Question

7．小明在探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”时，设计了如图甲、乙所示的实验装置，烧瓶内装入质量相等、初温相同的煤油，烧瓶中金属丝A、B的电阻R_A＜R_B，插入相同的温度计．

（1）电流产生的热量我们没有直接测量，实验中我们是利用温度计来比较出电流产生的热量多少．
（2）在进行甲图所示实验时，小明闭合开关一段时间后，发现两烧瓶中温度计示数均无变化，他将电压表的负接线柱与a接线柱连接，电压表的正接线柱依次与其他接线柱连接，从而检查此两点间有无电压，对应出现的电压表有无示数如表所示．

电路各点间	aj	ai	ah	ag	af	ae	ad	ac	ab
电压表示数	有	有	有	有	有	无	无	无	无

根据以上信息可判断电路出现的故障是C．（选填选项前的字母）
A．开关接触不良    B．滑动变阻器短路
C．导线ef断路   D．金属丝B断路
（3）小明排除电路故障后继续实验，电路接通后，P₂温度计示数升高得快；（选填“P₁”或“P₂”）．
（4）在进行甲图所示实验的同时，小明还按乙图所示进行实验（两图中滑动变阻器的滑片位置不变），比较P₁和P₃两支温度计示数变化情况，可探究电流通过导体产生的热量与电流是否有关．
（5）某同学采用如图所示的实验装置进行实验，通过观察记录U型管液面高度的变化也可以来比较电流通过导体产生的热量．

Answer 1

分析 （1）通过比较相等质量的煤油温度变化大小，间接比较电阻产生的热量多少，这种方法叫转换法；
（2）电压表是测量电压的仪表，电源是提供电压的装置，电压表如果有示数，说明电压表和电源两极连接的部分没有断路；电压表如果没有示数，说明电压表与电源两极连接的部分断路或者电压表被短路．
（3）两段电阻丝串联，通过的电流相等，根据焦耳定律的内容可知：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多．
（4）在电阻和通电时间相同的条件下，观察两只温度计示数变化情况，可以探究电流产生的热量与电流的关系．
（5）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，这种研究方法叫转化法．

解答 解：（1）电流产生热量的多少不易直接测量，因此，在这个实验中是通过比较煤油温度的变化大小来比较电阻R_A、R_B产生热量的多少，这种科学研究的方法叫转换法．
（2）①aj间有电压，说明电源没有问题；
②ai间有电压，说明导线ji没有断路；
③ah间有电压，说明金属丝A没有断路；
④ag间有电压，说明导线gh没有断路；
⑤af间有电压，说明金属丝B没有断路；
⑥ae间没有电压，说明导线fe断路；
⑦ad间没有电压，说明滑动变阻器或者导线fe断路；
⑧ac间没有电压，说明导线cd、滑动变阻器或者导线fe断路；
⑨ab间没有电压，说明导线开关、cd、滑动变阻器或者导线fe断路．
综上可知，导线ef断路，故选C．
（3）由图可见，A、B两段电阻丝串联，通过的电流相等，由于两个烧瓶中金属丝A、B的电阻R_A＜R_B，根据Q=I²Rt，所以金属丝B产生的热量多，因此P₂温度计示数升高得快．
（4）甲乙两图中，通过电阻R_A的电流不同，比较相同通电时间内，P₁和P₃两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关．
（5）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但产生热量的多少可以通过U型管液面高度的变化来反映．
故答案为：（1）温度计；（2）C；（3）P₂；（4）电流；（5）U型管液面高度的变化．

点评 本题考查了电路故障的判断以及焦耳定律的探究实验，尤其是电路故障的判断是个难点，有一定的难度．