Question

9．老师上课时利用如图的实验装置探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气（原来用水，现改换），U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化．有关说法和评价正确的是（　　）

• A． 甲实验是研究电流产生热量与电阻的关系
• B． 乙实验是研究电流产生热量与电流的关系
• C． 甲实验通电一段时间后，左容器内空气吸收的热量更少
• D． 甲、乙实验改原来的水为空气做，其优点在于时间短．效果好

Answer 1

分析 电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关．
（1）探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；
（2）探究电流产生热量跟通电时间关系时，控制电流和电阻不变；
（3）探究电流产生的热量跟电流大小和电阻大小关系时运用了控制变量法；
（4）电流流经电阻丝产生焦耳热，瓶内气体温度升高，体积变大，使气球膨胀，电流做功越多，气球体积膨胀越大，气球膨胀程度的大小能反应电流产生热量多少，采用转换法．

解答 解：
AC、装置甲中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I_右=I_左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I_右=I₁+I₂，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I₁=I₂，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，由Q=I²Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，玻璃管左侧液面高度差更大，故AC错误；
B、在乙装置中，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，即是探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故B错误；
D、在实验中电流产生热量多少是通过观察气球膨胀程度大小来体现的，与水相比空气的优点是：空气受热容易膨胀，实验时间短，效果好，便于实验观察，故D正确．
故选D．

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、电流的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键．