Question

【题目】如图是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管液面高度变化是因为U形管中液体的温度发生了变化。请回答下列问题：

（1）图甲的装置可以用来探究电流通过电阻产生的热量跟_____的关系；

（2）图乙的装置可以用来探究电流通过电阻产生的热量跟_____的关系；

（3）通电后，甲图中A、B电阻产生的热量之比是_____

（4）这个实验中应用了控制变量法和_____法

（5）如图图，三个完全相同的容器中密封了初温和质量都相等的空气，若通电一段时间后，甲乙丙三个U形管中液面高度差分别为h甲、h乙、h丙，则下列关系中正确的是_____

A．h甲＜h乙＜h丙 B．h甲＞h丙＞h乙 C．h甲＝h丙＞h乙 D．h甲＝h乙＜h丙

Answer 1

【答案】电阻大小 电流大小 1：2 转换 A

【解析】

电流产生的热量不易直接测量，利用转换法，在实验时通过对初温相同等量的空气加热，根据气体的热胀冷缩，产生的热量越多，气体膨胀程度越大，U形管内液面高度差越大；（1）（2）根据焦耳定律 ，电流产生的热量跟电流大小、通电时间和电阻有关，利用控制变量法，研究其中一个因素的关系时要控制另外的两个不变；根据串联、并联电路电流的规律找出相同因素和不同因素，分析电流产生的热量跟变化因素的关系；

（3）根据串联电路电流的规律和焦耳定律，在电流和通电时间相同时，A、B电阻产生的热量之比等于电阻大小之比，据此求解；

（4）根据上面用到科学控究的方法回答；

（5）分析图2电阻丝的连接，根据串联电路电流的规律，分析甲、乙两容器内的电阻通过的电流和通电时间的关系，根据焦耳定律和转换法确定h甲与h乙大小关系；根据电阻的串联判断甲、乙容器中串联的电阻与丙容器中电阻丝的大小，根据并联电路各支路电压相等和欧姆定律 ，确定丙容器中电阻丝的电流I丙与通过乙容器中电阻丝的电流I乙大小关系，而乙、丙容器内两电阻丝阻值大小相同，通过时间也相同，根据焦耳定律 和转换法得出h丙与h乙关系，从则得出最后结论。

（1）图甲的装置中，两电阻串联，通过的电流相等，通过时间也相同，而容器内两电阻丝阻值大小不同，故是探究电流产生的热量跟电阻大小的关系；

（2）图乙的装置中，根据并联电路电流的规律，通过左容器电阻丝的电流I左大于通过右边容器电阻丝的电流I右，而容器内两电阻丝阻值大小相同，通过时间也相同，故可以用来探究电流产生的热量跟电流大小的关系；

（3）通电后，甲图中A、B电阻的电流相同，通电时间相同，根据焦耳定律可知，甲图中A、B电阻产生的热量之比等于电阻大小之比，即A、B电阻产生的热量之比为： ；

（4）这个实验中应用了控制变量法和转换法；

（5）图2中，甲、乙两容器内的电阻串联后再与丙容器内的电阻并联，根据串联电路电流的规律，甲、乙两容器内的电阻通过的电流相等，通电时间也相同，且R甲＜R乙，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，乙容器内电阻丝产生的热量多，根据转换法可知h甲＜h乙﹣﹣﹣﹣﹣①；

根据电阻的串联，甲、乙容器中串联的电阻大于丙容器中电阻的大小，由并联电路各支路电压相等和欧姆定律可知，通过丙容器中电阻丝的电流I丙大于通过乙边容器中电阻丝的电流I乙，而乙、丙容器内两电阻丝阻值相同，通过时间也相同，根据焦耳定律可知，丙容器内电阻丝产生的热量比乙容器内电阻丝产生的热量多，根据转换法可得h丙＞h乙﹣﹣﹣﹣﹣②，

由①②得：h甲＜h乙＜h丙.

故选A。