6. 用图15-4-2所示的装置探究影响电流热效应的因素。 甲、乙、丙三个相同的圆底烧瓶内均装有质量相等的煤油，电阻丝$R_1$、$R_2$、$R_3$浸没在煤油中，其中$R_1=R_2=5 \ \Omega$、$R_3=10 \ \Omega$。闭合开关前，记录煤油的初温$t_0$，开关$S$接$a$，调节滑动变阻器滑片$P$，使电流表的示数为$1 \ \mathrm{A}$，记录$100 \ \mathrm{s}$和$200 \ \mathrm{s}$末甲圆底烧瓶中煤油的末温$t$；开关$S$接$b$，调节滑片$P$，使电流表的示数为$0.5 \ \mathrm{A}$，记录$200 \ \mathrm{s}$末乙、丙圆底烧瓶中煤油的末温$t$。 断开开关，实验结果如下表，比较实验①和②可知，当通过导体的电流和导体的
电阻
相等时，导体产生的热量与通电时间
有关。 比较实验②和③
可知，导体产生的热量与电流大小有关。 实验中，电阻$R_2$产生的热量为250
$\ \mathrm{J}$。答案：6．电阻 时间 ③ 250
7. 如图15-4-3所示是探究导体产生热量与电流关系的实验装置。已知圆底烧瓶中煤油的质量为$200 \ \mathrm{g}$，电阻丝$R$的阻值为$20 \ \Omega$。电路中电源电压为$12 \ \mathrm{V}$且保持不变，滑动变阻器的规格为“$50 \ \Omega \ 1 \ \mathrm{A}$”。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为$0.5 \ \mathrm{A}$时，通电$5 \ \mathrm{min}$观察到圆底烧瓶中煤油的温度从$25 \ ^{\circ} \mathrm{C}$升高了$3 \ ^{\circ} \mathrm{C}$。已知煤油的比热容$c_{煤油}=2.1 × 10^3 \ \mathrm{J} / ( \mathrm{kg} · \ ^{\circ} \mathrm{C} )$，求：
(1)滑动变阻器连入电路的阻值。
(2)煤油吸收的热量。
(3)电阻丝的加热效率。
(1)滑动变阻器连入电路的阻值。
(2)煤油吸收的热量。
(3)电阻丝的加热效率。
答案：7．(1)$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{12V}{0.5A}=24\Omega$ $R'=R_{总}-R=24\Omega-20\Omega=4\Omega$ (2)$Q_{吸}=c_{煤油}m\Delta t=2.1×10^{3}J/(kg·^{\circ}C)×0.2kg×3^{\circ}C=1260J$ (3)$Q=I^{2}Rt=(0.5A)^{2}×20\Omega×5×60s=1500J$ $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q}×100\%=\frac{1260J}{1500J}×100\%=84\%$
解析：
(1)由欧姆定律得，电路总电阻：$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=24\ \Omega$，滑动变阻器连入电路的阻值：$R'=R_{总}-R=24\ \Omega - 20\ \Omega=4\ \Omega$
(2)煤油吸收的热量：$Q_{吸}=c_{煤油}m\Delta t=2.1×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·^{\circ}C)}×0.2\ \mathrm{kg}×3\ ^{\circ}\mathrm{C}=1260\ \mathrm{J}$
(3)电阻丝产生的热量：$Q=I^{2}Rt=(0.5\ \mathrm{A})^{2}×20\ \Omega×5×60\ \mathrm{s}=1500\ \mathrm{J}$，加热效率：$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q}×100\%=\frac{1260\ \mathrm{J}}{1500\ \mathrm{J}}×100\% = 84\%$
(2)煤油吸收的热量：$Q_{吸}=c_{煤油}m\Delta t=2.1×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·^{\circ}C)}×0.2\ \mathrm{kg}×3\ ^{\circ}\mathrm{C}=1260\ \mathrm{J}$
(3)电阻丝产生的热量：$Q=I^{2}Rt=(0.5\ \mathrm{A})^{2}×20\ \Omega×5×60\ \mathrm{s}=1500\ \mathrm{J}$，加热效率：$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q}×100\%=\frac{1260\ \mathrm{J}}{1500\ \mathrm{J}}×100\% = 84\%$