Question

12．小明同學(xué)在做“電流電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置．甲、乙、丙三個(gè)透明容器中密封著等量空氣，U型管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化．三個(gè)容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，其中在丙容器的外部，將一個(gè)電阻和這個(gè)容器內(nèi)的電阻并聯(lián)．
（1）若通電時(shí)間相同，甲、乙、丙三個(gè)密封容器中的電  阻絲產(chǎn)生熱量之比為4：8：1．
（2）該實(shí)驗(yàn)中用到的研究物理問題的方法是控制變量法和轉(zhuǎn)換法．
（3）通電一段時(shí)間，小明發(fā)現(xiàn)甲、丙兩圖中兩個(gè)U形管液面上升高度幾乎相同，則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是丙中外部電阻出現(xiàn)斷路．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，丙中電阻并聯(lián)后與甲、乙中的電阻串聯(lián)，它們的通電時(shí)間相等，根據(jù)Q=I²Rt比較它們產(chǎn)生熱量的關(guān)系；
（2）對于不容易觀察到的現(xiàn)象采取轉(zhuǎn)換法的思想，探究多因素問題時(shí)采用控制變量法的思想；
（3）可從產(chǎn)生熱量相等方面進(jìn)行分析．

解答 解：（1）由電路圖可知，丙中電阻并聯(lián)后與甲、乙中的電阻串聯(lián)，它們的通電時(shí)間相等，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，I_甲=I_乙=2I_丙，
由Q=I²Rt可知，甲、乙、丙三個(gè)密封容器中的電  阻絲產(chǎn)生熱量之比為Q_甲：Q_乙：Q_丙=I_甲²R_甲t：I_乙²R_乙t：I_丙²R_丙t，將R甲=5Ω、R乙=10Ω、R丙=5Ω，I_甲=I_乙=2I_丙，代入上式解得：Q_甲：Q_乙：Q_丙=4：8：1；
（2）該實(shí)驗(yàn)中采用了控制變量法和轉(zhuǎn)換法．
（3）通電一段時(shí)間，小明發(fā)現(xiàn)甲、丙兩圖中兩個(gè)U形管液面上升高度幾乎相同，說明產(chǎn)生熱量相等，則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是丙中外部電阻出現(xiàn)斷路．
故答案為：（1）液面高度；
（2）控制變量法；
（3）丙中外部電阻出現(xiàn)斷路．

點(diǎn)評 本題考查了焦耳定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖片得出通過三者電流之間的關(guān)系和知道空氣吸收的熱量越多、U型管中兩側(cè)的液面高度差越大．