问题标题:
【在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时,采用了如图所示的实验装置,两个透明的容器中密封着等量的空气,U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化.(1)】
问题描述:
在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时,采用了如图所示的实验装置,两个透明的容器中密封着等量的空气,U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化.
(1)实验中通过观察U型管中___的变化来比较电流通过电阻产生热量的多少.
(2)图甲中通过把两电阻丝___联起来的方式来控制电流和通电时间相同.通电一段时间,发现B玻璃管内液面上升较高,这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的___越大,导体产生的热量越多.
(3)采用图乙实验装置,通电相同时间,发现A玻璃管液面上升较高,这表明:在电阻和通电时间相同的情况下,通过导体的___越大,导体产生的热量越多.
(4)该实验用到的研究物理问题的方法有___法和转换法.
冯京津回答:
(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,这种研究方法叫转换法;
(2)将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过它们的电流I与通电时间t相同,左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻,由Q=I2Rt可知,右边容器中的电阻产生的热量多,温度升得较快,这表明:在相同时间内,电流相同的情况下,电阻越大,电流通过导体时产生的热量越多;
(3)装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联,根据串联电路的电流特点可知,右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等,即I右=I左,两个5Ω的电阻并联,根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2,两电阻阻值相等,则支路中电流相等,I1=I2,所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半,由Q=I2Rt可知,左边容器中的电阻产生的热量多,温度升得较快;
这表明:在相同时间内,电阻相同,电流越大,通过导体时产生的热量越多;
(4)电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关,探究电流产生热量跟电阻关系时,控制通电时间和电流不变;探究电流产生热量跟电流关系时,控制通电时间和电压不变,因此需要电阻并联.
故答案为:(1)液面高度;(2)串;电阻;(3)电流;(4)控制变量.
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