Question

6．某同學(xué)利用如圖所示的裝置研究“電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻的大小”的關(guān)系，電阻R₁、R₂分別裝在兩個密閉的空氣盒內(nèi)，R₃固定在盒外，R₁₌ R₃=5Ω  R₂=10Ω，橡膠管將密閉空氣盒和裝有藍(lán)色液體的U形管相連，實驗時，用氣管夾將容器上的出氣口夾住．

（1）實驗中圖1兩個電阻的連接方式是串聯(lián)，目的是控制電流相等．實驗中通過觀察U形管液面的高度差來比較電流產(chǎn)生熱量的多少．實驗結(jié)論為在電流和通過時間相同的條件下中，電阻越大，電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量越多．
（2）在圖2中，密閉容器中分別裝入兩個阻值相同的電阻R₁，右容器的上方并聯(lián)了一個5Ω的電阻，實驗的目的是改變通過電阻絲電流的大�。畯默F(xiàn)象中得到的結(jié)論為在電阻和通電時間相同的條件下，通過導(dǎo)體的電流越大，電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量越多．
（3）在電路連接正確的情況下，通電一段時間，發(fā)現(xiàn)其中一個U形管中液面高度幾乎不變，則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是空氣盒氣密性不好或玻璃管與橡膠管連接處可能漏氣．

Answer 1

分析 （1）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法；
探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時，控制通電時間和電流不變；
（2）探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時，控制電流和通電時間不變；
（3）可從漏氣、橡膠管沒有扎住等方面進(jìn)行分析．

解答 解：（1）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法；
將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通過它們的電流I與通電時間t相同，左邊容器中的電阻小于右邊容器中的電阻，與右邊容器相連的U形管液面的高度差大，說明電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快，這表明：在相同時間內(nèi)，電流相同的情況下，電阻越大，電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量越多；
（2）圖2中裝置中，將一個5Ω的電阻與兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I_右=I_左，兩個5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知I_右=I₁+I₂，兩電阻阻值相等，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律，則兩支路電流相等，
即I₁=I₂，所以右邊容器中的通過電阻的電流是左側(cè)通過電流的一半，與左邊容器相連的U形管液面的高度差大，說明電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；這表明：在相同時間內(nèi)，電阻相同，電流越大，通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量越多；
（3）電阻絲R₁和R₂在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量不同，根據(jù)轉(zhuǎn)換法，則U形玻璃管中應(yīng)該出現(xiàn)液面高度差；而其中一個U形玻璃管中液面高度幾乎不變，說明與此相連的空氣盒有或玻璃管與脫皮管連接處可能漏氣．
故答案為：（1）串聯(lián)；控制電流相等；U形管液面的高度差；在電流和通過時間相同的條件下中，電阻越大，電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量越多；
（2）改變通過電阻絲電流的大�。辉陔娮韬屯�電時間相同的條件下，通過導(dǎo)體的電流越大，電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量越多；
（3）空氣盒氣密性不好或玻璃管與橡膠管連接處可能漏氣．

點評 本題電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)，主要考查轉(zhuǎn)換法、控制變量法的運用及歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律和對實驗誤差的分析，綜合性較強(qiáng)．