Question

為了探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)系，王軍設(shè)計了如圖1所示的甲、乙兩裝置．他將兩段阻值不同的電阻絲（R₁＜R₂）分別密封在兩個完全相同的燒杯中，并通過短玻璃管與相同的氣球相連，兩次實驗電源電壓不變．

（1）甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與

 

是否有關(guān)．
（2）在這個實驗中，電流產(chǎn)生熱量的多少是通過

 

體現(xiàn)出來的，像這種用能直接觀測的量來顯示不易直接觀測的量的方法叫“轉(zhuǎn)換法”．這種方法在物理學(xué)的研究中經(jīng)常用到，請你列舉一列

 

．
（3）在裝置甲、乙的兩次實驗中，比較相同時間里氣球A與C體積變化情況可探究電流產(chǎn)生的熱量與

 

有關(guān)．
（4）若甲、乙兩裝置同時實驗，在相同的通電時間里，A、B、C、D四個氣球脹大的程度從大到小的排列順序是

 

．
（5）教材上的該實驗裝置如圖2所示（燒瓶與圖1中的相同）．比較圖1和圖2所示的兩個實驗，你認(rèn)為較好的是圖

 

裝置，理由是：

 

．

Answer 1

分析：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻大小和通電時間均有關(guān)，因此在分析電流通過導(dǎo)體產(chǎn)熱多少時應(yīng)用控制變量法．在電流、通電時間相等時，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多；在電流、電阻一定時，通電時間越長產(chǎn)生的熱量越多；在電阻、通電時間一定時，電流越大產(chǎn)生的熱量越多．

解答：解：（1）R₁、R₂串聯(lián)，通過它們的電流相等，當(dāng)電流和通電時間相等時，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多．
（2）加熱過程中液體的溫度不斷升高，氣體壓強(qiáng)增大，氣球會膨脹起來，因此實驗中通過氣球脹的程度大小來判斷產(chǎn)生熱量的多少，
這也是物理中常用的一種方法--轉(zhuǎn)換法．例如：a、研究聲音是由振動產(chǎn)生時，用乒乓球的振動顯示音叉的振動．
b、研究分子運(yùn)動時，用固體、液體、氣體的擴(kuò)散推測分子的熱運(yùn)動．c、用吸引大頭針個數(shù)多少觀察電磁鐵磁性強(qiáng)弱．
（3）甲裝置中R₁、R₂串聯(lián)，乙裝置中R₁、R₂并聯(lián)，電源電壓不變，IA=

U

R1+R2

，IC=

U

RC

，因此I_C＞I_A，由焦耳定律可知，當(dāng)電阻和通電時間相同時，通過的電流越大，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量就越大．
（4）乙裝置中R₁、R₂并聯(lián)，電源電壓不變，時間相同時，根據(jù)Q=

U2

R

t可知，電阻越小產(chǎn)生的熱量越多，因此P_C＞P_D．
甲裝置中R₁、R₂串聯(lián)，通過R₁、R₂的電流相同，時間相同時，根據(jù)Q=I²Rt可知，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多，因此P_B＞P_A．
由（3）分析可知I_D＞I_B，由焦耳定律可知，電阻和通電時間相同時，通過的電流越大，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量就越大．因此P_D＞P_B．
（5）用溫度計能較準(zhǔn)確地測出煤油的溫度變化，便于定量研究，因此圖2裝置更好一些．
故答案為：
（1）電阻
（2）氣球脹的程度大�。ɑ驓馇虻男巫兇笮。�
例：a、研究聲音是由振動產(chǎn)生時，用乒乓球的振動顯示音叉的振動．
b、研究分子運(yùn)動時，用固體、液體、氣體的擴(kuò)散推測分子的熱運(yùn)動
c、用吸引大頭針個數(shù)多少觀察電磁鐵磁性強(qiáng)弱
（3）電流（4）C、D、B、A
（5）若選圖1，理由是：氣體熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，使實驗現(xiàn)象更直觀，時間更短．若選圖2，理由是：用溫度計能較準(zhǔn)確地測出煤油的溫度變化，便于定量研究．

點(diǎn)評：此題通過實驗探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，考查了學(xué)生對控制變量法的應(yīng)用以及掌握一種常用的物理研究方法--轉(zhuǎn)換法．