Question

17．实验小组的同学为了探究影响电流产生热量的因素，准备了四个完全相同的烧瓶，内装质量相等的煤油，四个带有橡胶塞的规格完全相同的温度计，阻值R₁的电阻丝两根，阻值R₂的电阻丝两根（R₁＞R₂）以及电压不变相同电源、开关、导线等．实验小组的同学根据现有的实验器材，设计了如图所示的实物电路，连好电路后同时闭合两电路的开关．

（1）甲图电路可探究当电流和通电时间一定时，电流产生热量跟电阻是否有关．
（2）要探究电流产生热量与电流大小是否有关，可选用乙，保证通电时间相同，观察温度计升高的温度．
（3）如果通电时间相同，四只温度计中温度升高的最多的是乙图中R₂所在烧瓶．

Answer 1

分析 （1）图中，两电阻串联，电路中的电流和通电时间相等，根据Q=I²Rt可判断产生热量与什么物理量有关；
（2）利用并联连接方式电压相等和两电阻阻值不同（R₁＞R₂），根据Q=I²Rt可判断哪一个烧瓶中产生热量较少，则温度计升高较少；
（3）根据Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t分析判断四瓶中热量最高的，即可判断四支温度计的示数高低．

解答 解：（1）由甲图可知，两电阻串联，电流和通电时间相等，阻值R₁的电阻丝两根，阻值R₂的电阻丝两根（R₁＞R₂），电阻不等，由此可知，甲图可以探究当电流和通电时间相同时，电流产生热量跟电阻的关系；
（2）由乙图可知，两电阻并联，电压相等，但是电阻不相等，故通过的电流不同，由此可知，乙图可探究电流产生的热量与电流大小的关系，在同一电路中通电时间相等，观察温度计示数高低可得结论；
（3）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=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t，可知各电阻并联时产生的热量多；
两电阻并联时，由Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知，电压相等，R₁＞R₂，电阻R₂产生的热量多；
所以在相同的通电时间内，图乙中R₂所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多，该瓶中温度计示数最高．
故答案为：（1）电流；电阻；
（2）乙；
（3）乙图中R₂所在烧瓶．

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．