Question

5．明琪和錦程分別用如圖所示的裝置，探究電流相同時，電流所產(chǎn)生的熱量與電阻的關系，他們將兩段阻值不同的金屬絲（R₁＜R₂）分別繞在釘子的尖端密封在玻璃瓶內(nèi)，并插入一帶有紅色液柱的玻璃管．
（1）此實驗通過玻璃管中液柱上升的高度（或速度）比較放出熱量的多少．
（2）明琪和錦程的實驗方案中有一個是錯誤的，請你說明誰的方案錯誤及其錯誤原因是什么？錦程的方案錯誤，因為此實驗研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關系，需控制電流及通電時間分別相等，錦程所設計的電路是并聯(lián)的達不到控制電流相等的目的．
（3）開關閉合后，正確的實驗方案中觀察到的現(xiàn)象是：明琪方案中在相等的時間內(nèi)右瓶中玻璃管液柱上升的高；結論是在相等時間內(nèi)，電流相同時，電阻較大的導體比電阻較小的導體產(chǎn)生的熱量多．

Answer 1

分析 （1）由題意及實驗的原理圖可知當瓶中電阻絲發(fā)熱后會使氣體膨脹，會使細玻璃管中的液柱上升，根據(jù)液柱上升的情況可得出電流產(chǎn)生熱量的多少；
（2）電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻大小和通電時間均有關，因此在分析電流通過導體產(chǎn)熱多少時應用控制變量法．由錦程的方案可知兩電阻并聯(lián)，而左瓶與右瓶電阻不相等，兩瓶中的電流不同，沒有控制變量．
（3）由可知，兩電阻串聯(lián)，則可知電路中電流一定相等，由焦耳定律可知兩瓶中產(chǎn)生的熱量應與電阻有關，故可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系．

解答 解：（1）當電阻絲通電后，電流產(chǎn)生熱量使瓶中溫度升高，從而使氣體膨脹，根據(jù)細玻璃管中的液柱上升的高度可知電流產(chǎn)生熱量的多少；轉換法是將不易觀察的現(xiàn)象轉換成較明顯的物理現(xiàn)象；
（2）電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻大小和通電時間均有關，因此在分析電流通過導體產(chǎn)熱多少時應用控制變量法．錦程的方案錯誤，因為此實驗研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關系，需控制電流及通電時間分別相等，錦程所設計的電路是并聯(lián)的達不到控制電流相等的目的；
（3）開關閉合后，正確的實驗方案中觀察到的現(xiàn)象是：明琪方案中在相等的時間內(nèi)右瓶中玻璃管液柱上升的高；由此可以得到結論：在相等時間內(nèi)，電流相同時，電阻較大的導體比電阻較小的導體產(chǎn)生的熱量多．
故答案為：
（1）玻璃管中液柱上升的高度；
（2）錦程的方案錯誤，因為此實驗研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關系，需控制電流及通電時間分別相等，錦程所設計的電路是并聯(lián)的達不到控制電流相等的目的；
（3）明琪方案中在相等的時間內(nèi)右瓶中玻璃管液柱上升的高；
在相等時間內(nèi)，電流相同時，電阻較大的導體比電阻較小的導體產(chǎn)生的熱量多．

點評 此題通過實驗探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻的關系，考查了學生對控制變量法的應用以及掌握一種常用的物理研究方法--轉換法．