Question

利用如图1所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，两个透明容器中密封着等量的空气，两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端．
（1）通过观察U管中

 

的变化反映密闭空气温度的变化．
（2）当开关S闭合，通电一段时间后，发现两个密闭容器中

 

（选填“左边”或“右边”）容器中温度上升较快，这表明在在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越

 

，电流通过导体时产生的热量越多．
（3）如图2是某电热水器内部简化电路图，R₁和R₂均为电阻丝．通过控制开关S₁、S₂可使电热水器有高、中、低温三个档．当开关S₁闭合，S₂拨到触点a时，是

 

温档；只闭合S₁时，是

 

温档．若开关S₁中的两个线头相碰，使开关失灵，则

 

温档位不能正常工作．

Answer 1

分析：（1）此题采用转换法，通过观察U型管中液面的变化反映密闭空气温度的变化；
（2）将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I²Rt分析答题；
（3）分析好电阻的串并联，搞清楚电阻的大小关系，再根据Q=W=

U2

R

t作出分析和解答．

解答：解：（1）通过观察U型管中液面的变化反映密闭空气温度的变化；
（2）将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，由Q=I²Rt可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，这表明：在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多；
（3）当开关S₁闭合，S₂拨到触点a时，两电阻丝并联，根据并联电阻的特点可知，此时的总电阻最小，小于任一分电阻；又根据Q=W=

U2

R

t可知，在电压和通电时间相同的情况下，电阻越小，产生的热量越多，所以此时是高温档；
只闭合S₁时，此时连入电路中的电阻只有R₁一个，此时的电阻值比并联的电阻值大，比串联的电阻值小，根据Q=W=

U2

R

t可知此时是中温档；
当开关S₁断开，S₂拨到触点b时，两电阻丝串联，根据串联电阻的特点可知，此时的总电阻最大，大于任一分电阻；又根据Q=W=

U2

R

t可知，在电压和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越少，所以此时是低温档；若开关S₁中的两个线头相碰，使开关失灵，则会把电阻R₂短路，此时低温档失灵．
故答案为：（1）液面；（2）右边；大；（3）高；中；低．

点评：此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用，同时考查了学生对焦耳定律变形公式的理解和掌握，难度较大．