题目内容

17.在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时,小明采用了如图甲、乙所示的实验装置.两个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.
(1)如图甲所示的实验装置,通电相同时间,发现B玻璃试管内液体上升较高,这表明:在电流和通电时间相同时,电阻越大,电流通过导体时产生的热量越多.
(2)如图乙所示的实验装置,通电相同时间,发现A玻璃试管内液体上升较高,这表明:在电阻和通电时间相同时,电流越大,通过导体时产生的热量越多.
(3)电流的热效应有时对我们有益,有时对我们有害.请分别写出一个利用电热和减少电热产生危害的实例:电饭锅、电视机外壳的散热窗.

分析 (1)(2)电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关.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;探究电流产生热量跟通电时间关系时,控制电流和电阻不变;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,体现的是转换思想.将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过两电阻丝的电流和通电时间相同,根据焦耳定律Q=I2Rt分析答题;
(3)任何导体中有电流时,导体都要发热,这种现象叫做电流的热效应,是电能转化为内能.

解答 解:
(1)甲实验中,两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过他们的电流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;
(2)乙装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联,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;
(3)电流的热效应有时对我们有益,有时对我们有害;电暖器、电烙铁、电饭锅都是利用电流的热效应来工作的,把电能转化为热能;
电视机、计算机在工作时产生的热量是有害的,电视机外壳的散热窗、计算机的散热风扇可以散失热量,防止电流热效应产生的热量带来的危害.
故答案为:
(1)在电流和通电时间相同时,电阻越大,电流通过导体时产生的热量越多;
(2)在电阻和通电时间相同时,电流越大,通过导体时产生的热量越多;
(3)电饭锅;电视机外壳的散热窗.

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.

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