Question

16．在“探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中．

（1）小明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，通過(guò)U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，將兩容器中的電阻絲串聯(lián)起來(lái)接到電原兩端，通過(guò)兩段電阻絲的電流相同，通電一定時(shí)間后，可以發(fā)現(xiàn)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小有關(guān)．
（2）如圖乙所示，兩個(gè)密閉容器中的電阻一樣，在其中一個(gè)容器的外部，將一個(gè)電阻和這個(gè)容器內(nèi)的電阻并聯(lián)，通電一定時(shí)間后，可以發(fā)現(xiàn)，由于通過(guò)兩容器中電阻絲的電流不同，電流產(chǎn)生的熱量也不同．
（3）小華設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖丙所示，A、B燒瓶?jī)?nèi)分別裝有質(zhì)量和初溫完全相同的煤油，選用的兩電阻絲的阻值不同，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)比較兩個(gè)燒瓶中的電阻絲產(chǎn)生熱量的多少．
（4）小明認(rèn)為自己的實(shí)驗(yàn)裝置比小化的好，原因是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯（說(shuō)出一條即可）．

Answer 1

分析 （1）電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但可以通過(guò)液面高度差的變化來(lái)反映，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法；
電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時(shí)間有關(guān)，探究時(shí)運(yùn)用了控制變量法；
探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時(shí)，控制通電時(shí)間和電流不變；
（2）探究電流產(chǎn)生熱量跟通電電流關(guān)系時(shí)，控制通電時(shí)間和電阻不變；
（3）電流通過(guò)電阻絲做功，消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生的熱量被煤油吸收，煤油吸收熱量的多少我們直接看不到，但煤油吸收熱量溫度升高，本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)溫度計(jì)的示數(shù)變化反應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量多少（轉(zhuǎn)換法）；
（4）根據(jù)氣體和液態(tài)吸熱后體積的變化情況進(jìn)行分析．

解答 解：
（1）據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置可知，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量使得容器中的空氣受熱膨脹，從而導(dǎo)致U型管中的液面會(huì)發(fā)生變化，故雖然熱量的多少不能直接觀察，但可以通過(guò)U型管液面高度差的變化來(lái)反映，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法；
在甲裝置中，將容器中的電阻絲串聯(lián)起來(lái)接到電源兩端，通過(guò)他們的電流I與通電時(shí)間t相同，探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；
（2）在乙裝置中一個(gè)5Ω的電阻與兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，B端兩個(gè)電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I_右=I_左，兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知I_右=I₁+I₂，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I₁=I₂，所以右邊容器中的通過(guò)電阻的電流是左側(cè)通過(guò)電流的一半，探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系；
（3）在丙圖裝置中，兩電阻絲串聯(lián)，讓通過(guò)的電流和通電時(shí)間相同，研究電流產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻的關(guān)系．通電后電流通過(guò)電阻絲做功，產(chǎn)生熱量被煤油吸收，使煤油的溫度升高，通過(guò)觀察溫度計(jì)的示數(shù)變化來(lái)判斷電流產(chǎn)生的熱量的多少；
（4）用電熱絲對(duì)空氣加熱，克服了用電熱絲對(duì)液體加熱所需的加熱時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的缺陷，有利于觀察．
故答案為：（1）液面高度的變化；電阻大小；（2）電流；（3）溫度計(jì)示數(shù)的變化；（4）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的理解和掌握，注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用，同時(shí)考查了學(xué)生對(duì)焦耳定律變形公式的理解和掌握，難度較大．