Question

19．在研究通電導(dǎo)體放出的熱量跟哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中．實(shí)驗(yàn)室提供了若干只裝有電阻絲（3Ω或6Ω兩種規(guī)格）、溫度計(jì)、煤油（等質(zhì)量）的燒瓶，另有電流表、滑動(dòng)變阻器、電源（6V）、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)．如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的四個(gè)電路（各電路可以根據(jù)需要調(diào)換燒瓶），請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）利用B電路或A或D電路可以研究電流和時(shí)間相同時(shí)，熱量跟電阻大小的關(guān)系．所選電路此時(shí)所用電阻絲的規(guī)格應(yīng)為：3Ω和6Ω．
（2）利用A電路可以研究電阻和時(shí)間相同時(shí)，熱量跟電流的關(guān)系．
（3）利用C電路中可以發(fā)現(xiàn)3Ω的電阻絲在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量比6Ω的多．
（4）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若通過(guò)阻值為3Ω電阻絲的電流大小如圖所示，通電時(shí)間為5min，則該電阻放出2025J的熱量．

Answer 1

分析 （1）由焦耳定律可知，電阻產(chǎn)生的熱量與電流、電阻、通電時(shí)間有關(guān)；研究通電導(dǎo)體放出的熱量跟哪些因素有關(guān)時(shí)應(yīng)運(yùn)用控制變量法；根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇需要控制的變量，分析圖示電路圖，作出選擇；
（2）由圖2所示電流表確定電流表量程與分度值，讀出電流表的示數(shù)，然后由公式W=I²Rt求出電阻產(chǎn)生的熱量．

解答 解：（1）B圖中兩電阻串聯(lián)，通過(guò)兩電阻的電流和通電時(shí)間相等，利用兩個(gè)阻值不同的電阻可研究通電導(dǎo)體放出的熱量跟電阻大小的關(guān)系．
 A圖中有滑動(dòng)變阻器，可用滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)電路中的電流和D圖中的電流相同，同時(shí)利用秒表控制時(shí)間相等，也可研究通電導(dǎo)體放出的熱量跟電阻大小的關(guān)系．
（2）A電路中，用滑動(dòng)變阻器控制同一電阻電流不同，用秒表控制不同電流下時(shí)間相同，研究電阻和時(shí)間相同時(shí)產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系．
（3）C電路中兩電阻并聯(lián)，兩電阻的通電時(shí)間t相等，兩電阻兩端的電壓U相同，由Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知，在相等時(shí)間內(nèi)，阻值為3Ω電阻比阻值為6Ω的電阻產(chǎn)生的熱量多；
（4）由圖2所示電流表可知，電流表量程是0～3A，分度值是0.1A，電流表示數(shù)I=1.5A，
產(chǎn)生的熱量：Q=I²Rt=（1.5A）²×3Ω×5×60s=2025J．
故答案為：（1）B；A和D；3Ω和6Ω．（2）A．（3）C；（4）2025．

點(diǎn)評(píng) 焦耳定律中涉及到的物理量較多，研究通電導(dǎo)體放出的熱量跟哪些因素有關(guān)時(shí)，注意控制變量法的應(yīng)用．