Question

6．在探究電流的熱效應(yīng)時(shí)，甲、乙兩同學(xué)分別設(shè)計(jì)如圖a、b所示的電路．

在A、B兩個(gè)完全相同的燒瓶里裝有等質(zhì)量的煤油，插入溫度計(jì)用來(lái)顯示煤油的溫度；A瓶中浸泡的電阻絲的阻值大于B瓶中電阻絲的阻值．（Ra＞Rb）
（1）在甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，
①保持變阻器的滑片在某一位置，通電一定時(shí)間后，觀察到的現(xiàn)象是A燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)的變化較大（選填A(yù)或B）；
②從左向右移動(dòng)變阻器的滑片，保持滑片在左右兩個(gè)不同位置的通電時(shí)間相同，試說(shuō)出滑片在哪個(gè)位置時(shí)，燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)的變化較大？為什么？
（2）在乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，A、B兩個(gè)燒瓶中的電阻絲是并聯(lián)連接的（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）；通電一定時(shí)間后，觀察到的現(xiàn)象是：B燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)的變化較大（選填A(yù)或B）．
（3）分析甲、乙兩同學(xué)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根據(jù)你得出的結(jié)論，對(duì)下面的兩個(gè)生活事例，任選一例做出簡(jiǎn)要解釋．
①電爐絲接到電路里，電爐絲熱得發(fā)紅，而與電爐絲連接的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱，這是為什么？
②一個(gè)燈泡的燈絲燒斷后，把斷了的燈絲搭在一起，燈泡會(huì)更亮，怎樣解釋這個(gè)現(xiàn)象？

Answer 1

分析 （1）由圖a可知A、B兩個(gè)燒瓶中的電阻絲串聯(lián)則，通過兩電阻絲的電流和通電時(shí)間相同．根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt可知，當(dāng)導(dǎo)體中的電流和通電時(shí)間相等時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成正比．
（2）由圖可知A、B兩個(gè)燒瓶中的電阻絲是并聯(lián)關(guān)系；根據(jù)歐姆定律得U=IR，則Q=I²Rt=$\frac{{U}^{2}}{R}t$，當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓和通電時(shí)間相等時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成反比．
（3）①利用公式Q=I²Rt進(jìn)行分析，當(dāng)導(dǎo)體中的電流和通電時(shí)間相等時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成正比．
②利用公式Q=$\frac{{U}^{2}}{R}t$進(jìn)行分析，當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓和通電時(shí)間相等時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成反比．

解答 解：
（1）①由圖a知A、B兩個(gè)燒瓶中的電阻絲串聯(lián)，所以兩電阻絲中的電流和通電時(shí)間都相等，根據(jù)焦耳定律可知當(dāng)導(dǎo)體中的電流和通電時(shí)間相等時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成正比．又因?yàn)锳瓶中浸泡的電阻絲的阻值大于B瓶中電阻絲的阻值，所以A瓶中浸泡的電阻絲產(chǎn)生的熱量多，故A燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)的變化較大．
②滑動(dòng)變阻器的滑片在右邊的位置時(shí)燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)的變化較大．
由焦耳定律Q=I²Rt可知，當(dāng)導(dǎo)體的電阻、通電時(shí)間相等時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體中電流的平方成正比．從a圖可知當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變小，電路中的電流變大，電阻絲產(chǎn)生的熱量變多，所以滑動(dòng)變阻器的滑片在右邊的位置時(shí)燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)變化較大．
（2）由圖b可知A、B兩個(gè)燒瓶中的電阻絲是并聯(lián)關(guān)系，所以兩燒杯中的電阻絲兩端的電壓相等．根據(jù)歐姆定律得U=IR，則Q=I²Rt=$\frac{{U}^{2}}{R}t$，所以當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓和通電時(shí)間相等時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成反比．B瓶中浸泡的電阻絲的阻值X小于A瓶中電阻絲的阻值，所以B燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)的變化較大．
（3）①根據(jù)焦耳定律可知，當(dāng)導(dǎo)體中的電流和通電時(shí)間相等時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成正比．電爐絲接到電路里時(shí)，導(dǎo)線和電爐絲串聯(lián)，導(dǎo)線和電爐絲中的電流和通電時(shí)間相等，電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大的多，所以電爐絲熱得發(fā)紅而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱．
②根據(jù)歐姆定律得U=IR，則Q=I²Rt=$\frac{{U}^{2}}{R}t$，當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓和通電時(shí)間相等時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成反比．燈泡的燈絲燒斷后，把斷了的燈絲搭在一起后，燈絲的電阻變小，所以燈絲產(chǎn)生熱的功率變大，燈泡會(huì)更亮．
故答案為：
（1）①A；②滑動(dòng)變阻器的滑片在右邊的位置時(shí)燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)的變化較大；由焦耳定律Q=I²Rt可知，當(dāng)導(dǎo)體的電阻、通電時(shí)間相等時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體中電流的平方成正比；
（2）并聯(lián)；B；
（3）見解答過程．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是利用焦耳定律Q=I²Rt和公式Q=$\frac{{U}^{2}}{R}t$分析問題，解題的關(guān)鍵是要注意相同的量是什么，從而選擇合適的公式進(jìn)行分析．