Question

16．兩個透明容器中都有一段電阻絲，密封著等量的空氣，U形管中液面相平．甲、乙兩裝置分別接到相同電源兩端，通電相同時間后U形管的液柱如圖所示，則下列選項正確的是（　�。�

• A． 甲、乙量裝置是通過觀察液體熱膨脹體積的大小反映電流產(chǎn)生熱量的多少
• B． 乙裝置主要探究的是電流產(chǎn)生熱量與電阻的大小關(guān)系
• C． 甲裝置左右兩個容器中電流通過電阻產(chǎn)生的熱量之比為2：1
• D． 甲裝置左邊電阻絲發(fā)熱功率與乙裝置左邊電阻絲發(fā)熱功率之比為1：4

Answer 1

分析 （1）采用轉(zhuǎn)換法，通過觀察U形管內(nèi)液柱的高度差的大小來反映電阻絲放出熱量的多少；
（2）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；探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系時，控制通電時間和電阻不變；
（3）在串聯(lián)電路中，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量之比等于電阻之比；
（4）利用P=I²R求出甲乙兩裝置左邊容器中電阻絲發(fā)熱功率之比．

解答 解：
A、由裝置可知，電阻絲放出的熱量越多，氣體體積膨脹越大，U形管兩液面的高度差也就越大，所以可以通過U形管內(nèi)液柱的高度差的大小來反映電阻絲放出熱量的多少；故A錯誤；
B、乙裝置中一個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，則支路中電流相等，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，即是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，故B錯誤；
C、由甲裝置可知，兩阻值不同的電阻絲串聯(lián)，通過電阻絲的電流與通電時間相等，根據(jù)Q=I²Rt可知，這段時間內(nèi)R₁和R₂產(chǎn)生的熱量之比：Q₁：Q₂=R₁：R₂=5Ω：10Ω=1：2，故C錯誤；
D、甲、乙裝置左邊電阻相同，通過電阻絲的電流不同，I_甲：I_乙=$\frac{U}{15Ω}$：$\frac{U}{7.5Ω}$=1：2，通電時間相等，根據(jù)P=I²R可知，甲裝置左邊電阻絲發(fā)熱功率與乙裝置左邊電阻絲發(fā)熱功率之比等于電流的平方之比，P_左：P_右=1：4，故D正確．
故選D．

點評 此題主要考查的是學(xué)生對“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”實驗的理解和掌握，以及對焦耳定律、電功率公式的理解和掌握，注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法的運用．