Question

20．兩個(gè)相同的透明容器密封了等量的空氣及一個(gè)5Ω、一個(gè)10Ω的定值電阻，U形管中頁(yè)面越高，反映密封的空氣溫度越高．

（1）連接圖甲的器材，用以探究電阻產(chǎn)生的熱量與電阻值的關(guān)系，并在圖乙方框內(nèi)畫(huà)出對(duì)應(yīng)的電路圖．
（2）電爐通過(guò)導(dǎo)線連到電路中，電爐絲工作時(shí)放出大量的熱，而與其連接的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱，原因是導(dǎo)絲和電爐絲串聯(lián)，電流相等，但是電爐絲的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)線電阻，相同時(shí)間內(nèi)，有焦耳定律Q=I²Rt可知，電爐絲工作時(shí)放出大量的熱，而與其連接的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱；
（3）電路中再串聯(lián)一個(gè)電流表，讀數(shù)為2A，則5Ω的電阻通電30s發(fā)出的熱量為600J．
（4）請(qǐng)?jiān)趫D丙中畫(huà)出5Ω電阻的U-I圖象．

Answer 1

分析 （1）先分析電路的連接方式，然后根據(jù)實(shí)物圖畫(huà)出對(duì)應(yīng)的電路圖．
（2）根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和焦耳定律Q=I²Rt分析，得出結(jié)論；
（3）根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt計(jì)算產(chǎn)生的熱量；
（4）電阻一定，利用描點(diǎn)法畫(huà)出電阻的U-I圖象．

解答 解：（1）探究電阻產(chǎn)生的熱量與電阻值的關(guān)系，要控制電流和通電時(shí)間相同，故兩電阻串聯(lián)接入電路，兩燈泡并聯(lián)，開(kāi)關(guān)控制整個(gè)電路，電流表測(cè)量L₂中的電流，電路連接如下圖甲所示；

根據(jù)實(shí)物電路畫(huà)出對(duì)應(yīng)的電路圖，如圖乙所示；

（2）導(dǎo)絲和電爐絲串聯(lián)，電流相等，但是電爐絲的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)線電阻，相同時(shí)間內(nèi)，有焦耳定律Q=I²Rt可知，電爐絲工作時(shí)放出大量的熱，而與其連接的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱；
（3）電阻產(chǎn)生的熱量Q=I²Rt=（2A）²×5Ω×30s=600J；
（4）電阻5Ω一定，由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得，
當(dāng)電壓為1V時(shí)，電流為0.2A；
當(dāng)電壓為2V時(shí)，電流為0.4A；
當(dāng)電壓為3V時(shí)，電流為0.6A；
利用描點(diǎn)法可以作出電阻的U-I圖象，如下圖所示．

故答案為：（1）如上圖所示；（2）導(dǎo)絲和電爐絲串聯(lián)，電流相等，但是電爐絲的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)線電阻，相同時(shí)間內(nèi)，有焦耳定律Q=I²Rt可知，電爐絲工作時(shí)放出大量的熱，而與其連接的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱；（3）600J；（4）如上圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物電路連接、畫(huà)電路圖、焦耳定律公式的應(yīng)用、以及畫(huà)電阻的U-I圖象，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，是中考的熱點(diǎn)．