Question

8．為了探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”，某實(shí)驗(yàn)小組制定了三步探究方案，下表記錄了他們探究過程中收集到的各種信息（其中部分格子內(nèi)畫有橫線，但不影響解題）．

探究步驟序號(hào)	電阻 R甲/Ω	電阻 R乙/Ω	電流 I甲/A	電流 I乙/A	通電時(shí)間t甲/min	通電時(shí)間t乙/min	液注甲上升情況	液注乙上升情況
1	10	5	0.5	0.5	10	10	高	低
2	10	5	1	-	10	10	較高	-
3	10	5	1	-	11	11	最高	-

請(qǐng)完成下列填空：
（1）在實(shí)驗(yàn)前，該小組通過分析排除次要因素，最后猜想鎖定：電流產(chǎn)生的熱量只跟三個(gè)因素有關(guān)．
（2）把相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象填在表中的四個(gè)空格中．
（3）如圖是步驟1的結(jié)束狀態(tài)，現(xiàn)要完成步驟2，首先要等兩玻璃管中的液體降回（填“升高”或“降回”）到原來的高度，然后閉合開關(guān)，再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片向左（填“左”或“右”）移動(dòng)，使電流表的指針指在1A的刻度線上．
（4）通過對(duì)第2、3兩步實(shí)驗(yàn)的分析比較，得出的結(jié)論是在電阻和電流相同情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生的熱量越多．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)焦耳定律的內(nèi)容即可知道影響電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可求出通過電阻R_乙的電流；
在電流和通電時(shí)間一定時(shí)，電阻越大，電流產(chǎn)生的電熱越多，液柱上升的越高，分析比較可得出液柱乙的上升情況；
研究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)改變電流的大小，設(shè)法保持電阻和時(shí)間一定，與第1步實(shí)驗(yàn)比較得出第2步通過時(shí)間；
（3）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，我們通過肉眼直接觀察看不到其多少，在此應(yīng)用了轉(zhuǎn)換法，把電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少液柱上升的高度來反映，
所以每一步都要保持原來液柱的高度相同；
根據(jù)表中電流的變化來確定電路中電阻的變化，進(jìn)而知道滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)方向；
根據(jù)表格中電流的大小可得出電流表指針?biāo)�指刻度線的位置；
（4）電熱跟電流、通電時(shí)間、電阻有關(guān)．
在電流和通電時(shí)間一定時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生的電熱越多；
在電流和電阻一定時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的電熱越多；
在電阻和通電時(shí)間一定時(shí)，電流越大，產(chǎn)生的電熱越多；據(jù)此分析得出結(jié)論．

解答 解：（1）由焦耳定律可知，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻、通過導(dǎo)體的電流和通電時(shí)間有關(guān)，故電流產(chǎn)生的熱量只跟三個(gè)因素有關(guān)．
（2）通電后電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量使液體的溫度升高，體積膨脹，液柱上升越高，體積膨脹越多，電流產(chǎn)生的電熱越多．
由圖可知，兩個(gè)電阻R_甲和R_乙串聯(lián)在電路中，因?yàn)榇��?lián)電路中的各處電流都相等，
所以通過電阻R_乙的電流I_乙=I_甲=0.5A．
在電流和通電時(shí)間相等的情況下，電阻R_甲大，電流產(chǎn)生的電熱多，甲瓶中液體膨脹多，液柱甲上升的高；
故在電流和通電時(shí)間相等的情況下，電阻R_乙小，電流產(chǎn)生的電熱少，乙瓶中液體膨脹少，液柱乙上升的低．
對(duì)于甲瓶中的R_甲來講，前后兩次實(shí)驗(yàn)電阻相同，通電時(shí)間相同，電流越大，煤油膨脹的越多，液柱上升的越高；
通過對(duì)第1、2兩步實(shí)驗(yàn)的分析比較，第2步和第1步的通電時(shí)間應(yīng)該相等，即t_甲2=t_甲1=10min．
又因?yàn)閮呻娮璐��?lián)在電路中，所以第2步通過兩電阻的時(shí)間相等，即t_乙2=t_甲2=10min．
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，步驟2是研究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)設(shè)法保持電阻和時(shí)間一定，改變電流的大小，
然后觀察液柱上升的高度與步驟1進(jìn)行比較，所以首先要等兩玻璃管中的液體降回到原來的高度．
閉合開關(guān)，由表中數(shù)據(jù)可以看出，要使電路中的電流增大，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值變小，故應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)，
使電流表的指針指在1A的刻度線上．
（4）對(duì)于甲瓶中的R_甲來講，第2、3兩步實(shí)驗(yàn)電阻相同，通過的電流相同，通電時(shí)間越長(zhǎng)，煤油膨脹的越多，液柱上升的越高，產(chǎn)生的熱量越多；
故可得出的結(jié)論是在電阻和電流相同情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生的熱量越多．
故答案為：（1）三；
（2）0.5；低；10；10；
（3）降回；左；1；
（4）在電阻和電流相同情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)焦耳定律的認(rèn)識(shí)，注重了對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過程的考查，同學(xué)們要學(xué)會(huì)根據(jù)現(xiàn)象總結(jié)結(jié)論，并且把所學(xué)的物理知識(shí)在生活中加以應(yīng)用．