Question

13．为了探究影响电热的因素，实验室准备透明容器，里面密封了空气，U形管中装有液体，与两个密封容器相连，两个密闭容中都有一段电阻丝（阻值不同）接在电路中，分别设计了图甲、乙所示的两个方案．
（1）这两个方案的共同点是通电一段时间后，通过观察U形管两端液面高度差来判断产生电热的多少；
（2）甲方案探究的问题是在电流和通电时间相同的情况下，产生的热量与电阻的关系；
（3）乙方案探究的问题是在电阻和通电时间相同的情况下，产生的热量与电流的关系；
（4）通过以上探究说明通电电阻产生的热量与电流和电阻有关．

Answer 1

分析 电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究时运用了控制变量法；
（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法；
（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通电电流关系时，控制通电时间和电阻不变．

解答 解：
（1）据试验装置可知，电流通过导体产生热量使得容器中的空气受热膨胀，从而导致U型管中的液面会发生变化，故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法．
（2）在甲装置中，将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，探究导体产生的热量与电阻的关系；
（3）在乙装置中一个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，B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，探究导体产生的热量与电流的关系；
（4）通过以上探究说明通电电阻产生的热量与电流和电阻有关．
故答案为：
（1）U形管两端液面高度差；
（2）电流和通电时间；电阻；
（3）电阻和通电时间；电流；
（4）电流和电阻．

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．