Question

8．小明和小紅分別用下圖所示的裝置，探究電流一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．
他們分別將兩段阻值不同的電阻絲（R₁＜R₂）密封在完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與氣球相連．（設(shè)他們所用的各種同類器材性能相同）
（1）在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中電流產(chǎn)生熱量的多少是通過氣球膨脹體積大小體現(xiàn)出來的．
（2）他們同時(shí)開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，a、b、c、d四個(gè)氣球鼓起來最快的是c．
（3）小紅和小明的實(shí)驗(yàn)方案，小紅的方案（選填“小紅”或“小明”）是錯(cuò)誤的，理由是為他的實(shí)驗(yàn)中，R₁與R₂電流不相同，無法探究出電流一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．
（4）本實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用的物理方法有控制變量法和轉(zhuǎn)換法，請(qǐng)你再舉一個(gè)同樣也用到這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方法的物理實(shí)驗(yàn)：電阻大小的影響因素、影響蒸發(fā)快慢的因素．

Answer 1

分析 （1）此題通過氣體的熱脹冷縮的程度來判斷產(chǎn)生熱量的多少．氣體熱脹冷縮的程度通過氣球的膨脹程度來判斷；
（2）此題是探究電流一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．所以在實(shí)驗(yàn)過程中，需要控制電流和通電時(shí)間相等．因此需要將兩電阻串聯(lián)；
根據(jù)焦耳定律，在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多；在電壓相同時(shí)，根據(jù)Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t，通電時(shí)間相同，電阻越小、電壓越大，產(chǎn)生的熱量越多；
（3）用控制變量的思維去分析即可判斷；
（4）聯(lián)系所學(xué)過的控制變量的實(shí)驗(yàn)分析即可解決．

解答 解：（1）從實(shí)驗(yàn)中可以看出，電流產(chǎn)生熱量的多少是通過氣球膨脹體積大小來判斷的．
（2）根據(jù)焦耳定律，小紅的方案中，通過電流和通電時(shí)間相同，根據(jù)公式Q=I²Rt，b鼓起的最早；小明的方案中，兩電阻并聯(lián)，兩端的電壓和通電時(shí)間相同，根據(jù)公式Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t，所以C鼓起的最早，b與c相比較，c電阻兩端的電壓大于b中電阻兩端的電壓，且c的電阻小于b的電阻，因此，c中的電流會(huì)大于b中的電流，由焦耳定律Q=I²Rt可知，c比b先鼓起．
（3）小紅的方案中，兩電阻的電流不同，所以無法探究一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．
（4）據(jù)上面的分析可知，此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了控制變量法和轉(zhuǎn)換法，如研究電阻大小的影響因素、探究影響蒸發(fā)快慢的因素等實(shí)驗(yàn)也用到了該方法．
故答案為：（1）氣球膨脹體積大��；（2）c；（3）小紅的方案；因?yàn)樗�的�?shí)驗(yàn)中，R₁與R₂電流不相同，無法探究出電流一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；（4）控制變量；電阻大小的影響因素、影響蒸發(fā)快慢的因素．

點(diǎn)評(píng) 此題通過實(shí)驗(yàn)探究電流通過導(dǎo)體與電阻的關(guān)系，考查了學(xué)生對(duì)控制變量法的應(yīng)用．并運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法來判斷產(chǎn)生熱量的多少，用氣球判斷氣體的膨脹程度，效果更明顯．