Question

14．因電路老化發(fā)生火災(zāi)引發(fā)的生命安全問題引起社會各界的強(qiáng)烈關(guān)注，那么導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)呢？
（1）小唯同學(xué)提出了下面的猜想；
猜想A：與通過導(dǎo)線的電流有關(guān)；
猜想B：與導(dǎo)線的電阻有關(guān)；
我們還可以猜想：與導(dǎo)線的通電時間有關(guān)．
（2）小唯同學(xué)運(yùn)用如圖1所示的電路進(jìn)行實驗，實驗中要在三個燒瓶中裝入質(zhì)量相等（填“相等”或“不等”）的煤油（填“煤油”或“水”），并用電阻絲加熱，實驗電路中還需要添加的器材是電流表和記時器．
（3）小唯同學(xué)同時閉合開關(guān)S₁，S₂，通過實驗得出了如表一組數(shù)據(jù)：

燒瓶 名稱	導(dǎo)線的電阻 R/Ω	通過導(dǎo)線的電流 I/A	通電時間 t/min	液體升高溫度 △T/℃
甲	5	0.2	5	2
乙	10	0.2	5	4
丙	10	0.3	5	9

通過分析甲、乙兩燒瓶中液體溫度的變化可得出結(jié)論：其他條件不變時，導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)線的電阻成正比；通過分析乙，丙兩瓶燒瓶中液體溫度的變化可得出結(jié)論：其他條件不變時，導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比．
（4）探究同一問題小山同學(xué)采用了如圖2所示的實驗裝置，其中兩個透明的容器中密閉了等量的空氣，實驗中利用U型管中液面變化反映了密閉空氣溫度的變化，請你對小唯和小山兩位同學(xué)設(shè)計的實驗的優(yōu)劣進(jìn)行簡單的評價：小山實驗設(shè)計效果更明顯．（寫出一點(diǎn)即可）

Answer 1

分析 （1）導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量可能與通電時間有關(guān)系；
（2）本實驗中通過液體升高溫度反應(yīng)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量，由此根據(jù)Q=cm△t分析燒瓶中放入液體質(zhì)量和各類；
（3）根據(jù)控制變量法，探究導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)線的電阻關(guān)系時，應(yīng)控制電流和通電時間相同，由此從表格中選擇合適的實驗數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論；
由表格數(shù)據(jù)丙與乙電阻，通電時間相同，由此分析導(dǎo)線產(chǎn)生熱量與電流關(guān)系；
（4）比較兩個實驗裝置，用空氣做實驗，空氣受熱后膨脹明顯．

解答 解：
（1）通電時間越長，可能產(chǎn)生的熱量也會越多；
（2）實驗中是通過燒瓶中液體升高的溫度反應(yīng)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，根據(jù)Q=cm△t，液體吸熱與液體升溫與液體的質(zhì)量和液化的比熱容有關(guān)，所以三個燒瓶中應(yīng)裝入質(zhì)量相等的液體；
因為煤油的比熱小于水的比熱，所以使用煤油溫度變化更明顯；
要探究導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電流和時間關(guān)系，實驗中還要有電流表和記時器；
（3）根據(jù)控制變量法，探究導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)線的電阻關(guān)系時，應(yīng)控制電流和通電時間相同，由表格中甲和乙兩次數(shù)據(jù)符合此條件，乙電阻是甲的2倍，乙中液體升高溫度
是甲的2倍，由此說明：導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)線的電阻成正比；
由表格數(shù)據(jù)丙與乙電阻，通電時間相同，丙中電流與乙中電流0.3A：0.2A=3：2，液體升高溫度9：4，即導(dǎo)體產(chǎn)生熱量也是9：4，由此說明：其他條件不變時，導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比；
（4）圖2中小山的實驗是給空氣加熱，通過U形管里液面高度差反應(yīng)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，因為空氣受熱膨脹顯著，所以效果更明顯．
故答案為：
（1）通電時間；
（2）相等；煤油；電流表和記時器；
（3）正；乙；電流的平方；
（4）小山實驗設(shè)計效果更明顯．

點(diǎn)評 本題探究電流產(chǎn)生熱量影響因素的實驗，考查了實驗器材的選擇、實驗數(shù)據(jù)分析和評估等，用好控制變量法的轉(zhuǎn)換法是本題解題的關(guān)鍵．