Question

為了探究“電流做功與電壓大小和電流大小的關(guān)系”，某同學(xué)特別設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，已知兩個(gè)燒瓶中裝有質(zhì)量相等的煤油，且 R₁＞R₂，圖甲采用串聯(lián)電路，在通電時(shí)間相同的情況下，探究電流做功跟電壓大小的關(guān)系．

（1）通電一段時(shí)間，通過觀察兩玻璃管內(nèi)煤油上升的高度和

電壓表的示數(shù)

，結(jié)果是左邊玻璃管內(nèi)煤油上升的高度大，我們可以推測(cè)：在通電時(shí)間相同、通電電流相等的情況下，

電壓

越大，電流做功越多．這里的推測(cè)先后運(yùn)用了

控制變量

法和

轉(zhuǎn)換

的辦法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)量多組不同數(shù)據(jù)．
（2）該同學(xué)要繼續(xù)探究在通電時(shí)間相同時(shí)，電流做功跟電流大小之間的關(guān)系．他使用的器材如圖乙所示，電阻絲、煤油與原來相同．請(qǐng)根據(jù)這個(gè)目標(biāo)，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙的實(shí)物連接圖補(bǔ)充完整．  
（3）小琴認(rèn)為實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，結(jié)論具有偶然性，但又不想增加新的器材，實(shí)驗(yàn)中可以采取

改變電源電壓

的辦法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)量多組不同數(shù)據(jù)．
（4）請(qǐng)根據(jù)電流所做的功跟電壓、電流和通電時(shí)間的關(guān)系式及歐姆定律，推證電流通過一電爐絲時(shí)產(chǎn)生的熱量為：Q=I²Rt．

Answer 1

分析：（1）由W=UIt可知，電流做功與電流、電壓、通電時(shí)間有關(guān)，甲圖為串聯(lián)，通電時(shí)間、通過電流相等，兩電阻阻值不同研究電流做功與電壓的關(guān)系；電流做功多少無法直接比較，我們可以通過溫度計(jì)的示數(shù)變化來比較，先后用了控制變量法和轉(zhuǎn)換法；
（2）探究在通電時(shí)間相同時(shí)，電流做功跟電流的大小之間的關(guān)系，要保持電壓相同，要將兩電阻并聯(lián)，據(jù)此連接實(shí)物圖；
（3）不添加新器材，可以改變電源電壓來實(shí)現(xiàn)多次實(shí)驗(yàn)，得出更準(zhǔn)確地結(jié)論；
（4）電爐絲為純電阻，電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，Q=W=UIt，再利用歐姆定律推導(dǎo)．

解答：解：（1）通電一段時(shí)間，通過觀察兩玻璃管內(nèi)煤油上升的高度，上升高的電流做功多，同時(shí)觀察電壓表的示數(shù)，結(jié)果左邊玻璃管內(nèi)煤油上升的高度大，我們可以推測(cè)：在通電時(shí)間相同、通電電流相等的情況下，電壓越大，電流做功越多；
這里的推測(cè)先后用了控制變量法和轉(zhuǎn)換法；
（2）探究在通電時(shí)間相同時(shí)，電流做功跟電流的大小之間的關(guān)系，要保持電壓相同，要將兩電阻并聯(lián)，如圖所示；
（3）學(xué)生電源能改變提供的電壓值，若不添加新器材，可以通過學(xué)生電源改變電源電壓，從而多做幾次實(shí)驗(yàn)．
（4）設(shè)電爐絲的電阻、電壓、電流和通電時(shí)間依次為R、U、I、t．
∵電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，
∴Q=W=UIt=I²Rt．
故答案為：（1）電壓表的示數(shù)；電壓；控制變量；轉(zhuǎn)換．
（2）如圖所示．
（3）改變電源電壓．
（4）推導(dǎo)過程同上．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了利用轉(zhuǎn)換法來表現(xiàn)電流做功的多少，以及串聯(lián)電路中電流和電壓的特點(diǎn)，特別需要注意：一是在串聯(lián)電路中，導(dǎo)體分擔(dān)的電壓與導(dǎo)體的電阻成正比，即導(dǎo)體的電阻越大其分擔(dān)的電壓越大、電流做功越多；二是電爐為純電阻用電器，電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．