8. 如图所示,在四个相同的水槽中盛有质量相等、温度相同的水,现将阻值为$R_1$、$R_2$的电阻丝($R_1 < R_2$)分别按图中的四种方式连接后放入水槽,并接入相同电源。通电相同时间后,水温最高的是(
D
)。答案
8. D
解析
【分析】要判断哪个水槽水温最高,需比较相同时间内电阻丝产生的热量。根据公式$Q=W=\frac{U^2t}{R}$(电源电压$U$相同,通电时间$t$相同),电路总电阻越小,产生的热量越多,水温越高。因此需分析各选项中电阻的连接方式,比较总电阻大小,结合$R_1<R_2$判断热量多少。
【解析】根据焦耳定律,电源电压$U$和通电时间$t$相同时,总电阻$R$越小,电流产生的热量$Q$越多,水温越高。对各选项分析:
选项A:电路仅接入$R_1$,总电阻$R_A=R_1$;
选项B:$R_1$与$R_2$串联,总电阻$R_B=R_1+R_2$;
选项C:电路仅接入$R_2$,总电阻$R_C=R_2$;
选项D:$R_1$与$R_2$并联,总电阻$R_D=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}$,并联总电阻小于任一分电阻,故$R_D<R_1<R_2<R_B$。
因此选项D总电阻最小,相同时间内产生热量最多,水温最高。
【答案】D
【知识点】焦耳定律、串并联电路电阻
【点评】本题结合水槽水温问题考查焦耳定律的应用,核心是通过串并联电阻规律判断总电阻大小,进而比较热量多少,需掌握焦耳定律公式和串并联电阻特点,属于中等难度题。
【难度系数】0.5
【解析】根据焦耳定律,电源电压$U$和通电时间$t$相同时,总电阻$R$越小,电流产生的热量$Q$越多,水温越高。对各选项分析:
选项A:电路仅接入$R_1$,总电阻$R_A=R_1$;
选项B:$R_1$与$R_2$串联,总电阻$R_B=R_1+R_2$;
选项C:电路仅接入$R_2$,总电阻$R_C=R_2$;
选项D:$R_1$与$R_2$并联,总电阻$R_D=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}$,并联总电阻小于任一分电阻,故$R_D<R_1<R_2<R_B$。
因此选项D总电阻最小,相同时间内产生热量最多,水温最高。
【答案】D
【知识点】焦耳定律、串并联电路电阻
【点评】本题结合水槽水温问题考查焦耳定律的应用,核心是通过串并联电阻规律判断总电阻大小,进而比较热量多少,需掌握焦耳定律公式和串并联电阻特点,属于中等难度题。
【难度系数】0.5
9. 某同学用如图所示的装置研究电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系。两个烧瓶内盛有质量和温度都相同的煤油,煤油中都浸泡着一段金属丝。烧瓶A中的金属丝是铜丝,电阻比较小;烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大。温度计显示煤油的温度,实验时,该同学想把两段金属丝串联接入电路。
(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整。
(2)这样连接的目的是
(3)实验过程中可以观察到,A瓶中温度计的示数小于B瓶中温度计的示数,这表明

(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整。
(2)这样连接的目的是
控制电流与通电时间相同
。(3)实验过程中可以观察到,A瓶中温度计的示数小于B瓶中温度计的示数,这表明
电流与通电时间相同时,电阻越大,电流通过导体产生的热量越多
。答案
9.(1)
解析
【分析】
本题是探究电流产生热量与电阻关系的实验,需结合控制变量法分析。(1)连接电路时,要将两段金属丝串联,使电流依次通过两个电阻丝,保证电流和通电时间相同;(2)串联的目的是控制电流与通电时间相同,符合控制变量法的要求;(3)根据焦耳定律,当电流和通电时间相同时,电阻越大,电流产生的热量越多,结合实验中温度计示数的变化可得出结论。
【解析】
(1)连接电路:将烧瓶A中金属丝的右端接线柱与烧瓶B中金属丝的左端接线柱相连,使两段金属丝串联,完整电路如图;
(2)把两段金属丝串联接入电路,可保证通过两段金属丝的电流相等,且通电时间相同,满足研究热量与电阻关系时控制电流和通电时间不变的要求;
(3)A中铜丝电阻小,B中镍铬合金丝电阻大,实验中A瓶温度计示数小于B瓶,说明B瓶产生的热量更多,由此得出:电流与通电时间相同时,电阻越大,电流通过导体产生的热量越多。
【答案】
(1)
(2)控制电流与通电时间相同 (3)电流与通电时间相同时,电阻越大,电流通过导体产生的热量越多
【知识点】
焦耳定律、控制变量法、串联电路特点
【点评】
本题考查焦耳定律的探究实验,核心是控制变量法的应用,通过串联电路保证电流和通电时间相同,从而探究热量与电阻的关系,是电学基础实验题型。
【难度系数】
0.6
本题是探究电流产生热量与电阻关系的实验,需结合控制变量法分析。(1)连接电路时,要将两段金属丝串联,使电流依次通过两个电阻丝,保证电流和通电时间相同;(2)串联的目的是控制电流与通电时间相同,符合控制变量法的要求;(3)根据焦耳定律,当电流和通电时间相同时,电阻越大,电流产生的热量越多,结合实验中温度计示数的变化可得出结论。
【解析】
(1)连接电路:将烧瓶A中金属丝的右端接线柱与烧瓶B中金属丝的左端接线柱相连,使两段金属丝串联,完整电路如图;
(2)把两段金属丝串联接入电路,可保证通过两段金属丝的电流相等,且通电时间相同,满足研究热量与电阻关系时控制电流和通电时间不变的要求;
(3)A中铜丝电阻小,B中镍铬合金丝电阻大,实验中A瓶温度计示数小于B瓶,说明B瓶产生的热量更多,由此得出:电流与通电时间相同时,电阻越大,电流通过导体产生的热量越多。
【答案】
(1)
【知识点】
焦耳定律、控制变量法、串联电路特点
【点评】
本题考查焦耳定律的探究实验,核心是控制变量法的应用,通过串联电路保证电流和通电时间相同,从而探究热量与电阻的关系,是电学基础实验题型。
【难度系数】
0.6
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