Question

小华想探究“电流通过导体产生的热量跟电阻大小是否有关”．实验桌上有三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量和初温都相同的煤油、完全相同的温度计，其中两个烧瓶内分别装有阻值为5Ω的电阻丝，第三个烧瓶内装有阻值为10Ω的电阻丝。实验桌上还有满足实验要求的电源、开关、滑动变阻器和导线若干．小华选取合适的器材，设计了如图1所示的实验装置。

（1）实验装置中，甲、乙两烧瓶中的电阻丝串联，目的是_____，其中甲烧瓶中装有5Ω的电阻丝，乙烧瓶中的电阻丝阻值应为_____Ω（选填“5Ω”或“10Ω”）；

（2）烧瓶内装煤油，而不是水，原因是煤油的_____较小，吸收相同的热量，温度的变化较_____；

（3）通过该实验探究得出的结论，可以解释下列现象_____(填序号)；

①电炉丝通过导线连接到电路中，电炉丝热得发红而导线几乎不发热

②家庭电路功率过大时，导线会发热，容易发生火灾事故

③冬天，房间使用电取暖器时，通电越久，房间温度越高

（4）如果要探究“电流通过导体产生的热量跟电流大小是否有关”，小华认为：可在图1的基础上添加一个实验器材_____，通过调节图1中滑动变阻器的滑片位置，改变电流的大小，比较在电流不同、通电时间相等时，_______（选填“同一”或“不同”）根电阻丝产生热量的多少可得出结论；

（5）学习了本部分内容后，小华上网查找资料发现了如下应用：为避免因线路结冰而倒杆断线，提高电网对极端气候、重大自然灾害的抵御能力，国家电网公司研制了直流熔冰装置。该装置需要1至2万千瓦的功率，最大熔冰电流可达6000安，最长熔冰距离可达200公里。如图2所示，为位于某电网线路上相距几十公里的A、B两地之间输电线路和固定在B地的熔冰装置。熔冰装置上的“+”、“-”是两个接线端子（相当于电源的正负极）。若要对A、B两地之间的“2”和“3”两根输电线进行熔冰，下面操作中，切实可行的是_____．（进行熔冰时，输电线上的高压交流电已切断）

A．分别将“2”和“3”两根输电线单独接在电源“+”、“-”两个接线端子上

B．将“2”和“3”两根输电线并联后接在电源“+”、“-”两个接线端子上

C．将“2”和“3”两根输电线串联后接在电源“+”、“-”两个接线端子上

Answer

使电流相等 10 比热容 大 ① 秒表 同一 C

【解析】

(1)[1][2]因为电流通过导体时产生热量的多少与电阻和电流及通电时间有关，根据控制变量法，应控制通过电阻丝的电流和电阻丝的通电时间相同，而使电阻不同。甲、乙两烧瓶中的电阻丝串联，目的是控制通过电阻丝的电流和电阻丝的通电时间相同；实验中要控制电阻不同，因此，甲烧瓶中装有5Ω的电阻丝，乙烧瓶中应装阻值为10Ω的电阻丝；

(2)[3][4]实验中用的是煤油而不是水，主要是因为煤油的比热容小于水的比热容，相同条件下，煤油比水温度变化量大，实验更明显。

(3)[5]实验结论为：电流产生热量的多少与电阻的大小有关，在其他条件相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多；

①电炉丝通过导线连接到电路中，电炉丝热得发红而导线几乎不发热，是因为在其他条件相同时，电炉丝和导线的电阻不一样，符合题意；

②家庭电路功率过大时，导线会发热，容易发生火灾事故；是因为导线电阻相同，电流不同而造成的，不符合题意；

③冬天在房间里使用电取暖器时，电流和电阻大小不变，通电越久，电流产生的热量越多，房间里温度会越高，不符合题意；

(4)[6][7]要探究“电流通过导体产生的热量跟电流大小是否有关”，应保证电阻和通电时间都一样，电流不同，所以应该选用同一电阻进行观察，而缺少测量时间的秒表；通过调节图1中滑动变阻器的滑片位置，改变电流的大小，比较在电流不同、通电时间相等时，同一根电阻丝产生热量的多少可得出结论。

(5)[8]由题意可知，A、B两地相距几十公里，用同一个熔冰电源，不可能把两条电线单独接在电源两极上，也不可能将它们并联，因此，只能将“2”和“3”两根输电线串联后接在电源“+”、“-”两个接线端子上，故只有C方法是可行的，故选C。