题目内容

16.为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”,某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中,并设计了如图所示的甲、乙两套装置.已知所用蓄电池电压相等且保持不变,R1<R2,装入烧瓶的煤油质量相等.下列有关此探究活动的各种表述,错误的是(  )
A.在此实验中,电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的
B.甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关
C.比较相同通电时间内a、c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
D.在相同的通电时间内,d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多

分析 (1)由焦耳定律可知,瓶中电阻丝发热后放出热量,使瓶内液体温度升高,根据温度计示数变化的大小体现出来;转换法在物理学中有很多应用,主要用来演示一些不易直接观察的物理量的变化;
(2)由甲图可知,两电阻串联,则可知电路中电流一定相等,由焦耳定律可知两瓶中产生的热量应与电阻有关,故可探究电流产生的热量与电阻的关系;
(3)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;
(4)根据串并联电路的电压特点,分析两电阻在串联和并联时通过的电流大小,再根据焦耳定律判断产生热量的多少.

解答 解:
A、当电阻丝通电后,电流产生热量使煤油温度升高,从而使温度计示数上升,因此可根据温度计示数的大小可知温度升高的多少;故A正确;
B、甲中两电阻串联,则两电阻中的电流相等,则可知热量应由电阻有关,根据温度计示数的变化判断吸收热量的多少,则可知热量与电阻大小的关系;故B正确;
C、甲乙两图中,通过电阻R1的电流不同,比较相同通电时间内a,c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;故C正确;
D、在电源电压和通电时间相同的条件下:
由串并联电路的电压关系可知,串联使用时各电阻两端电压小于电源电压,并联使用时各电阻两端电压等于电源电压,由Q=I2Rt,I=$\frac{U}{R}$得,Q=$\frac{{U}^{2}t}{R}$,可知各电阻并联时产生的热量多;
两电阻并联时,由Q=$\frac{{U}^{2}t}{R}$可知,电压相等,R1<R2,电阻R1产生的热量多;故D错误.
故选D.

点评 本题探究热量与电流及电阻的关系,要求能正确分析电路,掌握串并联电路的特点,并灵活应用焦耳定律分析解答.

练习册系列答案
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11.小明在“测量小灯泡的额定功率”时准备了如下器材:额定电压为2.5V的小灯泡、电源(电压大约3V)、最大阻值为R0的滑动变阻器(R0已知)、电流表、电压表、开关各1个,导线若干.

(1)请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整.(要求滑片向右移动灯变亮)
(2)小明正确连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表示数为0,经检查电表完好,则故障可能是灯泡断路;
(3)故障排除后,再次闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某一位置时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是0.6W,
(4)将图甲中小灯泡换成未知阻值的定值电阻R,并撤去电压表,在不增加任何器材、不改变原电路连接的前提下,小明想测出R的阻值,请你帮助小明补全实验方案:①将滑动变阻器的滑片至最右端,读出电流表示数为I1;②再将滑动变阻器滑片调至最左端,读出电流表示数为I2;则所测量电阻的表达式为R=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$(用测量的物理量和已知量符号表示);
(5)小明进一步探究通电直导线周围的磁场分布情况,找来小磁针、铁屑、硬纸板等,做了如图丙所示的实验,发现了直导线周围的磁场是以导线为圆心的同心圆圈,并查找资料知道了判断直导线周围磁场的方法:“用右手握住直导线,让大拇指指向直导线中电流的方向,则弯曲的四指所指方向为磁场方向.”请你用该方法判断如图丁中小磁针北极转向纸外(纸内/纸外).

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