Question

4．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均相等，下列有关此探究活动的各种表述，错误的是（　　） 

• A． 在此实验中，将电流通过导体产生热量多少转化为煤油温度变化的大小
• 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温度计示数变化，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

Answer 1

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=$\frac{{U}^{2}t}{R}$RR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．