Question

在“探究影響電流熱效應(yīng)的因素”活動(dòng)中，海洋同學(xué)為了研究通電導(dǎo)體電阻的大小對(duì)產(chǎn)生熱量多少的影響，設(shè)計(jì)的正確方案是：選擇兩個(gè)阻值 ______（選填“相等”或“不相等”）的電阻絲，控制通過兩個(gè)電阻絲的電流 ______（選填“相等”或“不相等”），通電時(shí)間相等，比較產(chǎn)生熱量多少．于是他找來兩段材料、粗細(xì)相同，長(zhǎng)短不同的電阻絲分別繞制成兩個(gè)外形相同，長(zhǎng)度不同的電阻圈串聯(lián)在電路中，同時(shí)將火柴棒分別插入兩個(gè)電阻圈中，如圖所示，他想通過火材被點(diǎn)燃的先后來比較產(chǎn)生熱量多少．當(dāng)電路接通后，他發(fā)現(xiàn)兩根火柴幾乎同時(shí)被點(diǎn)燃，于是得到電阻大小對(duì)產(chǎn)生熱量多少?zèng)]有影響的結(jié)論．你根據(jù)掌握的知識(shí)，判斷他的結(jié)論是 ______（選填“正確”或“不正確”）的，請(qǐng)分析他實(shí)驗(yàn)時(shí)火柴被同時(shí)點(diǎn)燃的主要原因是 ______．

Answer 1

【答案】分析：電流的熱效應(yīng)主要體現(xiàn)在由電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能上．
內(nèi)能的計(jì)算公式為W=I²Rt．
由于內(nèi)能與多個(gè)因素有關(guān)，所以在探究的過程中要按照控制變量法進(jìn)行，每次只能改變其中一個(gè)因素．
電阻和多個(gè)因素有關(guān)，包括導(dǎo)體的長(zhǎng)度、材料、橫截面積和溫度．
按照這種方法，對(duì)本題進(jìn)行分析．
解答：解：由于海洋同學(xué)是為了研究通電導(dǎo)體電阻的大小對(duì)產(chǎn)生熱量多少的影響，所以需要兩個(gè)阻值不同的電阻，而其他因素則必須相同．
電流相同的做法，是必須將兩個(gè)電阻接入同一個(gè)串聯(lián)電路中，同時(shí)要同時(shí)通電，保證工作時(shí)間相同．
由于他找來的是兩段材料、粗細(xì)相同，長(zhǎng)短不同的電阻絲，分別繞制成兩個(gè)外形相同、長(zhǎng)度不同的電阻圈，所以兩個(gè)電阻的阻值是不同的．
按照內(nèi)能的計(jì)算公式為W=I²Rt可得，阻值越大的電阻放熱越多，火柴先被點(diǎn)燃．
但是他發(fā)現(xiàn)兩根火柴幾乎同時(shí)被點(diǎn)燃，所以得到“電阻大小對(duì)產(chǎn)生熱量多少?zèng)]有影響”的結(jié)論是錯(cuò)誤的．
主要原因是由于實(shí)驗(yàn)過程中整個(gè)電阻絲產(chǎn)生的熱量沒有全部給火柴加熱．
改進(jìn)的方法有很多，比如將對(duì)火柴加熱改為對(duì)同種等質(zhì)量的液體加熱，觀察溫度升高的多少，來比較產(chǎn)生內(nèi)能的多少．
故答案為：不相等，相等，不正確，整個(gè)電阻絲產(chǎn)生的熱量沒有全部給火柴加熱．
點(diǎn)評(píng)：本題難度較大，需要學(xué)生在理解電流熱效應(yīng)的基礎(chǔ)上，具備較強(qiáng)的分析能力．
要掌握用物理語言解釋物理現(xiàn)象的能力．