Question

13．如圖甲所示探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，左側(cè)密封盒內(nèi)電阻R₁=5Ω，右側(cè)密封盒內(nèi)電阻R₂=5Ω．
（1）此實(shí)驗(yàn)裝置研究的是電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系．
（2）如圖甲是加熱一段時(shí)間后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我們得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：在電阻、通電時(shí)間相同時(shí)，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多．
（3）當(dāng)通過(guò)R₁的電流是2A時(shí)，則通過(guò)R₂的電流是1A．
（4）若要探究電熱器產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系，可以將右側(cè)燒瓶中的電阻換成10Ω的，然后與左側(cè)燒瓶的電阻串聯(lián)（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）．
（5）利用電流的熱效應(yīng)，某廠設(shè)計(jì)了一種具有高、中、低溫三檔的家用電火鍋，其發(fā)熱體電阻絲如圖乙所示．A、B、C為三個(gè)接線柱，B是電阻絲中點(diǎn)的接線柱，則連接A、B兩個(gè)接線柱屬于電火鍋的中溫檔（選填“高”、“中”或“低”）；若低溫發(fā)熱功率為200W，那么高溫檔的發(fā)熱功率為800W．

Answer 1

分析 （1）電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時(shí)間有關(guān)．探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系時(shí)，控制電阻和通電時(shí)間不變；探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時(shí)，控制通電時(shí)間和電流不變；探究電流產(chǎn)生熱量跟通電時(shí)間關(guān)系時(shí)，控制電流和電阻不變；
（2）利用公式Q=I²Rt并結(jié)合控制變量法，找出控制的變量，即可得出結(jié)論；
（3）根據(jù)串、并聯(lián)電路中電流的規(guī)律解答；
（4）電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時(shí)間有關(guān)．探究電流產(chǎn)生熱量多少跟電阻的關(guān)系，控制電流和通電時(shí)間不變，改變電阻的大��；
（5）根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，當(dāng)電源電壓不變時(shí)，電路電阻越大，電功率越小，電阻越小，電功率越大；
已知電壓和發(fā)熱功率，可利用公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出電路中的電阻，再根據(jù)電阻的連接情況求出電路中的電阻，再利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出高溫檔發(fā)熱功率．

解答 解：
（1）由圖甲可知，兩個(gè)相同的電阻串聯(lián)在電路中，通電時(shí)間和電阻相同，當(dāng)給其中一個(gè)并聯(lián)一個(gè)電阻時(shí)，電阻的電流改變，探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系．
（2）由公式Q=I²Rt可知，在通過(guò)時(shí)間、電阻大小相同時(shí)，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多；
（3）由甲圖可知，左側(cè)與右側(cè)兩容器的電阻串聯(lián)，所以通過(guò)左右兩側(cè)電阻的電流相等，右側(cè)兩只5Ω的電阻并聯(lián)，通過(guò)兩電阻的電流相同，所以通過(guò)R₂的電流I₂=$\frac{1}{2}$I₁=$\frac{1}{2}$×2A=1A；
（4）要探究電流產(chǎn)生熱量多少跟電阻的關(guān)系，控制電流和通電時(shí)間不變，改變電阻的大�。�由于串聯(lián)電路中電流處處相等，通電時(shí)間相同，所以可以將右側(cè)燒瓶中的電阻換成10Ω的，然后與左側(cè)燒瓶的電阻串聯(lián)．
（5）因?yàn)锽是電阻絲中點(diǎn)，所以R_AB=R_BC，
由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電源電壓不變時(shí)，電阻的越大電功率越��；
低溫檔的實(shí)際電功率最小，連入電路的電阻最大．將A、C直接接入電源．
中溫檔：中溫檔的實(shí)際電功率比低溫檔的實(shí)際電功率大，中溫檔連入電路的電阻比低溫檔連入電路的電阻�。畬�A、B或B、C接入電源．
高溫檔：高溫檔的實(shí)際電功率最大，連入電路的電阻最�。畬�A、C連接在一起后，A與B接入電源（或?qū)�A、C連接在一起后，B與C接入電源）．
各檔位的連接方法如圖所示：

（說(shuō)明：高溫檔將A、C連接在一起后，也可以將B與C接在電源上）
因?yàn)榈蜏貦n時(shí)R_AB與R_BC串聯(lián)，P_低=200W，
所以R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{200W}$=242Ω，
又因?yàn)镽=R_AB+R_BC=242Ω，R_AB=R_BC，
所以R_AB=R_BC=121Ω，
高溫檔時(shí)，R_AB與R_BC并聯(lián)，
所以R_總=$\frac{1}{2}$R_AB=60.5Ω，
P_高=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{總}(cāng)}$=$\frac{（220V）^{2}}{60.5Ω}$=800W．
故答案為：（1）電流；（2）電流；（3）1；（4）串聯(lián)；（5）中；800．

點(diǎn)評(píng) 掌握電流產(chǎn)生熱量多少的影響因素，利用控制變量法和轉(zhuǎn)換法探究電流產(chǎn)生熱量多少和各影響因素之間的關(guān)系；本題同時(shí)考查了電功率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式的應(yīng)用，難點(diǎn)是知道在高、低檔時(shí)電路的連接情況，要知道串并聯(lián)電路電阻特點(diǎn)．