Question

2．两个透明容器中都有一段电阻丝，密封着等量的空气，U形管中液面都相平．装置的两导线分别接到电源两端，通电一段时间后U形管的液柱如图所示，则下列选项不正确的是（　　）

• A． 甲装置主要探究的是电流产生热量与电阻的大小关系
• B． 乙装置主要探究的是电流产生热量与电流的大小关系
• C． 甲装置左右两个容器中电流通过电阻丝产生的热量之比为2：1
• D． 乙装置左右两个容器中电阻丝发热功率之比为4：1

Answer 1

分析 （1）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；
（2）探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变；
（3）在串联电路中，电流通过导体产生的热量之比等于电阻之比；
（4）利用P=I²R求出乙装置左右两个容器中电阻丝发热功率之比．

解答 解：
A、由甲装置可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻阻值不同，此装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系，故A正确；
B、乙装置中一个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，即是研究电流产生的热量与电流的关系，故B正确；
C、由甲装置可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等，根据Q=I²Rt可知，这段时间内R₁和R₂产生的热量之比：Q₁：Q₂=R₁：R₂=5Ω：10Ω=1：2，故C错误；
D、右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即I_左：I_右=2：1；根据P=I²R可知，乙装置左右两个容器中电阻丝发热功率之比为P_左：P_右=I${I}_{左}^{2}$R_左：${I}_{右}^{2}$R_右=${I}_{左}^{2}$：${I}_{右}^{2}$=2²：1²=4：1，故D正确．
故选C．

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，以及对焦耳定律、电功率公式的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用．