6.小吉利用如图18－4－2所示的实验装置来探究“影响通电导体产生热量的因素”，下列说法正确的是()


A.甲图实验装置是探究电热与电流的关系
B.两个实验装置都是通过观察两个U形管中液面的高度差来比较产生的电热的多少
C.甲图装置正常工作时，a管中液面上升比b管快
D.乙图装置正常工作时，d管中液面上升比c管快

B 点拨:甲装置中，两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，密闭容器中两电阻丝的电阻不相等，所以探究的是电热与电阻的关系，故A错误；电流通过导体产生热量使得容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面发生变化，故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，故B正确；甲装置中，两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，闭合开关后，右侧电阻大，由焦耳定律$Q=I^2Rt$可知，右侧电阻产生热量多，则右侧容器内空气吸收的热量多，气体压强大，则右侧b管中液面上升得快，故C错误；乙装置中，右侧2个5 Ω的电阻丝并联，再与左侧5 Ω的电阻丝串联，故左右密闭容器中电阻丝的电阻和通电时间相同，右侧两电阻并联后和左侧电阻串联，所以左侧容器中电阻丝的电流大于右侧容器中电阻丝的电流，由焦耳定律$Q=I^2Rt$可知，左侧电阻产生热量多，则左侧容器内空气吸收的热量多，气体压强大，即左侧c管中液面上升得快，故D错误。故选B。

7.如图18－4－3甲所示是便携式塑料封口机，工作时利用电流的效应，使发热电阻温度快速升高，熔化塑料包实现封口。如图18－4－3乙所示是其原理电路图，封口机的电源电压是3 V，发热电阻R的电阻为1 Ω，闭合开关S，则10 s内产生J的热量。若封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成电阻更（选填“大”或“小”）的发热电阻。

热 90 大 点拨:便携式封口机工作时将电能转化为内能，所以便携式封口机是利用电流的热效应实现高温封口。根据$Q=I^2Rt=\frac{U^2}{R}t$可知，电阻为1 Ω的发热电阻10 s内产生的热量：$Q=\frac{U^2}{R}t=\frac{(3\ \mathrm{V})^2}{1\ \Omega}×10\ \mathrm{s}=90\ \mathrm{J}$；封口时总是把塑料袋烫坏，说明电阻发热过多，通电时间一定，由$Q=I^2Rt=\frac{U^2}{R}t$可知，当电压不变时，要减小电阻产生的热量，可将发热电阻换成电阻更大的电阻。

8.冬天，小林同学使用电热毯时发现电热毯有高温和低温两挡，他决定探究电热毯内部电路，如图18－4－4甲、乙是小林设计的电热毯的模拟电路图(电炉丝相当于电热毯内部发热电阻)。

(1)图18－4－4甲中定值电阻$R_1=10\ \Omega$（置于电热毯外部），电炉丝$R_2=20\ \Omega$，请计算低温挡时发热功率。
(2)图18－4－4乙中两根电炉丝$R_2=20\ \Omega,R_3=10\ \Omega$，请计算高温挡时发热功率。
(3)请对小林同学设计的两个模拟电路进行评估。

解:(1)由甲电路可知，当$\mathrm{S}_1$闭合、$\mathrm{S}_2$断开时，$R_1$、$R_2$串联接入电路中，此时为低温挡，由于$R_1$置于电热毯外部，可得低温挡发热功率$P_\mathrm{低}=I^2R_2=(\frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega+20\ \Omega})^2×20\ \Omega=0.8\ \mathrm{W}$。
(2)乙电路中，同时闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$，$R_2$、$R_3$并联接入电路中，此时为高温挡，则高温挡发热功率$P_\mathrm{高}=\frac{U^2}{R_2}+\frac{U^2}{R_3}=5.4\ \mathrm{W}$。
(3)甲电路的优点:电路简单；缺点:使用低温挡时，由于$R_1$置于电热毯外部，产生的热量白白消耗。乙电路的优点:电功率的挡位多；如果一根损坏，另一根仍然可以单独工作；缺点:需要两个开关配合，电路相对复杂。