Question

11．在做“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小李采用了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)透明的容器中密閉了等量的空氣，U型管中液面高度變化反映了密閉空氣溫度的變化．

（1）若通電時(shí)間相同，發(fā)現(xiàn)B玻璃管內(nèi)液面上升較高，這表明：在電流和通電時(shí)間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多；
（2）你認(rèn)為乙圖所示裝置是用來(lái)研究電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系；
（3）該實(shí)驗(yàn)中用到的研究物理問(wèn)題的方法是轉(zhuǎn)換法和控制變量法．

Answer 1

分析 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)．
（1）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)生熱量跟通電時(shí)間關(guān)系時(shí)，控制電流和電阻不變；
（3）探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小和電阻大小關(guān)系時(shí)運(yùn)用了控制變量法；
電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過(guò)液面高度差的變化來(lái)反映，體現(xiàn)的是轉(zhuǎn)換思想．

解答 解：（1）將容器中的電阻絲串聯(lián)起來(lái)接到電源兩端，通過(guò)它們的電流I與通電時(shí)間t相同，左邊容器中的電阻小于右邊容器中的電阻，由Q=I²Rt可知，右邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快，這表明：在相同時(shí)間內(nèi)，電流相同的情況下，電阻越大，電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量越多；
（2）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，右端兩個(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，由Q=I²Rt可知，左邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；這表明：在相同時(shí)間內(nèi)，電阻相同，電流越大，通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量越多；
（3）該實(shí)驗(yàn)中用到的研究物理問(wèn)題的方法是控制變量法和轉(zhuǎn)換法．
故答案為：（1）電阻；（2）電流；（3）控制變量．

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．