Question

10．在探究電流的熱效應(yīng)時，甲、乙兩同學(xué)分別設(shè)計如圖a、b所示的電路．在A、B兩個完全相同的燒瓶里裝有等質(zhì)量的煤油，插入溫度計用來顯示煤油的溫度；A瓶中浸泡的電阻絲的阻值大于B瓶中電阻絲的阻值．

（1）在甲同學(xué)的實驗中：
①保持變阻器的滑片在某一位置，通電一定時間后，觀察到的現(xiàn)象是A燒瓶中溫度計示數(shù)的變化較大（選填A(yù)或B）；
②從左向右移動變阻器的滑片，保持滑片在左右兩個不同位置的通電時間相同，則滑片在右位置時，燒瓶中溫度計示數(shù)的變化較大（選填左端或右端）；
（2）在乙同學(xué)的實驗中，A、B兩個燒瓶中的電阻絲是并聯(lián)連接的（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）；通電一定時間后，觀察到的現(xiàn)象是：B燒瓶中溫度計示數(shù)的變化較大（選填A(yù)或B）；
（3）在圖a中用到了物理中的實驗方法是控制變量法．

Answer 1

分析 （1）由圖a可知A、B兩個燒瓶中的電阻絲串聯(lián)則，通過兩電阻絲的電流和通電時間相同．根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt可知，當(dāng)導(dǎo)體中的電流和通電時間相等時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成正比．
（2）由圖可知A、B兩個燒瓶中的電阻絲是并聯(lián)關(guān)系；根據(jù)歐姆定律得U=IR，則Q=I²Rt=$\frac{{U}^{2}}{R}t$，當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓和通電時間相等時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成反比．
（3）探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻關(guān)系實驗，要應(yīng)用控制變量法．

解答 解：
（1）①由圖a知A、B兩個燒瓶中的電阻絲串聯(lián)，所以兩電阻絲中的電流和通電時間都相等，根據(jù)焦耳定律可知當(dāng)導(dǎo)體中的電流和通電時間相等時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成正比．又因為A瓶中浸泡的電阻絲的阻值大于B瓶中電阻絲的阻值，所以A瓶中浸泡的電阻絲產(chǎn)生的熱量多，故A燒瓶中溫度計示數(shù)的變化較大．
②滑動變阻器的滑片在右邊的位置時燒瓶中溫度計示數(shù)的變化較大．
因為由焦耳定律可知，當(dāng)導(dǎo)體的電阻、通電時間相等時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體中電流的平方成正比．從a圖可知當(dāng)滑動變阻器的滑片從左向右滑動時，滑動變阻器連入電路的電阻變小，電路中的電流變大，電阻絲產(chǎn)生的熱量變多，所以滑動變阻器的滑片在右邊的位置時燒瓶中溫度計的示數(shù)變化較大．
（2）由圖b可知A、B兩個燒瓶中的電阻絲是并聯(lián)關(guān)系，所以兩燒杯中的電阻絲兩端的電壓相等．根據(jù)歐姆定律得U=IR，則Q=I²Rt=$\frac{{U}^{2}}{R}t$所以當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓和通電時間相等時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成反比．B瓶中浸泡的電阻絲的阻值X小于A瓶中電阻絲的阻值，所以B燒瓶中溫度計示數(shù)的變化較大．
（3）探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻關(guān)系實驗，要應(yīng)用控制變量法，控制煤油的質(zhì)量、電流、通電時間相同，看熱量與電阻間的關(guān)系．
故答案為：（1）①A；②右；（2）并聯(lián)；B；（3）控制變量法．

點評 本題考查的是利用焦耳定律Q=I²Rt和公式Q=$\frac{{U}^{2}}{R}t$分析問題，解題的關(guān)鍵是要注意相同的量是什么，從而選擇合適的公式進(jìn)行分析．