Question

14．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的家甲、乙两种装置，他将两端阻值不同的电阻丝（R₁＜R₂）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变．

（1）甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系．
（2）在装置甲、乙的来两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与电流的关系．
（3）在甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与气球C（填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多．
（4）教材上的实验装置如图丙所示（烧瓶与图中的相同）．比较甲、乙和丙图所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是甲或乙，理由是：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短．

Answer 1

分析 （1）由甲图可知，两电阻串联，则可知电路中电流一定相等，由焦耳定律可知两瓶中产生的热量应与电阻有关，故可探究电流产生的热量与电阻的关系；
（2）由乙图可知两电阻并联，而B瓶与D瓶电阻相等，则可知两瓶中的电流不同，故由焦耳定律可得两瓶中热量与通过的电流有关；
（3）由焦耳定律比较四个电阻产生的热量可知哪个电阻丝产生的热量最多；
（4）根据气体及固体的热胀冷缩性质的不同，可以分析哪种实验方法更直观；而由气球演示不能得出准确的温度变化，故无法得出定量关系，故二者各有优缺点．

解答 解：（1）甲中两电阻串联，则两电阻中的电流相等，则可知热量应由电阻有关，根据气球膨胀的多少可知热量的多少，则可知热量与电阻大小的关系；
（2）乙图中两电阻并联，则B、D两容器中的电流不同，而两电阻丝的电阻相同，故探究的应是热量与电流间的关系；
（3）甲图中两电阻串联，则通过两电阻的电流相等，由焦耳定律可得，电阻大的电阻丝发热较多，即B中发热量要多；
乙图中两电阻并联，则电压相等，由W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可得，电阻小的发热量要多，故C比D发热量要多；而B、D电阻相等，由欧姆定律可得，B中电流小于D中电流，故D中热量要比B中热量多，故C中热量最多；
（4）选用图甲或乙好处是：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短．
故答案为：
（1）电阻；
（2）电流；
（3）C；
（4）甲或乙；气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短．

点评 本题探究热量与电流及电阻的关系，要求能正确分析电路，掌握串并联电路的特点，并灵活应用焦耳定律分析解答．