Question

11．如图1是小敏探究电流通过导体产生的热量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，容器中都有一段电阻丝．

（1）若想探究“电流和通电时间相同时，导体产生的热量与电阻大小的关系”，请你用笔画线代替导线，连接图1中的器材形成实物电路．
（2）实验中通过观察U形管液面高度差反映电阻产生热量的多少．
（3）通电前A、B两U行管内的液面相平，接通电源一分钟后B（选填“A”或“B”）管中的液面较高．
（4）小敏又设计了如图2所示的电路来继续探究，图中MN分别接到电源两端，甲、乙、丙三根电阻丝的电阻均为5Ω，试分析：
①B管中液面上升的高度是由哪根电阻丝发热决定的？B
A．甲     B．乙     C．丙    D．乙和丙共同
②电路工作时，通过甲电阻丝的电流大于（选填“大于”、“小于”、“等于”）乙电阻丝电流．

Answer 1

分析 （1）根据“在电流和通电时间相同时，导体产生的热量与电阻大小的关系”，可确定是串联电路，以根据电流流向法，从电源的正极出发依次连接电路元件，然后回到电源负极即可；
（2）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过液面高度差的变化来反映；
（3）由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系，据Q=I²Rt比较两电阻产生的热量关系，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，U形管内两液面的差值变大，据此进行解答；
（4）根据图象并结合并联电路具有分流作用进行分析．

解答 解：
（1）将滑动变阻器，两相同的透明容器中的U形管，开关，逐一顺次连接即可，滑动变阻的连线要注意一上一下，如下图所示：

（2）电流产生的热量不便于用眼睛直接观察和测量，通过U形管内液柱的高度差来反映，这种方法是初中物理常用的转换法；
（3）因串联电路中各处的电流相等，所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等；由Q=I²Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积膨胀，右侧气体膨胀更大所以B管中的液面较高；
（4）①由图2可知，电阻丝乙在与B管相连的容器中，所以B管中液面上升的高度是由乙电阻丝发热决定的，故B正确；
②由图可知，乙电阻丝与丙电阻丝并联后再与甲串联，根据串联电路的电流特点可知，通过乙、丙两个电阻的总电流和通过甲电阻电流相等，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_甲=I_乙+I_丙，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I_乙=I_丙，所以通过甲电阻丝的电流是通过乙电阻丝电流的2倍．
故答案为：（1）见上图；（2）U形管液面高度差；（3）B；（4）①B；②大于．

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”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键．