Question

16．两个透明容器中都有一段电阻丝，密封着等量的空气，U形管中液面相平．甲、乙两装置分别接到相同电源两端，通电相同时间后U形管的液柱如图所示，则下列选项正确的是（　　）

• A． 甲、乙量装置是通过观察液体热膨胀体积的大小反映电流产生热量的多少
• B． 乙装置主要探究的是电流产生热量与电阻的大小关系
• C． 甲装置左右两个容器中电流通过电阻产生的热量之比为2：1
• D． 甲装置左边电阻丝发热功率与乙装置左边电阻丝发热功率之比为1：4

Answer 1

分析 （1）采用转换法，通过观察U形管内液柱的高度差的大小来反映电阻丝放出热量的多少；
（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；探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变；
（3）在串联电路中，电流通过导体产生的热量之比等于电阻之比；
（4）利用P=I²R求出甲乙两装置左边容器中电阻丝发热功率之比．

解答 解：
A、由装置可知，电阻丝放出的热量越多，气体体积膨胀越大，U形管两液面的高度差也就越大，所以可以通过U形管内液柱的高度差的大小来反映电阻丝放出热量的多少；故A错误；
B、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，即是研究电流产生的热量与电流的关系，故B错误；
C、由甲装置可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等，根据Q=I²Rt可知，这段时间内R₁和R₂产生的热量之比：Q₁：Q₂=R₁：R₂=5Ω：10Ω=1：2，故C错误；
D、甲、乙装置左边电阻相同，通过电阻丝的电流不同，I_甲：I_乙=$\frac{U}{15Ω}$：$\frac{U}{7.5Ω}$=1：2，通电时间相等，根据P=I²R可知，甲装置左边电阻丝发热功率与乙装置左边电阻丝发热功率之比等于电流的平方之比，P_左：P_右=1：4，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的关系”实验的理解和掌握，以及对焦耳定律、电功率公式的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用．