Question

12．如图甲是探究电流产生的热量与哪些因素有关的装置，在两个密闭容器中装有质量相等（“相等”或“不等”）的空气，并各放置一根阻值不同的电阻丝，此装置可研究电流产生的热量与电阻的关系，如图乙是两密闭容器中的电阻丝阻值一样，但在其中一容器外并上一个阻值相同的电阻，此装置研究的是电流产生的热量与电流的关系，两个实验都是观察U型管中液面的高度差来比较电阻丝产生热量的多少．如果通过图乙装置左边容器中5Ω的电流为0.8A，则其右边容器中的空气1分钟内最多可从电阻丝吸收48J的热量（忽略环境影响）．如果通电一段时间，发现其中一个U形管液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是空气盒气密性不好．

Answer 1

分析 （1）根据两个密闭容器的容积和空气密度可知判断质量的关系．
（2）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关．探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间不变；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；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）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过液面高度差的变化来反映．
（4）根据串并联电路的电流、电压、电阻关系和焦耳定律Q_放=I²Rt解答．
（5）可从漏气、橡胶管没有扎住等方面进行分析．

解答 解：（1）两个密闭容器的容积和空气密度相同，根据m=ρV可知空气的质量相同．
（2）①如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，探究电流产生热量跟电阻关系．
②如图乙，两个相同的电阻串联在电路中，通电时间和电阻相同，当给其中一个并联一个电阻时，电阻的电流改变，探究电流产生热量跟电流关系．
（3）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过液面高度差的变化来反映．
（4）图乙装置中一个5Ω的电阻与两个电阻并联后再串联，
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=0.4A，
两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I_右=I₁=I₂，
则右边容器中的通过容器中电阻的电流I₂=$\frac{1}{2}$I_右=$\frac{1}{2}$×0.8A=0.4A，
右边容器中空气吸收的热量等于电阻放出的热量，Q_吸=Q_放=（I₂）²Rt=（0.4A）²×5Ω×60s=48J．
（5）其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒气密性不好，有可能漏气．
故答案为：相等；电阻；电流；高度差；48；空气盒气密性不好．

点评 本题考查了学生对焦耳定律的认识，掌握电流产生热量多少的影响因素，利用控制变量法和转换法探究电流产生热量多少和各影响因素之间的关系．