题目内容
【题目】如图甲、乙是探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的装置,四个相同的透明密闭容器中都有一段电阻丝,内有质量相等的空气,U形管内装有相同液体.
(1)通过观察U形管中________反映密闭容器中空气温度的变化.图甲装置可研究电流产生的热量与________的关系.
(2)图乙其中一容器外部并上一个阻值相同的电阻,通电时间相同,发现c玻璃管内液面上升较高,这表明:在电阻和通电时间相同的情况下,通过导体的________越大,产生的热量越多.
(3)若图乙中c、d两玻璃管内液面上升高度相同,则故障可能是________.
(4)若甲、乙两次实验的电源电压及通电时间相同,则a、c两电阻产生热量较多的是________
(5)小明家的电暖气有高温和低温两个档位,为了节省电能又不至于太冷,常使用低温档,比使用高温档时接入电路中的总电阻要________.
【答案】液面高度 电阻 电流 e 电阻开路 c 大
【解析】
(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但空气温度的变化可以通过U形管液面高度差的变化来反映,这种研究方法叫转换法;电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关,探究电流产生热量跟电阻关系时,控制通电时间和电流不变;(2)探究电流产生热量跟通电时间关系时,控制电流和电阻不变;(3)若图乙中c、d两玻璃管内液面上升高度相同,则说明c、d两玻璃管内电流产生热量相同,由于c、d两玻璃管里面的电阻相等,根据Q=I2Rt即可判断;(4)由于a、c两电阻电阻相等,根据甲乙图中的电阻连接方式和欧姆定律得出a、c电阻的电流大小,然后根据Q=I2Rt即可判断;
(5)由于家庭电路的电压一定,根据Q=W=t即可判断.
(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但空气温度的变化可以通过U形管液面高度差的变化来反映;如图甲,两个电阻串联在电路中,电流相同,通电时间相同,电阻不同,运用控制变量法,探究电流产生热量跟电阻的关系;(2)乙装置中,两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联,根据串联电路的电流特点可知,右端两个电阻的总电流和左端电阻的电流相等,即I右=I左;两个5Ω的电阻并联,根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2,两电阻阻值相等,则支路中电流相等,I1=I2,所以右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半,由题可知,c玻璃管内液面上升较高,说明左边容器中电阻产生的热量多,温度升得较快;这表明:在相同时间内,电阻相同,电流越大,通过导体时产生的热量越多;(3)若图乙中c、d两玻璃管内液面上升高度相同,则说明c、d两玻璃管内电流产生热量相同,由于c、d两玻璃管里面的电阻相等,根据Q=I2Rt可知,通过电阻的电流相等,由于是c玻璃管的一个5Ω的电阻与d玻璃管两个5Ω的电阻并联后再串联,则说明d玻璃管两个并联的电阻外面的电阻没有电流通过,即e电阻开路;(4)甲装置中电阻a与15Ω的电阻b串联,则总电阻R甲=Ra+Rb=5Ω+15Ω=20Ω,乙装置5Ω的电阻c与5Ω的电阻d、e并联后再串联,则总电阻R乙=Rc+Rd=5Ω+
×5Ω=7.5Ω,由于甲、乙两次实验的电源电压相同,则根据欧姆定律可知:I甲<I乙,由于a、c两电阻的阻值相等、通电时间相同,据Q=I2Rt可知:Qa<Qc;(5)由于家庭电路的电压一定,根据Q=W=
t可知,为了节省电能,常使用低温档,低温挡接入电路中的总电阻要大。
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