Question

18．如图是探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，通电1秒后（两容器都不向外放热），下列说法正确的是（　　）

• A． 该实验装置只能探究电流产生的热量与电流的关系
• B． 将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，可以探究电流产生的热量与电阻的关系
• C． 左边容器中空气温度的变化量是右边容器中空气温度变化量的四倍
• D． 该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少

Answer 1

分析 电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关．
（1）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）探究电流产生的热量跟电流大小和电阻大小关系时运用了控制变量法；
（4）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想．

解答 解：（1）装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，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的电阻电流相等，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，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，也可以探究电流产生的热量与时间的关系；
由Q=I²Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量是右边容器中产生热量的四倍，根据Q=cm△t知，温度变化量是四倍，故A错误，C正确；
（2）将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，左右两端的电阻和电流都不同，没有控制好变量，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误；
（3）该实验装置是利用U型管中空气的热胀冷缩来反映热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映，故D错误．
故选C．

点评 此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与什么因素有关的”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用，同时考查了学生对焦耳定律变形公式的理解和掌握，难度较大．