Question

12．如图是探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气．
（1）实验中，用U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化．
（2）图甲可探究电流产生的热量与电阻的关系，通电一段时间后，右（填“左”或“右”）侧容器中电阻产生的热量多．
（3）图乙可探究电流产生的热量与电流的关系，通电一段时间后，左（填“左”或“右”）侧容器中电阻产生的热量多．
（4）该实验用到的研究物理问题的方法有控制变量法和转换法法．

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，探究时运用了控制变量法；
（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）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；
（3）探究电流产生热量跟通电电流关系时，控制通电时间和电阻不变．

解答 解：
（1）据试验装置可知，电流通过导体产生热量使得容器中的空气受热膨胀，从而导致U型管中的液面会发生变化，故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映；
（2）在甲装置中，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，探究导体产生的热量与电阻的关系；甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q=I²Rt可知，右侧电阻产生热量多；则右侧容器内空气吸收的热量多，
（3）在乙装置中一个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，探究导体产生的热量与电流的关系；由焦耳定律Q=I²Rt可知，左侧电阻产生热量多；
（4）通过U型管液面高度差的变化来反映电阻产生热量的多少，这种研究方法叫转换法．
故答案为：（1）U形管中液面高度；（2）电阻；右；（3）电流；左；（4）转换法．

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