Question

（2003?武漢）熱學(xué)和電學(xué)作圖：
①如圖，將裝有熱奶（90℃）的奶瓶放入20℃的水中，經(jīng)過一段時間后，再測量一下容器中的水溫和奶的溫度均為40℃．試在坐標(biāo)系中分別畫出容器中水的溫度和奶瓶中奶的溫度隨時間變化的大致圖象．

②某電路如圖所示，電源電壓為4V且保持不變，虛線框內(nèi)的電路中接有兩個阻值均為R的電阻，當(dāng)開關(guān)S由閉合到斷開時，電流表示數(shù)減小了0.5A．試在虛線框內(nèi)畫出電阻的一種可能的連接電路圖，并標(biāo)出相應(yīng)的R的值．

Answer 1

分析：（1）知道發(fā)生熱傳遞的條件是物體之間有溫度差，熱量會從高溫物體傳遞給低溫物體．
（2）由圖可知，電流表測量的總電流，電源電壓保持不變，當(dāng)開關(guān)S由閉合到斷開時，電路中電流減少，由 I=

U

R

知道，電路的總電阻是增加了．由上可知，當(dāng)開關(guān)斷開，電路中電阻增大，有兩種情況：一是原來一個電阻，又串聯(lián)了一個電阻；二是原來兩個電阻并聯(lián)，現(xiàn)在去掉了一個電阻．據(jù)此設(shè)計電路并求R的值．

解答：解：（1）已知水溫約為20℃，熱奶約為90℃，當(dāng)把熱奶的奶瓶放入室溫水中時，熱量會從熱奶傳遞給溫水中，熱奶的溫度緩慢下降，溫水的溫度緩慢上升，最后直至它們的溫度相同時，溫度不再變化，見下圖；

（2）該題有兩種情況：第一種情況：開關(guān)閉合時電路中有一個電阻，斷開開關(guān)又串聯(lián)了一個電阻，如右圖所示；由題知：
I′-I=0.5A
即：

U

R

-

U

R+R

=

4V

R

-

4V

2R

=0.5A
∴R=4Ω；見下圖：

第二種情況：開關(guān)閉合時電路中兩個電阻并聯(lián)，斷開開關(guān)，去掉了一個電阻，
如右圖所示，由題知：
電流表減小的電流值就是通過該電阻的電流I=0.5A
R=

U

I

=

4V

0.5A

=8Ω
見下圖：

點評：解決此題的關(guān)鍵是知道發(fā)生熱傳遞的條件，知道最后它們的溫度是相等的．同時該題還考查電阻的計算和電路圖的設(shè)計，關(guān)鍵是歐姆定律的應(yīng)用和電路圖的設(shè)計．