Question

14．同学们用如图所示的装置探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关．他们分别用几段电阻丝密封在完全相同的烧瓶中，烧瓶中盛有等量的煤油温度计显示煤油的温度．已知R_甲＜R_乙，R_乙=R_丙（提示：R_甲和R_乙串联后的总电阻为R_串，R_串与R_丙并联），所用的同类器材性能相同．下列说法正确的是（　　）

• A． 电流产生热量多少可以通过煤油升高温度来体现
• B． 闭合开关后，乙中温度计的示数最高
• C． 探究产生的热量与电阻的关系应选择甲、乙电阻丝
• D． 探究产生的热量与电流的关系应选择甲、丙电阻丝

Answer 1

分析 （1）电阻丝的热量转化为煤油的内能，所以虽然热量的多少不好判断，但我们可以将电流所产生热量的多少转化为温度计示数的高低进行判断；
（2）导体产生的热量与导体的电阻、电流、通电时间有关．当研究导体产生的热量与电阻的关系时，应控制导体中的电流、通电时间相同；当研究导体产生的热量与电流的关系时，应控制导体的电阻、通电时间相同．这种研究问题的方法是控制变量法．
（3）焦耳定律的内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比；表达式为Q=I²Rt．

解答 解：A、由于热量的多少看不见、摸不着，所以该题中我们将电流所产生热量的多少转化为温度计示数的高低进行观察，即通过观察煤油温度计示数的高低来判断电流产生热量的多少，故A正确．
B、甲和乙串联后再和丙组成并联电路，已知R_甲＜R_乙，由Q=I²Rt可知，甲乙电流相等，相同时间内乙产生的热量比甲多，乙温度计示数高；
又知R_乙=R_丙，甲和乙串联后的电阻等于两电阻之和，大于丙所在支路的电阻，所以通过丙的电流大，由Q=I²Rt可知，相同时间内丙产生的热量比乙多，丙温度计示数比乙高；故B错误；
C、当研究导体产生的热量与导体电阻的关系时，应控制导体中的电流、通电时间相同．由图可知电阻丝甲和乙串联，则电阻丝甲和乙中的电流和通电时间相同，故探究产生的热量与电阻的关系时应选甲和乙，故C正确．
D、当研究导体产生的热量与电流的关系时，应控制导体的电阻、通电时间相同．因为R_乙=R_丙，电阻丝甲和乙串联后又与电阻丝丙并联，所以电阻丝乙和丙中的电流不同，所以探究产生的热量与电流的关系时应选乙和丙，故D错误．
故选AC．

点评 本题考查探究电流产生的热量与电阻、电流大小的关系，故明确题意，采用控制变量和转换的思维来考虑即可．