题目内容

2.为了研究“通电导体产生的热量与哪些因素有关”,小明设计了如图所示的实验电路:甲烧瓶中的金属丝是铜丝,电阻为R1,乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝,电阻为R2(R1<R2)
(1)随着时间增加,两瓶中煤油温度都逐渐上升,说明通电导体产生的热量与通电时间有关.
(2)通电一段时间后,烧瓶乙(填“甲”或“乙”)中的煤油温度上升快.由此,小明得出结论:通电时间一定,电阻越大,导体产生的热量越多;另一个同学指出小明的结论不严密,请你写出正确结论在电流和通电时间相同时,电阻越大产生的热量越多.
(3)小明想继续探究电热与电流的关系,如果在电流表和滑动变阻器之间只能选择一个,你应选择滑动变阻器.

分析 (1)本实验中,电流通过电阻丝产生热量,被煤油吸收,煤油的温度升高、体积膨胀;是通过煤油膨胀程度的大小(管内煤油面的高低)反应电流产生热量的多少;
(2)由图可知,甲乙两个烧瓶中的电阻丝串联,通过两电阻丝的电流和通电时间相同,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,电阻越大的电流产生的热量越多;而甲乙两个完全相同的烧瓶里装有等质量的煤油,吸收热量多的温度升高的快,据此判断;
(3)探究电热与电流的关系,则要控制电阻和通电时间,改变通过电阻的电流,由此分析.

解答 解:
(1)随着时间增加,两瓶中煤油温度都逐渐上升,说明通电导体产生的热量与通电时间有关;
(2)由图可知,两电阻丝串联,R1<R2,I1=I2,通电时间t相同,
根据Q=I2Rt,电流产生的热量:Q1<Q2,
由于甲乙两个完全相同的烧瓶里装有等质量的煤油,所以乙烧瓶内煤油温度升高的快;
由此可知得出的结论是:在电流和通电时间相同时,电阻越大产生的热量越多.
(3)探究电热与电流的关系,则要控制电阻和通电时间,改变通过电阻的电流,所以需要在电路中加入一个滑动变阻器以改变电流.
故答案为:(1)通电时间;(2)乙;在电流、通电时间相同时,电阻越大产生的热量越多;(3)滑动变阻器.

点评 本题考查了学生对焦耳定律、串联电路电流关系的了解和掌握,因物理量较多,在研究电流产生的热量与什么因素有关时,要用好控制变量法.

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