Question

小明家的插座由于使用次数过多，造成与插头接触不良，使接触处电阻变大．在使用这个插座时，小明发现插头处很热，而与插头相连的导线却不怎么热．他的猜想是：在这种情况下，电阻越大，电流产生的热量越多．为了验证自己的猜想，他从实验室找来一段阻值较大的电阻丝R₁、一段阻值较小的电阻丝R₂、相同的烧瓶和温度计各两个、足够多的煤油、新干电池和导线若干．进行了实验．
（1）他在两个烧瓶中装入质量和初温都相同的煤油，按图甲和乙组成两个电路，保证通电时间相同，通过观察______来比较电流产生热量的大小．

（2）他发现电流通过及R₂产生的热量多，这与他的猜想不一致，原因是什么？
（3）利用以上器材，改进实验电路，可以验证小明的猜想．请你在下面虚线框中画出改进后的电路图．
（4）小明买来新的三孔插座，在更换插座时，他发现自己家的老式楼房里没有安装地线．小明认为，零线在外就已经和大地相连，把图中A孔与B点连接起来，就可以将A孔接地了．如果按小明的想法连接，当C点出现断路时，将带有金属外壳的用电器接人插座后，带来的安全隐患是______．（只有一个选项正确，将正确选项的序号填在横线上）

A、用电器开关闭合时，外壳会带电，人接触外壳易触电
B、用电器开关闭合时，会短路，造成电流过大，引起火灾
C、无论用电器开关是否闭合，外壳都会带电，人接触外壳易触电
D、用电器外壳无法接地，当用电器绝缘部分破损或潮湿时，外壳才带电，人接触外壳易触电．

Answer 1

【答案】分析：（1）这里用了转换法，电流做功产生的热量被煤油吸收，通过温度计示数的变化来反映吸热的多少．
（2）根据焦耳定律Q=I²Rt可知，热量与电流、电阻、通电时间都有关系，因此要探究热量与电阻的关系，必须保证电流和通电时间相同．
（3）当两个不同的电阻串联时，通过两个电阻的电流相同．
（4）A插空接地，通过三孔插头连接金属用电器的外壳，金属外壳如果漏电，地线把人体短路，不会发生触电事故，若A孔与B点连接起来，当零线断时，人加在220V的电源上，会发生触电事故．
解答：解：（1）由于两个烧瓶中装入质量和初温都相同的煤油，电流做的功转化为内能，使煤油的温度升高，所以可以通过温度计的示数变化来比较电流产生热量的大小．
（2）小明设计的实验方案中，甲乙两个电路中电源是一样的，但是由于电阻丝R₁、R₂的阻值不同，两个电路中电流不一样，因此热量的多少不仅与电阻有关，也与电流有关，电阻大的电路电流小，产生的热量反而少，因此实验不成功的原因是两个电路中通过金属丝的电流不相同．
（3）通过上面的分析可知，必须让通过两个电阻的电流相同，根据串联电路电流处处相等，所以可以将两个电阻串联在一个电路中．电路图如下．
（4）A孔与B点连接起来、零线断时，若金属外壳漏电，220V的电压加在人身上，会发生触电事故，故选A．
故答案是：（1）温度计的示数（或温度计示数的变化、温度计示数变化的快慢、温度计液柱的高低、煤油的温度等）
（2）没有使通过两个电阻丝的电流相等（或猜想是在电流相等的条件下，而实际是在电压相等的条件下等）
（3）如图所示（任一幅图均可）

（4）A．
点评：前3个问题考查了利用控制变量法进行探究电流产生的热量与电阻大小的关系，正是由于没有采用控制变量法，才出现了问题；第（4）问题考查了电流的热效应在家庭电路中造成的危害及防止危害的措施，增强学生安全用电意识．