Question

在一次科技小组的活动中，同学们按照如图所示的电路在AB之间接入一根细铜丝，闭合开关S后，调节滑动变阻器，使电流表的读数保持3A不变，过了一会儿，细铜丝熔断．在AB之间换接一根同长度的较粗的铜丝，再调节滑动变阻器到某一固定值，经较长时间粗铜丝没有熔断，在此过程中，电流表的读数保持3A不变．小明同学针对所观察到的现象提出了一个问题：造成细铜丝熔断而粗铜丝没有熔断的原因是什么？（设电源电压保持不变）
（1）你认为造成细铜丝熔断而粗铜丝没有熔断的原因是什么？（请简述理由）
（2）若粗铜丝电阻为0.01Ω，求：在5s内粗铜丝共产生的热量．
（3）如果你家准备安装一台“220V　1500W”的电热水器，你应该选用________（较粗/较细）的铜导线作用连接线比较安全．

Answer 1

解：（1）细铜丝的电阻较大，根据焦耳定律，在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，所以细铜丝熔断；
（2）5s内粗铜丝产生的热量：
Q=I²Rt=（3A）²×0.01Ω×5s=0.45J；
（3）用较粗的铜导线，电阻小，在同样电流和通电时间情况下，产生的热量少，这样比较安全．
故答案为：（1）在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，所以细铜丝熔断；
（2）0.45J；
（3）较粗．
分析：（1）两根铜丝长度相同，由影响电阻大小的因素可知，细铜丝的电阻较大、粗铜丝的电阻较小，根据焦耳定律，在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，由此分析判断．
（2）知道通过的电流、通电时间和铜丝的电阻，利用焦耳定律求5s内粗铜丝产生的热量；
（3）使用“220V 1500W”的电热水器，电路中的电流比较大，在这样大电流的情况下，根据焦耳定律知道用电阻小的粗铜丝电流产生的热量少，避免被烧断．
点评：本题考查了学生对焦耳定律及公式的了解和掌握，利用焦耳定律分析时注意用好控制变量法．