Question

16．物理兴趣小组的同学利用如图所示的器材探究电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系．两个透明容器中 密封着等量的空气；图甲中两容器中的电阻丝串联起来接到电源的两端；图乙中在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同；橡胶管将密闭空气盒和装有红色液体的U形玻璃管相连．请你解答下列问题：
（1）在实验中，观察U形玻璃管中液面高度差的目的是为了判断电流通过导体产生热量的多少．
（2）在电路连接正确的情况下．通电一段时间，发现其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是空气盒密封性不好．
（3）图乙研究的是电热与电流的关系，由此图可以得出的结论是在电阻、通电时间一定时，导体中电流越大，电流通过导体产生热量越多．
（4）图甲研究的是电热与电阻的关系，由此图可以得出的结论是在电流、通电时间一定时，导体电阻越大，电流通过导体产生热量越多．

Answer 1

分析 （1）电阻产生的热量被空气吸收，空气吸热体积膨胀，可运用转化法分析；
（2）主要考虑装置的气密性；
（3）、（4）由焦耳定律Q=I²Rt可知，Q与I、R及t有关，故应采用控制变量法进行分析．

解答 解：
（1）电阻产生的热量被空气吸收，空气吸热体积膨胀，从而使U形管左右出现高度差，故可从玻璃管中液面高度差的大小判断电流通过导体产生热量的多少；
（2）因为实验装置中电阻丝是对空气加热，故应是装置的气密性差，如空气盒漏气、乳胶管破裂等；
（3）如图乙，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过左侧电阻的电流大，且观察到左侧U形玻璃管中液面高度差大，可说明左侧电阻产生热量多；
（4）如图甲，两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，且观察到右侧U形玻璃管中液面高度差大，可说明右侧电阻产生热量多．
故答案为：（1）电流通过导体产生热量的多少；
（2）空气盒密封性不好；
（3）乙；在电阻、通电时间一定时，导体中电流越大，电流通过导体产生热量越多．
（4）甲；在电流、通电时间一定时，导体电阻越大，电流通过导体产生热量越多．

点评 本题考查了学生对焦耳定律、串联电路的电流关系以及控制变量法和转化法的了解和掌握，突出运用知识解决实际问题的能力，综合性强．