Question

7．生活中常见这样的现象：如图甲所示，电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热．于是有的同学提出下列问题：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？在研究此问题时，某物理兴趣小组的同学采用了如图所示的乙、丙两种实验装置：两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化．

（1）利用乙装置进行实验是为了研究电流产生的热量与电阻关系．观察丙图中的实验现象可得出的结论是在通电时间和电阻一定时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多．
（2）若将丙图中右侧上方的5Ω的电阻丝也放入右边的容器内，那么通电一段时间后，玻璃管A、B内液面A更高（填“A更高”或“B更高”或“相平”）．
（3）当家庭电路中的导线连接处接触不良时，容易引发火灾．则图乙的实验结论可以用来解释这种现象．

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；
电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想．

解答 解：（1）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，由Q=I²Rt可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，这表明：在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多；
（2）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，B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，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A、B内液面，A更高．
这表明：在相同时间内，电阻相同，电流越大，通过导体时产生的热量越多；
（3）当家庭电路中的导线连接处接触不良时，容易引发火灾．其原因是由于电流过大相等的时间内产生的热量较多，因此可以有乙中现象解释．
故答案为：
（1）电阻；在通电时间和电阻一定时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多．
（2）A更高．
（3）乙．

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．