Question

7．在做“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，小于采用了图甲示的实验装置．两个相同且透明的容器中密闭了等量的空气，U型管中液面变化反映了密闭空气温度的变化．

（l）实验中通过观察两个U型管中的液面高度变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少．
（2）甲实验中通电时间相同，发现B玻璃管内液面上升较高，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多．
（3）小刚采用了如图乙示的实验装置，这时连通A玻璃管的容器中电热丝的电流是连通B玻璃管的容器中电热丝电流的倍．通电相同时间，发现A玻璃管液面上升较高，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大，产生的热量越多．
（4）若通电一段时间，发现其中一个U形管液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是空气盒气密性不好．

Answer 1

分析 （1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；
（3）探究电流产生热量跟电流关系时，控制电流和通电时间不变；
（4）可从漏气、橡胶管没有扎住等方面进行分析．

解答 解：（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，由Q=I²Rt可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，这表明：在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多；
（3）装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I_右=I_左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I_右=I₁+I₂，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I₁=I₂，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，由Q=I²Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；
这表明：在相同时间内，电阻相同，电流越大，通过导体时产生的热量越多；
（4）由Q=I²Rt可知，电阻丝R₁和R₂在相同时间内产生的热量不同，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒有可能漏气．
故答案为：（1）液面高度；（2）电阻；（3）电流；（4）空气盒气密性不好．

点评 此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用，同时考查了学生对焦耳定律变形公式的理解和掌握，难度较大．