Question

12．如图所示是探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关的实验装置，两相同的透明容器中通过U型管中的液体密封了等量的空气．
（1）实验中通过观察U形管内液柱的变化反映电阻产生热量的多少．
（2）若想探究“电流和通电时间相同时，导体产生的热量与电阻大小的关系”，请你用笔画线代替导线，连接图中的器材形成实物电路．
（3）通电一段时间后，发现连接5Ω的U型管的液面不断上升而连接10Ω的U型管的液面高度几乎不变，出现该现象的原因可能是空气盒漏气．
（4）排除故障后，继续做实验．通电一段时间后，发现连接5Ω的U型管液面上升了1格，而连接10Ω的U型管液面上升了2格；再过一段时间后，连接5Ω的U型管液面上升了2格，而连接10Ω的U型管液面上升了4格．记录多组数据还是得到了同样的倍数关系，请你用学过的知识解释其原因．

Answer 1

分析 （1）U形管内液柱的变化反映了液体体积的变化，反映了液体吸收热量即电流产生热量的多少；
（2）探究“电流和通电时间相同时，导体产生的热量与电阻大小的关系”，运用控制变量法，应使两电阻串联接入电路；
（3）可从漏气、橡胶管没有扎住等方面进行分析；
（4）根据焦耳定律Q=I²Rt可知：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比．

解答 解：（1）实验中通过观察U形管内液柱的变化来比较电流产生的热量的多少；
（2）由题目要求得，两电阻串联，滑动变阻器接法是一上一下．如图所示：

（3）电阻丝通电产生热量，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或橡胶管有可能漏气．
（4）在电流I和通电时间t相同的条件下，由焦耳定律Q=I²Rt可知，10Ω的电阻是5Ω电阻的2倍，10Ω电阻产生的热量是5Ω电阻产生热量的2倍，所以10Ω的U型管液面上升格数是5Ω的U型管液面上升格数的2倍．
故答案为：（1）U形管内液柱的变化；（2）如上图所示；（3）空气盒漏气；（4）在电流I和通电时间t相同的条件下，由焦耳定律Q=I²Rt可知，10Ω的电阻是5Ω电阻的2倍，10Ω电阻产生的热量是5Ω电阻产生热量的2倍．

点评 本题考查了学生对焦耳定律、串联电路的电流关系的了解和掌握，属于中考常见题型，利用好控制变量法、转换法等是本题的解决关键．