Question

16．小洋同學(xué)在用電爐燒水時(shí)發(fā)現(xiàn)，將兩個(gè)阻值不同的電爐分別接到家庭電路中時(shí)，電阻小的電爐燒水要熱得快些，即在相同時(shí)間內(nèi)電阻小的電爐產(chǎn)生的熱量多些．于是，小洋同學(xué)猜想“電阻越小，發(fā)熱功率越大”．而小惠同學(xué)在觀察電爐燒水時(shí)卻發(fā)現(xiàn)電爐絲熱得發(fā)紅，而與它相連的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱．于是，小惠同學(xué)猜想“電阻越大，發(fā)熱功率越大”．現(xiàn)有：鎳鉻合金絲做的電阻R₁和R₂，阻值分別為5Ω和10Ω；兩個(gè)相同的容器中裝有質(zhì)量和初始溫度都相同的煤油；溫度計(jì)2支、滑動變阻器1個(gè)，電源1個(gè)、開關(guān)1個(gè)、導(dǎo)線若干．

（1）為了驗(yàn)證小洋同學(xué)的猜想，請利用以上器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用筆畫線代替導(dǎo)線連接好圖甲的電路．
（2）下表是驗(yàn)證小洋同學(xué)的猜想時(shí)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

加熱時(shí)間/min	0	8	16	24
R1所在容器中煤油的溫度/℃	20.0	23.1	26.3	29.2
R2所在容器中煤油的溫度/℃	20.0	21.6	23.2	24.7

從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)熱功率與電阻的關(guān)系是在電壓相同時(shí)，電阻越小，發(fā)熱功率越大．
（3）電流產(chǎn)生熱量的多少不易直接測量，因此，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中是通過比較煤油溫度變化大小來比較電阻R₁、R₂產(chǎn)生熱量的多少，這種科學(xué)研究的方法叫轉(zhuǎn)換法．
（4）為驗(yàn)證小惠同學(xué)的猜想，請?jiān)趫D乙的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（5）通過上面的實(shí)驗(yàn)請你評價(jià)兩位同學(xué)的猜想是否矛盾，并簡要說明理由．

Answer 1

分析 （1）由題要驗(yàn)證小洋的說法，兩電阻應(yīng)并聯(lián)；
（2）在相同時(shí)間內(nèi)，煤油溫度變化大，吸收熱量多，電阻發(fā)熱功率大；由表中數(shù)據(jù)知：在電壓相同的情況下，阻值較小電阻燒瓶內(nèi)的煤油溫度變化快，說明電阻越小，發(fā)熱功率越大；
（3）通過比較相等質(zhì)量的煤油溫度變化大小，間接比較電阻產(chǎn)生的熱量多少，這種方法叫轉(zhuǎn)換法；
（4）驗(yàn)證小惠的猜想，電阻應(yīng)串聯(lián)，讓電路元件組成串聯(lián)電路；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析兩同學(xué)的結(jié)論．

解答 解：
（1）由題，兩個(gè)阻值不同的電爐分別接到家庭電路中時(shí)，產(chǎn)生熱量與電阻關(guān)系，所以驗(yàn)證時(shí)兩電阻并聯(lián)，實(shí)物連接如圖所示：
；
（2）沒有溫度變化快慢反應(yīng)了電阻發(fā)熱功率的大小，由表中數(shù)據(jù)，知：在電壓相同的情況下，阻值較小的電阻燒瓶內(nèi)煤油溫度變化快，電阻發(fā)熱功率大．結(jié)論：在電壓相同的情況下，電阻越小，發(fā)熱功率越大．
（3）電流產(chǎn)生熱量的多少不易直接測量，因此，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中是通過比較煤油溫度的變化大小來比較電阻R₁、R₂產(chǎn)生熱量的多少，這種科學(xué)研究的方法叫轉(zhuǎn)換法．
（4）兩電阻應(yīng)串聯(lián)，電路圖如圖所示：
；
（5）兩同學(xué)的猜想不矛盾，小洋的猜想是在電壓相等的條件下得出的，在電壓U相同的情況下，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知電阻越小功率越大；小惠的猜想是在電流相同的情況下得出的，在電流I相同的情況下，由P=I²R知電阻越大，功率越越大．
故答案為：（1）見上圖；（2）在電壓相同時(shí)，電阻越小，發(fā)熱功率越大；（3）煤油溫度變化大��；轉(zhuǎn)換．（4）見上圖；
（5）兩同學(xué)的猜想不矛盾，小洋的猜想是在電壓相等的條件下得出的，在電壓U相同的情況下，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知電阻越小功率越大；小惠的猜想是在電流相同的情況下得出的，在電流I相同的情況下，由P=I²R知電阻越大，功率越大．

點(diǎn)評 本題考查電路設(shè)計(jì)和連接、數(shù)據(jù)分析等．注意實(shí)驗(yàn)條件不同，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論也不同：在電壓U相同的情況下，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知電阻越小功率越大；在電流I相同的情況下，由P=I²R知電阻越大，功率越大