Question

19．小明用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材探究焦耳定律：在質(zhì)量相同的兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，甲燒瓶中的金屬絲是銅絲，電阻比較小，乙燒瓶中的金屬絲是鎳鉻合金絲，電阻比較大．溫度計(jì)顯示煤油的溫度．
（1）電路中將兩金屬絲串聯(lián)的目的是控制電流和通電時(shí)間相等．閉合開(kāi)關(guān)后，觀察到乙燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)升高快．這表明：在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多．
（2）在探究電熱與電流大小的關(guān)系時(shí)，可以通過(guò)移動(dòng)滑片來(lái)改變電流的大小，通電相同時(shí)間，觀察比較同一根電阻絲（選填“不同的電阻絲”或“同一根電阻絲”）所在瓶中煤油溫度的變化．
（3）小聰覺(jué)得以上的實(shí)驗(yàn)操作太繁，為此他設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路（三個(gè)瓶中裝有質(zhì)量相同的煤油，三個(gè)金屬絲電阻大小關(guān)系是：R_甲=R_丙＞R_乙），這樣只要連接一次電路就能完成實(shí)驗(yàn)探究．在小聰?shù)脑O(shè)計(jì)中，探究電熱的多少與電流的關(guān)系，應(yīng)該對(duì)比甲、丙兩個(gè)燒瓶中的煤油上升的溫度，探究電熱的多少與電阻的關(guān)系，應(yīng)該對(duì)比甲、乙兩個(gè)燒瓶中的煤油上升的溫度．若閉合開(kāi)關(guān)通電一段時(shí)間后，三個(gè)瓶中煤油的溫度從高到低依次是丙、甲、乙．
（4）在他們倆設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中都運(yùn)用了控制變量法（或轉(zhuǎn)換法）的物理研究方法（至少寫(xiě)出一個(gè)）．

Answer 1

分析 （1）由Q=I²Rt可知，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過(guò)的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間有關(guān)，為了研究電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系，要控制通過(guò)的電流和通電時(shí)間不變．
（2）探究在通電時(shí)間相同時(shí)，電熱跟電流的大小之間的關(guān)系時(shí)，可以保持金屬絲的電阻不變，通過(guò)滑動(dòng)變阻器改變電流的大小，觀察瓶中煤油溫度的變化．
（3）要比較電熱與電流的關(guān)系應(yīng)控制電阻相等，改變電流的大��；要比較電熱與電阻的關(guān)系應(yīng)控制電流相等，改變電阻的大�。辉俑鶕�(jù)Q=I²Rt判斷三個(gè)瓶中煤油的溫度從高到低的順序．
（4）本題利用了轉(zhuǎn)換法，把電熱的多少通過(guò)玻璃管中煤油上升的高度表現(xiàn)出來(lái)，為了探究電熱的多少與電流或電阻的關(guān)系，采用了控制變量法．

解答 解：（1）根據(jù)串聯(lián)電路各處的電流相等可知，將兩根不同的電阻絲串聯(lián)起來(lái)接入電路，主要是為了控制電流和通電時(shí)間相同；
根據(jù)Q=I²Rt可知，閉合開(kāi)關(guān)后，觀察到乙燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)升高快，這表明：在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多．
（2）根據(jù)Q=I²Rt可知，探究在通電時(shí)間相同時(shí)，電熱跟電流的大小之間的關(guān)系時(shí)，可以保持金屬絲的電阻不變，通過(guò)移動(dòng)滑片來(lái)改變電路中的電流，觀察同一根電阻絲所在瓶中煤油溫度的變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（3）由Q=I²Rt可得：要比較電熱的多少與電流的關(guān)系，應(yīng)使電阻相等，故應(yīng)對(duì)比甲、丙兩個(gè)燒瓶中的煤油上升的溫度；
要比較電熱與電阻的關(guān)系，應(yīng)使電流相等，故應(yīng)對(duì)比甲、乙兩個(gè)燒瓶中的煤油上升的溫度；
若閉合開(kāi)關(guān)通電一段時(shí)間后，三個(gè)瓶中煤油的溫度從高到低依次是：丙、甲、乙．
（4）在他們倆設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中都運(yùn)用了控制變量法（或轉(zhuǎn)換法）的物理研究方法．
故答案為：（1）控制電流和通電時(shí)間相等；在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多；（2）移動(dòng)滑片；同一根電阻絲；（3）甲、丙；甲、乙；丙、甲、乙；（4）控制變量法（或轉(zhuǎn)換法）．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)焦耳定律的實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)考查了學(xué)生對(duì)控制變量法、轉(zhuǎn)化法的掌握和應(yīng)用，以及學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論的能力；控制變量法為物理實(shí)驗(yàn)中的常用方法，應(yīng)重點(diǎn)掌握．