Question

6．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法正确的是（　　）

• A． U形管液面高度变化是因为U形管中液体的温度发生了变化
• B． 图甲所示的装置可以用来探究电流通过电阻产生的热量跟电流大小的关系
• C． 图乙所示的装置可以用来探究电流通过电阻产生的热量跟电阻大小的关系
• D． 通电后，甲图中A、B电阻产生的热量之比是1：2

Answer 1

分析 （1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但气体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）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；
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；
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；
（3）由Q=I²Rt分析判断甲图中A、B电阻产生的热量之比．

解答 解：
A、电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气的温度变化导致容器中空气体积的变化，即可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法，故A错误；
B、在甲装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，即这是探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故B错误；
C、在乙装置中，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，右边两个电阻的总电流和通过左边电阻的电流相等，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_左=I₁+I₂，两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I₁=I₂，所以右边容器中通过电阻的电流是左边容器中通过电阻的电流的一半，即这是研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误；
D、甲图中，通过A、B电阻的电流I与通电时间t相同，由图知$\frac{{R}_{A}}{{R}_{B}}$=$\frac{5Ω}{10Ω}$=$\frac{1}{2}$，
由Q=I²Rt可得：$\frac{{Q}_{A}}{{Q}_{B}}$=$\frac{{I}^{2}{R}_{A}t}{{I}^{2}{R}_{B}t}$=$\frac{{R}_{A}}{{R}_{B}}$=$\frac{1}{2}$，故D正确．
故选D．

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电阻、电流的关系”实验的理解以及焦耳定律公式的应用，注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键．