管液面上升了2格，而連接10Ω的U型管液面上升了4格．記錄多組數(shù)據還是得到了同樣的倍數(shù)關系，請你用學過的知識解釋其原因．

Answer 1

分析 （1）U形管內液柱的變化反映了液體體積的變化，反映了液體吸收熱量即電流產生熱量的多少；
（2）探究“電流和通電時間相同時，導體產生的熱量與電阻大小的關系”，運用控制變量法，應使兩電阻串聯(lián)接入電路；
（3）可從漏氣、橡膠管沒有扎住等方面進行分析；
（4）根據焦耳定律Q=I²Rt可知：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比．

解答 解：（1）實驗中通過觀察U形管內液柱的變化來比較電流產生的熱量的多少；
（2）由題目要求得，兩電阻串聯(lián)，滑動變阻器接法是一上一下．如圖所示：

（3）電阻絲通電產生熱量，則U形玻璃管中應該出現(xiàn)液面高度差，而其中一個U形玻璃管中液面高度幾乎不變，說明與此相連的空氣盒或橡膠管有可能漏氣．
（4）在電流I和通電時間t相同的條件下，由焦耳定律Q=I²Rt可知，10Ω的電阻是5Ω電阻的2倍，10Ω電阻產生的熱量是5Ω電阻產生熱量的2倍，所以10Ω的U型管液面上升格數(shù)是5Ω的U型管液面上升格數(shù)的2倍．
故答案為：（1）U形管內液柱的變化；（2）如上圖所示；（3）空氣盒漏氣；（4）在電流I和通電時間t相同的條件下，由焦耳定律Q=I²Rt可知，10Ω的電阻是5Ω電阻的2倍，10Ω電阻產生的熱量是5Ω電阻產生熱量的2倍．

點評 本題考查了學生對焦耳定律、串聯(lián)電路的電流關系的了解和掌握，屬于中考常見題型，利用好控制變量法、轉換法等是本題的解決關鍵．