Question

5．某同學(xué)在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)”時，采用如圖所示的實驗裝置，請觀察甲、乙兩圖并回答下列問題：
（1）該實驗是通過觀察兩個U形管中液面高度的變化，來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的多少；
（2）在甲圖實驗中，若通電時間相同，發(fā)現(xiàn)B玻璃管內(nèi)液面上升較高，這表明：在電流相同、通電時間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多；
（3）乙圖的裝置是用來研究電阻絲產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，由圖中的實驗現(xiàn)象可以得到的結(jié)論是：在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，產(chǎn)生的熱量越多；
（4）若通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)其中一個U形管中液面的高度幾乎不變，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是空氣盒氣密性不好．

Answer 1

分析 （1）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)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(zhuǎn)換法；
（2）探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時，控制通電時間和電流不變；
（3）探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系時，控制電流和通電時間不變；
（4）可從漏氣、橡膠管沒有扎住等方面進行分析．

解答 解：（1）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)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(zhuǎn)換法；
（2）將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通過它們的電流I與通電時間t相同，左邊容器中的電阻小于右邊容器中的電阻，由Q=I²Rt可知，右邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快，這表明：在相同時間內(nèi)，電流相同的情況下，電阻越大，電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量越多；
（3）裝置中一個5Ω的電阻與兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I_右=I_左，兩個5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知I_右=I₁+I₂，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I₁=I₂，所以右邊容器中的通過電阻的電流是左側(cè)通過電流的一半，由Q=I²Rt可知，左邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；
這表明：在相同時間內(nèi)，電阻相同，電流越大，通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量越多；
（4）由Q=I²Rt可知，電阻絲R₁和R₂在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量不同，則U形玻璃管中應(yīng)該出現(xiàn)液面高度差；而其中一個U形玻璃管中液面高度幾乎不變，說明與此相連的空氣盒有可能漏氣．
故答案為：（1）液面高度；（2）電阻；（3）電流；電流；（4）空氣盒氣密性不好．

點評 此題主要考查的是學(xué)生對“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”實驗的理解和掌握，注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法的運用，同時考查了學(xué)生對焦耳定律變形公式的理解和掌握，難度較大．