Question

16．樂樂同學在探究“電流通過導體產生熱的多少與什么因素有關”時采用了如圖所示的實驗裝置．

（1）實驗中通過觀察U型管液面高度差來比較電流通過導體產生熱的多少，我們把這種實驗方法稱之為轉換法；
（2）在甲裝置中，a、b兩個空氣盒中的電阻R₁、R₂是串聯(lián)連接的（選填“串聯(lián)”“并聯(lián)”）；這樣做的目的是控制電流相同，通電相同時間后，觀察到的現象是右（選填“左側”“右側”）U型管液面高度差較大；
（3）請用以上實驗的結論解釋：為什么電爐絲熱的發(fā)紅而導線幾乎不發(fā)熱？
（4）請根據圖乙所示的電阻關系，在圖丙線框AB間完成缺損的電路圖；乙裝置可探究的問題是電流通過導體產生的熱與電流大小的關系．

Answer 1

分析 （1）電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉化法；
（2）根據串聯(lián)電路的特點分析；在電流和通電時間相同時，電阻越大的產生的熱量越多；
（3）由焦耳定律知道，電流通過導體產生的熱量跟電流的平方、電阻大小和通電時間成正比．電爐絲和連接的導線串聯(lián)在電路中（通過的電流相等），通電時間是相同的，而電爐絲的電阻比導線的電阻大，據焦耳定律分析原因．
（4）根據實物圖連接電路圖；根據實物圖中的相同點和不同點分析探究的問題．

解答 解：（1）電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉化法；
（2）由甲裝置可知，a、b兩個空氣盒中的電阻R₁、R₂是串聯(lián)的；電阻串聯(lián)后，通過的電流是相同的；通電相同時間后，根據焦耳定律可知，電阻越大，產生的熱量越多，則U形管的液面就越高，故右側U形管液面高度差較大；
（3）電爐在使用時，電爐絲和導線串聯(lián)，I_電爐絲=I_導線，通電時間t相同，由Q=I²Rt可知，當R_電爐絲＞R_導線時，電流產生的熱量的關系為：Q_電爐絲＞Q_導線，從而出現電爐絲熱得發(fā)紅，但跟電爐絲連接的導線都不怎么熱的現象．
（4）由乙圖可知：d中的兩個電阻并聯(lián)后再與c中的電阻串聯(lián)，故電路圖為：
；
兩個裝置中的電阻是相同的，通電時間相同，但通過的電流不同，故探究的是電流通過導體產生的熱與電流大小的關系．
故答案為：（1）電流通過導體產生熱的多少； 轉換法；（2）串聯(lián)；控制電流相同；右；（3）在電流和通電時間相同時，電爐絲比導線電阻大，產生的熱量多，所以電爐絲熱的發(fā)紅而導線幾乎不發(fā)熱；（4）如圖；電流通過導體產生的熱與電流大小的關系．

點評 本題考查了學生利用控制變量法和轉換法探究電流產生熱量多少和各影響因素之間的關系的實驗．