Question

在一次科技小組的活動中，同學們按照如圖所示的電路在AB之間接入一根細銅絲，閉合開關S后，調節滑動變阻器，使電流表的讀數保持3A不變，過了一會兒，細銅絲熔斷．在AB之間換接一根同長度的較粗的銅絲，再調節滑動變阻器到某一固定值，經較長時間粗銅絲沒有熔斷，在此過程中，電流表的讀數保持3A不變．小明同學針對所觀察到的現象提出了一個問題：造成細銅絲熔斷而粗銅絲沒有熔斷的原因是什么？（設電源電壓保持不變）
（1）你認為造成細銅絲熔斷而粗銅絲沒有熔斷的原因是什么？（請簡述理由）
（2）若粗銅絲電阻為0.01Ω，求：在5s內粗銅絲共產生的熱量．
（3）如果你家準備安裝一臺“220V  1500W”的電熱水器，你應該選用______（較粗/較細）的銅導線作用連接線比較安全．

Answer 1

【答案】分析：（1）兩根銅絲長度相同，由影響電阻大小的因素可知，細銅絲的電阻較大、粗銅絲的電阻較小，根據焦耳定律，在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多，由此分析判斷．
（2）知道通過的電流、通電時間和銅絲的電阻，利用焦耳定律求5s內粗銅絲產生的熱量；
（3）使用“220V  1500W”的電熱水器，電路中的電流比較大，在這樣大電流的情況下，根據焦耳定律知道用電阻小的粗銅絲電流產生的熱量少，避免被燒斷．
解答：解：（1）細銅絲的電阻較大，根據焦耳定律，在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多，所以細銅絲熔斷；
（2）5s內粗銅絲產生的熱量：
Q=I²Rt=（3A）²×0.01Ω×5s=0.45J；
（3）用較粗的銅導線，電阻小，在同樣電流和通電時間情況下，產生的熱量少，這樣比較安全．
故答案為：（1）在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多，所以細銅絲熔斷；
（2）0.45J；
（3）較粗．
點評：本題考查了學生對焦耳定律及公式的了解和掌握，利用焦耳定律分析時注意用好控制變量法．