Question

小明在用電爐燒水時發(fā)現(xiàn)電爐絲熱得發(fā)紅，而與它相連的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱．小明猜想電阻大的，發(fā)熱功率大．而小亮在用電爐燒水時觀察到：將兩個電阻不同的電爐分別接到家庭電路中時，電阻小的電爐發(fā)熱快些，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量多些．小亮猜想電阻小的，發(fā)熱功率大．
現(xiàn)有電阻分別為5Ω和10Ω的鎳鉻合金絲各一根、兩個相同的燒瓶中裝入質(zhì)量和溫度相同的煤油、溫度計、兩個相同的電池組、開關(guān)、導(dǎo)線等實驗器材．
（1）請你利用以上器材分別設(shè)計實驗電路，驗證小明和小亮的猜想．（只要求畫出相應(yīng)的電路圖．）
（2）小明與小亮觀察到的現(xiàn)象似乎有矛盾，這是怎么回事？請分析說明．

Answer 1

分析：（1）電爐絲與導(dǎo)線是串聯(lián)，通過的電流和通電時間相同，據(jù)焦耳定律知道電阻大的發(fā)熱功率大、產(chǎn)生的熱量多，為了驗證小明的猜想，可以將兩個阻值不同電阻絲串聯(lián)，進行實驗探究；將兩個電阻不同的電爐分別接到家庭電路中時，屬于并聯(lián)，根據(jù)P=

U2

R

可知電阻大的發(fā)熱功率小，為了驗證小亮的猜想，可以將兩個阻值不同電阻絲并聯(lián)，進行實驗探究；
（2）這兩個現(xiàn)象發(fā)生的前提條件不同：第一個現(xiàn)象是在電流相同的條件下發(fā)生的，據(jù)P=IU=I²R，所以電阻大的，發(fā)熱功率大；或根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt，相同時間，電阻大的產(chǎn)生的熱量多；第二個現(xiàn)象是在電壓相同的條件下發(fā)生的，據(jù)P=

U2

R

，在并聯(lián)電路中電壓相同，電阻大的，發(fā)熱功率�。�

解答：解：（1）為了驗證小明的猜想，將兩個不同的電阻串聯(lián)，如左下圖所示；為了驗證小亮的猜想，將兩個不同的電阻并聯(lián)，如右下圖所示；

（2）小明與小亮觀察到的現(xiàn)象并不矛盾．
因為這兩個現(xiàn)象發(fā)生的前提條件不同：小明觀察到的，電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián)，通過的電流相等，據(jù)P=I²R，所以電阻大的，發(fā)熱功率大；
小亮觀察到的，兩電爐絲并聯(lián)在家庭電路上，兩端的電壓相同，據(jù)P=

U2

R

，電阻大的，發(fā)熱功率�。�

點評：本題考查了學生對電路圖的畫法、電功率的公式的了解與掌握，能靈活選用公式P=I²R和P=

U2

R

分析串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中各電阻消耗功率的大小關(guān)系是本題的關(guān)鍵．