Question

12．如圖所示是探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置，兩相同的透明容器中通過U型管中的液體密封了等量的空氣．
（1）實(shí)驗(yàn)中通過觀察U形管內(nèi)液柱的變化反映電阻產(chǎn)生熱量的多少．
（2）若想探究“電流和通電時(shí)間相同時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”，請你用筆畫線代替導(dǎo)線，連接圖中的器材形成實(shí)物電路．
（3）通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)連接5Ω的U型管的液面不斷上升而連接10Ω的U型管的液面高度幾乎不變，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是空氣盒漏氣．
（4）排除故障后，繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)．通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)連接5Ω的U型管液面上升了1格，而連接10Ω的U型管液面上升了2格；再過一段時(shí)間后，連接5Ω的U型管液面上升了2格，而連接10Ω的U型管液面上升了4格．記錄多組數(shù)據(jù)還是得到了同樣的倍數(shù)關(guān)系，請你用學(xué)過的知識解釋其原因．

Answer 1

分析 （1）U形管內(nèi)液柱的變化反映了液體體積的變化，反映了液體吸收熱量即電流產(chǎn)生熱量的多少；
（2）探究“電流和通電時(shí)間相同時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”，運(yùn)用控制變量法，應(yīng)使兩電阻串聯(lián)接入電路；
（3）可從漏氣、橡膠管沒有扎住等方面進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt可知：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時(shí)間成正比．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中通過觀察U形管內(nèi)液柱的變化來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少；
（2）由題目要求得，兩電阻串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器接法是一上一下．如圖所示：

（3）電阻絲通電產(chǎn)生熱量，則U形玻璃管中應(yīng)該出現(xiàn)液面高度差，而其中一個(gè)U形玻璃管中液面高度幾乎不變，說明與此相連的空氣盒或橡膠管有可能漏氣．
（4）在電流I和通電時(shí)間t相同的條件下，由焦耳定律Q=I²Rt可知，10Ω的電阻是5Ω電阻的2倍，10Ω電阻產(chǎn)生的熱量是5Ω電阻產(chǎn)生熱量的2倍，所以10Ω的U型管液面上升格數(shù)是5Ω的U型管液面上升格數(shù)的2倍．
故答案為：（1）U形管內(nèi)液柱的變化；（2）如上圖所示；（3）空氣盒漏氣；（4）在電流I和通電時(shí)間t相同的條件下，由焦耳定律Q=I²Rt可知，10Ω的電阻是5Ω電阻的2倍，10Ω電阻產(chǎn)生的熱量是5Ω電阻產(chǎn)生熱量的2倍．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對焦耳定律、串聯(lián)電路的電流關(guān)系的了解和掌握，屬于中考常見題型，利用好控制變量法、轉(zhuǎn)換法等是本題的解決關(guān)鍵．