Question

9．如圖所示是探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”實驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣，兩個密閉容器中都有一段電阻絲，U型管中裝的是藍色液體．  

（1）該實驗是通過觀察U型管中液面高度差的變化反映密閉空氣溫度的變化，該實驗采用的方法是轉(zhuǎn)換法．
（2）如圖甲是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，將此裝置接到電源兩端，通電一段時間，電流在右（選填“左”或“右”）容器中產(chǎn)生的熱量較多．
（3）如圖乙是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，將此裝置接到電源兩端，通電一段時間，電流在左（選填“左”或“右”）容器中產(chǎn)生的熱量較多．
（4）如圖甲，當通過電阻絲R₁的電流為2A時，電流10min通過R₁產(chǎn)生的熱量為1.2×10⁴J，這段時間內(nèi)R₁和R₂產(chǎn)生的熱量之比為1：2．

Answer 1

分析 （1）電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但氣體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，體現(xiàn)的是轉(zhuǎn)換思想；
（2）電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關(guān)，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）電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關(guān)，探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系時，控制電阻和通電時間不變；
（4）知道電流、電阻和通電時間，根據(jù)Q=I²Rt求出電流通過R₁產(chǎn)生的熱量；在串聯(lián)電路中，電流通過導體產(chǎn)生的熱量之比等于電阻之比即可得出答案．

解答 解：（1）電流產(chǎn)生的熱量不能用眼睛直接觀察，通過觀察U型管中液面高度差的變化反映密閉空氣溫度的變化，這種方法是初中物理常用的轉(zhuǎn)換法．
（2）由圖甲可知，兩阻值不同的電阻絲串聯(lián)，通過電阻絲的電流與通電時間相等而電阻阻值不同，此裝置可以探究：電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；
根據(jù)Q=I²Rt可知，由于右圖中的電阻絲阻值較大，將此裝置接到電源兩端，通電一段時間，電流在右容器中產(chǎn)生的熱量較多．
（3）由圖乙可知，兩個相同的電阻串聯(lián)在電路中，通電時間和電阻相同，當給其中一個并聯(lián)一個電阻時，電阻的電流改變，探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系．
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．
（4）通電時間t=10min=600s，
則電流通過R1產(chǎn)生的熱量：
Q₁=I²R₁t=（2A）²×5Ω×600s=1.2×10⁴J；
由圖甲可知，兩阻值不同的電阻絲串聯(lián)，通過電阻絲的電流與通電時間相等，
根據(jù)Q=I²Rt可知，這段時間內(nèi)R₁和R₂產(chǎn)生的熱量之比：
Q₁：Q₂=R₁：R₂=5Ω：10Ω=1：2．
故答案為：（1）液面高度差；轉(zhuǎn)換法；
（2）電阻；右；
（3）電流；左；
（4）1.2×10⁴；1：2．

點評 此題主要考查的是學生對“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”實驗的理解和掌握，注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法的運用，同時考查了學生對焦耳定律公式的理解和掌握，具有一定的難度．